摘要:将控制技术这门学科的特点和教学实际相结合,以实验、实训为平台,把控制系统的基本概念穿插在和控制技术有关的各个领域中,使学生对控制系统有一个全面、清晰的认识,理论联系实际,提高学生综合素质和实际运用能力。
关键词:控制技术;有机结合;实验实训
中图分类号:G718文献标识码:A
文章编号:1674-1145(2010)02-0185-02
现代工业生产已从传统的机械加工、机械自动化跨人了机电一体化时代,而机电一体化并不是机械与电子简单的叠加,而是在信息技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术的基础上将两者有机结合起来的技术。由于涉及的内容很广,对理论的要求较高,如何使高职学生能在现有的水平和教学周期内,全面地、系统地、高效地掌握控制技术,做到理论与实际相结合,这是我一直在探索的问题,下面就谈谈我的一些设想。
机电一体化技术的学科主要有:
机械学:包括机械设计、机械制造和机械动力学等;电子学:包括电工学、数字电路、模拟电路、电机和电器等;微电子学:包括微处理器及接口技术、计算机科学、CAD/CAM技术等;控制论:包括经典控制和现代控制理论。
高职学生在学完上述一门门单课后,对机电一体化的实质并没有一个总体的概念,而能使上述学科有机结合的只有通过控制技术。由于控制技术这门学科本身的理论性较强,在学习的过程中,教师和学生往往只注重了一些公式的计算却忽略了控制技术本身最重要的功能:就是将上述学科的有机综合。而让学生有一个综合认识的最好方法是将实验、实训与教学相结合,内容可以从浅到深,但应全面涉及控制技术的各个领域。
一、第一个领域是:液压传动
液压传动尤其是新近发展起来的电液控制技术,它是机电一体化技术的一个重要组成部分,也是机电设备中发展最快的技术之一。该技术是实现工业自动化的一种重要手段。目前,国外生产的95%的工程机械,90%的加工中心和95%以上的自动线都采用了液压传动。现在,采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志。
在学生掌握了基本液压系统的基础上,我们可以将控制系统的基本概念、基本组成和机械系统数学模型的建立等引入液压系统中,组成电液控制系统(见图1、2)。基本的开环电液比例控制系统
通过实验,学生对液压系统在整个机电系统中的作用以及控制系统的一些基本原理有一个形象而直观的认识。
二、第二个领域是:电气控制
由于现代化的金属切削机床均采用交、直流电机作为动力源,因而电气自动控制是现代机床的主要控制手段。即使采用其他控制方法,也离不开电气控制的配合。
学生掌握基本电气控制电路的基础上,通过实验了解机床电气控制的构成(见图3)。
同时,让学生将控制系统中的电器数学模型的建立以及方框图的组成和建立,在实验中总结出来。
三、第三个领域是:可编程序控制技术
可编程序控制技术将传统的继电器技术和计算机技术、通信技术融为一体,是在电气控制的基础上,将电气控制的结构简单、易掌握、价格便宜等优点和计算机的功能完善、通用灵活相结合。这项技术目前广泛地应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。
在学生熟悉可编程序控制器的特性和编程的基础上,可以将上述电气控制实验中的例题用可编程序控制器来取代,使学生能了解两种控制方式的区别和联系(见图4)。
同时,使学生了解到控制系统中的大多顺序控制、过程控制,即工业上广泛使用的自动流水线等都是用可编程序控制来控制的。
四、第四个领域是:计算机控制技术
当今,越来越多的控制系统采用计算机进行控制,是因为计算机控制系统具有控制灵活、抗干扰能力强、可靠性高、有良好的柔性并能实现多个系统的协调控制等优点。计算机控制将逐渐取代模拟控制而成为系统控制的主要方式。
以数控车床为实例让学生对控制系统的性能分析,PID控制器的功能特点、微机控制系统的组成以及控制系统的抗干扰措施等有一个全面的认识和了解。
总之,结合以上四个环节的实验、实训,将控制系统理论中的基本知识要点,如:系统的组成,方框图的建立,数学模型的建立,系统的性能分析等,在实验中总结出来,而不是像填鸭式地灌输下去,使学生学完后能清楚地知道学的是什么,有什么用。这样既可调动学生的积极性,又使学生在学完整个课程后,对机电一体化有一个完整、全面的了解。
作者简介:徐卿,男,江苏盐城生物工程高等职业技术学校讲师,数控系副主任,研究方向:机械加工。
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