《运动控制系统》课程的教学改革与实践

南京理工大学泰州科技学院 葛 辉 周 军 周香珍

1.前言

电气工程和自动化专业，为适应社会和技术发展的需求，现开设了运动控制技术相关课程—《电力拖动自动控制系统》，在课堂的理论教学中，运动控制技术是指包括直流调速、交流调速和伺服系统三个部分的理论知识。其中，直流调速主要包括单闭环、双闭环直流调速系统和以全控型功率器件为主的直流脉宽调速系统；交流调速主要包括基于异步电动机稳态模型的调速系统、基于异步电动机动态模型的高性能调速系统以及串级调速系统；伺服系统则包括直、交流伺服系统的性能分析与动态校正等内容[1]。该内容理论性较强，且知识点较零散，系统性较弱。

而在实际的工程应用过程中，单纯的交直流调速系统已经较少，更多的是采用运动控制系统的形式，在系统中主要采用PC机和板卡及驱动器结合，驱动电机及其连接的机械执行机构，按照点位和速度要求，控制电机带动机械执行机构工作；或者采用PLC和变频器，结合相关总线协议，完成既定位置、速度、过程、动作逻辑的控制，更多的算法和控制是在高性能的微处理器中进行[2]。

运动控制系统是融合机械、电气、控制、计算机等多学科知识于一体的复杂系统，具有综合性、工程性强的特点。应用广泛，技术难度较大，所以在教学过程中，必须做好规划，在人才培养定位，知识体系的搭建，实践教学环节的实施等多个方面进行全方位的把握，这样才能保证这门课程的教学效果。

2.人才培养目标定位

《国家中长期教育改革和发展规划（2010—2020年）》中指出，高等教育要“牢固确立人才培养在高校工作中的中心地位，着力培养新年执着、品德优良、知识丰富、本领过硬的高素质专门人才和拔尖创新人才”，“把促进人的全面发展、适应社会需要作为衡量教育质量的根本标准”[3]。

明确人才培养目标定位，在明确课程地位的基础上要做好课程性质、课程任务、教学目标等几个方面的细化工作。一所民办性质的三本院校，学生的基础相对薄弱，因此，在一些偏理论，且理论难度较大的环节和知识点的设置上需要相应减少，在重能力、轻理论方面做出特色。学院提出以“现场工程师”作为人才培养的最终目标，落实到运动控制这门专业课程中，就是要培养能够在现场解决各种交、直流调速，运动板卡控制的设备，多轴联动数控设备等环境下遇到的技术问题。能够在上述场合遇到的问题中，分析、定位好问题所在，提出问题解决方案，技术路线清晰、科学，实用性强。

3.深化课程体系改革，突出实践创新环节

在对教材内容的熟练把握的基础上，根据教育教学的规律和本专业的培养目标，对课程教材进行筛选和过滤，并查阅其他相关资料，针对新的知识点和新的应用对教学内容进行进一步的补充和完善。阮毅、陈伯时教授主编《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》从直流调速系统、交流调速系统、伺服系统三个部分的理论研究，故应适当增加实践内容的选取，删减比较难于理解的、理论性较强的知识点。郑魁敬编著的《运动控制技术及工程实践》一书弥补了上述教材理论较强，与实践差距较大的不足，从技术基础、技术开发、实践应用三个部分详细的介绍了在实际的实践工程中所用到的运动控制技术和运动控制系统。该教材主要从工程实践应用的角度介绍现了在市场上应用较多的几种运动控制板卡，以及根据这些板卡形成的典型应用系统，实践性较强，但是理论部分介绍较少。因此，采用《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》一书为主，《运动控制技术及工程实践》为参考材料，结合运动控制常规实验和运动控制创新实验，进行该门课程的教育教学工作。

实验室建设在独立学院有着特殊的意义和地位[4]，是学院彰显自身特色、提升学校内涵建设层次、增强学院综合实力和竞争力的重要环节[4]。现在运动控制常规实验课程都已设置，其只能完成层次教学中的课内实验和课程设计部分。为实现更高层次的分级教学和更好地的实施和推广CDIO工程改革，能够适应以项目为依托的实验室的设置就尤为重要了。因此在学院工程训练中心建成之际，设置运动控制创新实验室，该实验室完成除上述的交直流调速系统外，可以为学生在大学生创新课题、毕业设计、大学生竞赛等环节提高平台，同时负责教师可以在这个平台进行科研工作，提升教师的能力，反哺教学。

4.采用项目引入机制进行分级教学

运动控制系统可以是一个很小的系统，也可以是一个非常庞大的系统，因此针对系统的大小，我们可以从课堂实验、课程设计、课程群项目设计、毕业设计等多个环节分级别，分层级进行教学和训练，逐渐提高学生的理论和实践相结合的能力。

在运动控制系统课程中，按照教学大纲的设置，安排了8个学时的实验环节，随着工程中心运动控制创新实验室的建立，实践环节将会提高到20个学时，使其占到整个课程安排的40%，今后可能会视情况适当增加和减少实践环节的比重；同时，按照CDIO模式在我们专业开展的模式，将在运动控制系统及其相关课程组成的课程群中，设置课程设计小项目，项目开展时间初步定为1周，然后就进行情况适当调整；最后就是在毕业班开设综合程度较高的运动控制系统相关的毕业设计课堂。

5.总结

通过以上几个步骤的改革和实践，我们不仅可以完成职业教育，培养应用型人才，同时也可以提升专业的内行建设，提升人才培养的层次和质量。经过上述的改革和调整，在专业课程的教育的过程中，构建“厚基础，强专业”的课程模式[5]，打造出特色，才能彰显出学科的特色，进而形成学院的特色，这才是我们独立安身立命之本、发展之源。

[1]郑魁敬,高建设.运动控制技术及工程实践[M].中国电力出版社,2009,6.

[2]韩映丽.高校开放式实验教学的探索与思考[J].甘肃科技,2009(8):156.

[3]教育部.国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)[Z].2010.

[4]罗正祥.基于应用型人才培养的独立学院实验室建设实践与体会[J].实验技术与管理,2011(7):1-3.

[5]古天龙.构建面向应用型人才培养的实践教育体系[J].实验技术与管理,2001(12):1-4.