试论自动控制电气工程“自动制约原理”课程革新与实践
最后更新时间：2024-01-21
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论文导读：题、解决问题的重要理论基础，贯穿电气工程领域的各个方面。我校电气工程及其自动化专业培养目标为：培养能够从事电气工程及其自动化领域相关的工程设计、系统运行、研制开发、生产制造、试验检修、安装调试、信息处理等工作，具有较扎实基础理论和较宽的知识面，获得工程实际应用的基本训练，具有较强实践能力、创新意识和创
摘要：“自动控制原理”是电气工程及其自动化专业的重要专业基础课程，课程具有系统的理论体系，同时又密切联系实际工程。为适应电气工程及其自动化专业人才培养目标的需求，从教学内容、教学方法、实践教学等方面分析了该课程的教学特点，并提出相应的改革措施和方法。教学实践表明，这些改革方法取得了良好的教学效果，并有助于培养学生的创新意识，提高工程实践能力，为高素质电力工程技术人才培养提供了一套行之有效的教学模式。
关键词：自动控制原理；电气工程及其自动化；教学改革
作者简介：赵钰婷（1978-），女，吉林省吉林市人，东北电力大学电气工程学院，讲师；张虹（1973-），女，吉林省吉林市人，东北电力大学电气工程学院，副教授。（吉林 吉林 132012）
1007-0079（2013）29-0038-02
“自动控制原理”为东北电力大学（以下简称“我校”）电气工程及其自动化专业的重要专业基础课程之一，该课程涉及的自动控制理论是电气工程领域分析问题、解决问题的重要理论基础，贯穿电气工程领域的各个方面。
我校电气工程及其自动化专业培养目标为：培养能够从事电气工程及其自动化领域相关的工程设计、系统运行、研制开发、生产制造、试验检修、安装调试、信息处理等工作，具有较扎实基础理论和较宽的知识面，获得工程实际应用的基本训练，具有较强实践能力、创新意识和创业精神（“一实两创”）的高素质工程技术人才。随着电气学科的快速发展，原有教学内容和方法已不适应现代工程教育发展的需求，教学方法落后、教学模式单一等，也直接影响着教学质量和效果。如何结合电气工程及其自动化专业特色，进行课程改革是亟待解决的问题。
我校电气工程学院“自动控制原理”课程组在理论教学与实践教学中不断探索，面向电气工程及其自动化专业的特点，提出本课程相应的改革措施和方法。从教学内容、教学方法、实践教学等方面进行了深入的调研分析，并将之用于教学实践，在教学质量和人才培养方面取得了显著的效果。
例如“拉普拉斯变换”和“Z变换”同时为“自动控制原理”和“信号与系统”两门课程的教学内容，考虑到“自动控制原理”课程需突出控制理论的特色内容，因此本课程应重点讲解基于拉氏变换和Z变换得到的传递函数、脉冲传递函数等两种数学模型的定义及性质等；而把拉氏变换和Z变换的定义、性质及反变换等内容放在主要介绍信号变换方法的“信号与系统”课程中，从而避免了重复讲解，达到节省学时、优化教学内容的目的。
又如，同为“二阶系统的时域分析”的教学内容，在“电路原理”课程中以典型电路为例，侧重于讲解二阶电路响应的求解方法及电气参数对响应的影响，而在“自动控制原理”课程中则主要从闭环极点对响应的影响及系统的动态性能指标（上升时间、峰值时间、超调量、调整时间）进行分析。
由此可见，依据课程的授课目的，从不同侧重点、不同角度去设置教学内容，对于不同课程间重叠内容的优化能够起到关键作用。
“自动控制原理”为电气工程及其自动化的专业基础课，是该专业基础课与专业课之间的桥梁，起着承上启下的作用。与该课程紧密联系的后源于：硕士毕业论文www.7ctime.com
续相关专业课程主要有“电力系统稳态分析”、“电力系统暂态分析”、“电力系统自动装置原理”、“电力系统调度自动化”等，这些课程中涉及到的如电力系统频率控制、电压控制、同步发电机励磁控制等内容都与自动控制理论密切相关。如果在“自动控制原理”的授课过程中，只讲授基本的控制理论，而不去和后续课程联系，不强调专业背景，就会使本课程与后续课程之间有一条不可逾越的鸿沟，学生也会认为学之无用。
为避免上述问题，注意到“自动控制原理”课程具有从数学、物理向工程实践过渡的特点，在对基本概念、基本原理和基本分析方法的讲解中，以电气工程领域为背景论文导读：
，以电力系统中的问题为工程实例进行讲解，强调工程方法的应用。让学生认识到自动控制基本理论能解决电气工程领域中的大量实际问题，理解其对电力系统的重要作用。加强应用实例分析，激发学生的学习兴趣和热情，掌握电气工程科学技术发展的最前沿信息。
自动控制理论中的稳定性理论、根轨迹分析、频域分析等内容为该课程的重要内容，授课过程中应结合电气工程专业特色。例如介绍线性定常系统的稳定性理论时，在给出稳定性的定义之后，可启发学生结合电力系统静态稳定的概念，对比两者之间的异同。又如，在介绍利用根轨迹分析控制系统性能时，可以“电力系统自动装置原理”课程中同步发电机励磁控制系统简化模型为例，绘制其根轨迹，进行励磁系统性能分析，在不满足稳定性及动态性能要求的情况下，增加并联校正微分负反馈网络，从而引入励磁系统空载稳定器的概念。使学生在掌握后续课程基础理论的同时，又能够了解电力系统典型的工程技术，激发对电气工程领域的学习兴趣。
摘要：“自动控制原理”是电气工程及其自动化专业的重要专业基础课程，课程具有系统的理论体系，同时又密切联系实际工程。为适应电气工程及其自动化专业人才培养目标的需求，从教学内容、教学方法、实践教学等方面分析了该课程的教学特点，并提出相应的改革措施和方法。教学实践表明，这些改革方法取得了良好的教学效果，并有助于培养学生的创新意识，提高工程实践能力，为高素质电力工程技术人才培养提供了一套行之有效的教学模式。
关键词：自动控制原理；电气工程及其自动化；教学改革
作者简介：赵钰婷（1978-），女，吉林省吉林市人，东北电力大学电气工程学院，讲师；张虹（1973-），女，吉林省吉林市人，东北电力大学电气工程学院，副教授。（吉林 吉林 132012）
1007-0079（2013）29-0038-02
“自动控制原理”为东北电力大学（以下简称“我校”）电气工程及其自动化专业的重要专业基础课程之一，该课程涉及的自动控制理论是电气工程领域分析问题、解决问题的重要理论基础，贯穿电气工程领域的各个方面。
我校电气工程及其自动化专业培养目标为：培养能够从事电气工程及其自动化领域相关的工程设计、系统运行、研制开发、生产制造、试验检修、安装调试、信息处理等工作，具有较扎实基础理论和较宽的知识面，获得工程实际应用的基本训练，具有较强实践能力、创新意识和创业精神（“一实两创”）的高素质工程技术人才。随着电气学科的快速发展，原有教学内容和方法已不适应现代工程教育发展的需求，教学方法落后、教学模式单一等，也直接影响着教学质量和效果。如何结合电气工程及其自动化专业特色，进行课程改革是亟待解决的问题。
我校电气工程学院“自动控制原理”课程组在理论教学与实践教学中不断探索，面向电气工程及其自动化专业的特点，提出本课程相应的改革措施和方法。从教学内容、教学方法、实践教学等方面进行了深入的调研分析，并将之用于教学实践，在教学质量和人才培养方面取得了显著的效果。
一、优化教学内容
建立结构优化的课程体系是培养高素质工程技术人才的重要基础。我校电气工程及其自动化专业开设的“自动控制原理”、“电路原理”、“信号与系统”几门专业基础课程中，课程内容存在重复问题，在有限学时内应合理安排相关课程内容，避免重复，各有侧重。例如“拉普拉斯变换”和“Z变换”同时为“自动控制原理”和“信号与系统”两门课程的教学内容，考虑到“自动控制原理”课程需突出控制理论的特色内容，因此本课程应重点讲解基于拉氏变换和Z变换得到的传递函数、脉冲传递函数等两种数学模型的定义及性质等；而把拉氏变换和Z变换的定义、性质及反变换等内容放在主要介绍信号变换方法的“信号与系统”课程中，从而避免了重复讲解，达到节省学时、优化教学内容的目的。
又如，同为“二阶系统的时域分析”的教学内容，在“电路原理”课程中以典型电路为例，侧重于讲解二阶电路响应的求解方法及电气参数对响应的影响，而在“自动控制原理”课程中则主要从闭环极点对响应的影响及系统的动态性能指标（上升时间、峰值时间、超调量、调整时间）进行分析。
由此可见，依据课程的授课目的，从不同侧重点、不同角度去设置教学内容，对于不同课程间重叠内容的优化能够起到关键作用。
二、突出专业特色
在讲授电气工程及其自动化的各门课程时，应以该专业的培养目标为引导，尽量结合本学科的理论和工程技术进行讲解，突出专业特色。“自动控制原理”为电气工程及其自动化的专业基础课，是该专业基础课与专业课之间的桥梁，起着承上启下的作用。与该课程紧密联系的后源于：硕士毕业论文www.7ctime.com
续相关专业课程主要有“电力系统稳态分析”、“电力系统暂态分析”、“电力系统自动装置原理”、“电力系统调度自动化”等，这些课程中涉及到的如电力系统频率控制、电压控制、同步发电机励磁控制等内容都与自动控制理论密切相关。如果在“自动控制原理”的授课过程中，只讲授基本的控制理论，而不去和后续课程联系，不强调专业背景，就会使本课程与后续课程之间有一条不可逾越的鸿沟，学生也会认为学之无用。
为避免上述问题，注意到“自动控制原理”课程具有从数学、物理向工程实践过渡的特点，在对基本概念、基本原理和基本分析方法的讲解中，以电气工程领域为背景论文导读：
，以电力系统中的问题为工程实例进行讲解，强调工程方法的应用。让学生认识到自动控制基本理论能解决电气工程领域中的大量实际问题，理解其对电力系统的重要作用。加强应用实例分析，激发学生的学习兴趣和热情，掌握电气工程科学技术发展的最前沿信息。
自动控制理论中的稳定性理论、根轨迹分析、频域分析等内容为该课程的重要内容，授课过程中应结合电气工程专业特色。例如介绍线性定常系统的稳定性理论时，在给出稳定性的定义之后，可启发学生结合电力系统静态稳定的概念，对比两者之间的异同。又如，在介绍利用根轨迹分析控制系统性能时，可以“电力系统自动装置原理”课程中同步发电机励磁控制系统简化模型为例，绘制其根轨迹，进行励磁系统性能分析，在不满足稳定性及动态性能要求的情况下，增加并联校正微分负反馈网络，从而引入励磁系统空载稳定器的概念。使学生在掌握后续课程基础理论的同时，又能够了解电力系统典型的工程技术，激发对电气工程领域的学习兴趣。