計算機控制技術課程實驗教學分析

黨杰

摘 要 對計算機控制技術課程實踐教學環節中的實驗教學部分進行探討，分析其實驗教學內容和實驗教學的改革探索。

關鍵詞 計算機控制技術；實驗教學；計算機控制系統

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）13-0155-02

1 引言

計算機控制技術這門課程中結合了計算機技術、微電子技術、自動控制技術、傳感技術及自動檢測技術，是這些技術綜合發展的產物。它的應用領域十分廣泛，如高精尖的航空航天領域和現代化的農、工、醫等領域。它已經成為我國工科院校機械類和電氣類專業開設的一門非常重要的課程，這門課程的理論知識十分抽象，并且具有非常強的工程技術背景，所以在開展這門課程的教學時，其實驗教學非常重要。在計算機控制實驗教學中，學生可以完成相關的實驗設計，分析實驗現象，從而加深對理論知識的理解，提高實際解決工程問題的能力。

2 計算機控制技術課程特點分析

計算機控制技術對于自動化專業的教學來說非常重要，它是一門主干課程，并且涉及的知識面非常廣，知識高度集中，濃縮了自動化專業的知識精華，在專業課程體系中處于核心關鍵地位，具有承上啟下的作用。這門課程主要強調計算機在工業控制中的應用，尤其是強調理論基礎和實踐應用相結合。學生在學習該門課程之后，要掌握離散控制理論，并以此為基礎，針對不同的應用需求和對象，對計算機控制系統進行設計。

由于計算機控制技術這門課程的實踐性非常強，所以這門課程的實驗教學在整個教學過程中具有非常重要的作用。通常這門課程的教學安排在大學本科階段的第七學期，此時學生已經在大學階段學習積累了一定的課程設計、教學實驗及基礎理論等相關知識，具有一定的知識基礎，且思維已經打開，在學習這門課程時會顯得比較輕松。此時，在教師的指導下，學生可以自己設計相關的計算機控制技術實驗，不斷提高實踐能力。

在這門課程的實驗教學中會用到一些實驗器材和設備，如計算機控制系統。具有代表性的計算機控制系統包括執行機構、數字控制器、傳感器、被控對象等，其中數字控制器由計算機的內部程序進行驅動和實現。當然，設備的條件越先進，越和真實環境接近，實驗教學就會越逼真，學生理解起來會更加容易，實驗教學效果就會越好。因此，計算機以及實現數字控制器的程序都要盡量采用實際的軟件和硬件，在實驗室條件下需要仿真的內容主要是被控對象的正文內容。市場上的計算機控制實驗教學系統的種類非常多，但是通常情況下會選擇計算機控制系統試驗箱，它由計算機控制單元、典型系統仿真板、開關電源三部分組成。

3 計算機控制技術的實驗內容

在教學安排中，計算機控制技術這門課程的開設一般在自動控制原理、電子線路、計算機控制、計算機原理等相關課程之后，此時學生已經掌握了一定的計算機控制的基礎知識，但是實踐操作能力較差，不能獨立完成計算機控制系統的設計和組成。所以應該加強課程的實驗教學，鼓勵他們積極投入到實驗教學之中。學生直接參與實驗教學，可以提高知識運用能力和分析、解決問題的能力，從而提高推理、設計等各方面的能力。實驗教學，根據其實驗內容可以分為三種類型，分別為設計性實驗、綜合性實驗及驗證性實驗。

設計性實驗會規定實驗的要求、目的，并提供完善的實驗條件，讓學生獨立設計實驗方案并加以實施。學生會根據自己掌握的計算機控制技術的基本理論知識，設計出具體的實驗方案，并選定相關的實驗器材，獨立完成實驗的操作，記錄實驗數據，分析實驗過程中存在的問題并加以改進，繪制相關的實驗圖表。“電加熱爐溫度計算機控制系統設計”和“直流電機轉速計算機控制”屬于設計性實驗。

綜合性實驗主要是指實驗內容涉及知識面較廣的實驗，涉及計算機控制技術課程的綜合知識或是和本課程相關的多門課程的知識。這類實驗屬于一種復合型實驗，考查學生的綜合知識運用能力，如“水箱液位控制系統”。

驗證性實驗屬于重復性實驗，在實驗開始之前會給定實驗結果，讓學生根據實驗結果進行實驗驗證，在這個過程中鞏固和加強學生學習的基礎理論知識，提高他們的實驗操作能力。由于實驗結果已知，因此學生設計的實驗步驟要合理，并且能夠實現實驗結果?！皵底諴ID控制算法的研究”“A/D與D/A轉換”等屬于這類實驗。

4 計算機控制技術實驗教學的改革探索

1）在實驗內容方面，要加大設計性實驗和綜合性實驗的實驗內容，減少驗證性的實驗內容，根據系統的性能指標，讓學生自行設計，完成實驗內容。采用開放式的教學方式，讓學生自行安排和靈活設計，提高實驗學習的積極性。

2）將計算機控制技術的實驗教學和課程設計教學結合在一起。首先，學生要了解一些芯片和電子元件的性能和使用過程中的注意事項，根據設計系統的具體功能需求具體選擇；選定電子元件和芯片之后，開始設計硬件原理圖，采用仿真軟件進行硬件調試之后，搭接電路并自行調試；然后選擇控制算法，如smith預估算法、PID算法及其變形形式、達林算法、數字濾波算法等；確定數字控制算法后，通過面向對象的程序設計或者是匯編語言根據模塊化設計思想對該算法進行編程開發，以模塊化形式提供系統組態使用，此時還要根據模塊對軟件進行分段調試和整體調試，整體調試時主要是整合和優化實驗參數；最后，學生提交課程設計報告，寫出課程設計的指導思想，并給出硬件原理圖、實驗數據及參數調整等。通過這樣的小型控制系統設計，學生可以全面掌握各項技能，形成計算機控制技術應用的完整知識結構。同時，教師在指導學生課程設計時，要輔導學生的硬件布線技巧和軟件調試方法，培養他們嚴謹的工作作風。

自動化專業的學生在進行畢業設計時，主要涉及控制技術和電子技術及計算機技術三方面的知識，這個環節可以全面提升學生對計算機控制技術系統的設計能力，因此，教師可以充分利用這個環節提出一些和實際工業應用非常緊密的課題，如工業PLC控制系統、小型的微機控制系統等，這樣愛好計算機控制技術這門課程的學生就會充分利用畢業設計的機會，并得到很好的鍛煉。如果學校的教學條件允許，教師可以讓學生參加自己的部分科研工作，培養學生的獨立科研和開發能力，不斷提高計算機控制系統實踐能力，為將來的就業打下良好的基礎。

5 結束語

本文主要對計算機控制技術這門課程的實驗教學進行分析。通過實驗教學可以培養學生的動手能力、科學思維及知識的實際應用能力，所以，在課程教學中要注重實驗教學，并選擇有較高實用價值的實驗項目，不斷提高實驗教學環節的教學質量，提高他們學生的實踐創新能力，改革實驗教學手段，探索出更好的實驗教學方法，增強實驗教學效果。

參考文獻

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