计算机控制系统虚拟实验室建设与探索计算机组装与维护总结500字.doc

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1、计算机控制系统虚拟实验室建立与探究 计算机组装与维护总结500字摘 要：计算机控制系统是自动化类专业的重要课程，传统教学形式在实验设备、硬件设施、学时等方面存在诸多问题，采用Matlab，Proteus等虚拟仿真技术构建虚拟实验室的解决方案，具有本钱低、适应性强等优势，可在很大程度上弥补传统教学手段的缺乏。通过实例说明：利用虚拟仿真技术能锻炼学生软硬件的综合开发才能。【关键词】：p 】：虚拟实验室；理论教学；建立；实例 puter control system for construction and e_ploration of the virtual laboratory Zhang Zh

2、ijun Guangdong songshan polytechnic college, Shaoguan, 512126, China Abstract: The puter control system is the important automation professional course.There are many problems for traditional teaching in practice equipment, facilities and time arrangements.It is a good solution by using Matlab and P

3、roteus as a virtual simulation laboratory technique.With the lower costs and adaptable technological advantages, its a large e_tent pensation for the shortings of traditional teaching methods.Through e_les using virtual simulation, technology could e_ercise the students ability to develop software a

4、nd hardware integration.Key words: virtual lab; practice teaching; construction; e_les 1 高等职业教育理论教学中存在的问题 教育部在关于加强高职高专人才培养工作的假设干意见中明确指出：“人才培养形式改革的重点是教学过程的理论性、开放性和职业性，实验、实训、实习是三个关键环节。”1实验、实训、实习等理论教学是培养学生职业技能、锻炼学生职业意识、实现高职培养目的的主体教学环节之一。高等职业院校的老师开展理论教学活动，要以培养学生的动手才能和创新才能为主，以职业的典型工作任务为导向，锻炼企业所期望的工作才能，增强

5、职业意识，强调教学过程的理论性和职业性。但目前职业教育理论教学中的几个问题需引起我们的注意。第一，现有实验设备制约着学生动手才能和创新才能的培养与进步。目前，实验设备大多采用以实验模块为根本单元的实验箱形式，往往以最根本的认知性和验证性实验为主，综合性、创造性实验很难施行。对于这样的实验，学生是被动的，是为完成任务而做实验，因此无积极性可言。第二，传统的理论教学过程大多围绕硬件实物，在实验室、实训室或企业车间等场所施行，因其直观易感性和接近消费实际，向来都是高职理论课程的主流教学方式。然而这种教学方式存在先天缺乏，因其投入大、适应性差且难于开放，往往使理论教学过程面临窘境2。对没有理论经历的学

6、生来说，设计过程中容易造成器件和仪器仪表的损坏，故开展理论教学需要购置的元器件数量增多，开支增大。第三，理论性很强的专业课程学时有限，而设计型的理论工程要求学生在学习原理图的根底上设计出实物来，假设原理图不正确会影响实物设计，延长学生的设计时间，又影响学习进度。2 虚拟仿真技术的优势 伴随着计算机软件和硬件技术的开展，各种虚拟仿真系统为实际系统的开发提供了可靠的保证，运用虚拟仿真技术进展理论教学有以下优势：(1)培养学生职业技能。围绕模拟和仿真条件开发的虚拟实验实训工程，是参考专业技术领域有关消费要素及岗位才能要求而开发的。通过训练，可增强学生理论技能，进步创新才能和就业竞争力。(2)教学本钱

7、低。基于计算机软件的虚拟仿真技术理论教学形式，在多媒体机房或专业实训室安装计算机仿真软件即可开展理论教学活动，维护、维修和管理工作量小，节约了教学本钱。(3)提升综合效益。借助Matlab，Proteus等软件强大的仿真才能以及丰富的资库，可以有效替代硬件仿真器进展先期的软硬件调试，再利用仪器仪表的输入输出功能对实验结果进展检测，待仿真结果根本理想时再进展实际的硬件调试。这样，一方面学生理解应用系统硬件电路构造，锻炼了编程技术，也学习了仪器仪表的使用，进步了设计程度；另一方面开发过程高效，损失减少，解决了实验室资紧张的问题 3。3 计算机控制系统虚拟实验室的建立 充分利用现代信息技术，围绕具有

8、模拟和仿真条件的校内多媒体实验机房或实训室，着力开发其虚拟实验、实训工程，充分开掘其教学功能，为实训操作前理论与理论结合的教学提供有效途径。开发的计算机控制系统虚拟理论教学工程举例见表1，并以工程三为例，证明虚拟实验室可以锻炼学生软硬件的综合开发才能。表1 计算机控制系统的虚拟理论教学工程一览表 3.1 Smith纯滞后温度控制系统的Matlab辅助设计与仿真 电阻炉是一个具有自平衡才能的对象，可以近似为带有纯滞后的一阶惯性环节。根据被控对象实验数据，可确定被控对象的纯滞后时间72 s和对象时间常数Tp=2 min，其比例/Tp0.5，故采用带有Smith预估器的数字PID控制算法，在Matl

9、ab软件的Simulink模型窗口创立smith.mdl模型文件4(如图1所示)。图1 带有Smith预估器的数字PID控制系统仿真模型 根据被控对象时间长短并结合工程经历，确定采样周期为1 s，调试比例系数kp、积分系数ki，使系统闭环稳定，没有超调，使单位阶跃响应输出曲线的上升时间满足设计要求，可得仿真结果(如图2，图3所示)。由图2可知，引入Smith预估器后，闭环系统的单位阶跃响应曲线无超调，只是在时间上滞后72 s；由图3可知，控制系统单位阶跃响应输出曲线的上升时间小于6 s。采用带有Smith预估器的数字PID控制算法可实现对电阻炉温度的纯滞后补偿控制。图2 Smith预估控制系统

10、仿真结果 图3 Smith预估控制系统仿真结果部分放大图 经此虚拟设计，学生可结合对电阻炉温度对象的控制，学习smith预估控制器的设计原理及参数调试方法、技巧，为实际对象的控制及控制方法的合理选择积累经历。3.2 输入温度检测信号Proteus辅助设计与仿真 电阻炉的温度检测采用镍铬镍硅热电偶，经信号调理电路转换成单片机方便识别的电压信号，再经A/D转换器输入单片机。使用Proteus的ISIS组件绘制的ADC0809与AT89C51接口原理如图4所示，在ISIS界面编辑程序，经编译后向CPU(AT89C51)加载程序，仿真运行、调试。可得到输入温度信号对应的8位二进制电压值，再经显示电路显

11、示对应的温度值，同时根据实际情况输出对应的控制信号，到达控制温度的目的。图4 模拟量输入通道的仿真运行与观测 经此虚拟设计，学生可学习A/D芯片ADC0809转换性能及编程方法，掌握A/D转换器与单片机接口软硬件设计方法。3.3 工程报告 每一个工程，学生都要写出包括工程研究概论、方法与手段、查阅资料情况、完成形式、得失经历等内容的总结报告，将理论教学和工程训练有机结合，将企业真实的“岗位任务”转换成职业院校的“学习任务” 5。这样，既能进步学生学习的主动性、参与性，又可进步学生对设计全过程的理解和掌握，改变以往实验只走简单操作过程的验证性实验形式，进步学生对详细问题进展深化探究的主动性，从而

12、培养学生一定的科研思维才能。4 完毕语 (1)Matlab，Proteus等仿真软件在计算机控制系统教学中的应用，进步了学生的学习兴趣和创新才能，对学生职业才能的培养具有现实意义。(2)利用虚拟仿真软件替代价格昂贵的实验设备和测试仪器，可在课堂上进展仿真分析p ，便于学生深化理解和掌握概念；同时，实验结果可用来指导实际系统的设计，减少实物实验调试和耗材，既进步教学效率，又节约教学本钱。(3)仿真不能完全代替实物，在利用Matlab，Proteus等软件进展仿真分析p 的根底上将其应用于实物系统，才能真正将校内理论教学与企业实际工作岗位需求有机衔接与融通。【参考文献】：p 】： 1 教育部.关于全面进步高等职业教育教学质量的假设干意见(教高20_616号)Z.edoas/website18/49/info24249.2 尹湛华,朱海洋.虚拟仿真技术在高职理论教学中的比拟优势J.南昌高专学报,2022,8:152-154.3 乔建华,李临生,田启川.Proteus在单片机教学中的应用分析p J.电气电子教学学报,2022,6:70-73.4 刘金琨.先进PID控制及其Matlab仿真M.北京:电子工业出版社,20_3.5 赵志群.典型工作任务分析p 与学习任务设计J.职教论坛,2022,12:1.第 8 页 共 8 页