党杰

摘 要 对计算机控制技术课程实践教学环节中的实验教学部分进行探讨，分析其实验教学内容和实验教学的改革探索。

关键词 计算机控制技术；实验教学；计算机控制系统

中图分类号：G642.423 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）13-0155-02

1 引言

计算机控制技术这门课程中结合了计算机技术、微电子技术、自动控制技术、传感技术及自动检测技术，是这些技术综合发展的产物。它的应用领域十分广泛，如高精尖的航空航天领域和现代化的农、工、医等领域。它已经成为我国工科院校机械类和电气类专业开设的一门非常重要的课程，这门课程的理论知识十分抽象，并且具有非常强的工程技术背景，所以在开展这门课程的教学时，其实验教学非常重要。在计算机控制实验教学中，学生可以完成相关的实验设计，分析实验现象，从而加深对理论知识的理解，提高实际解决工程问题的能力。

2 计算机控制技术课程特点分析

计算机控制技术对于自动化专业的教学来说非常重要，它是一门主干课程，并且涉及的知识面非常广，知识高度集中，浓缩了自动化专业的知识精华，在专业课程体系中处于核心关键地位，具有承上启下的作用。这门课程主要强调计算机在工业控制中的应用，尤其是强调理论基础和实践应用相结合。学生在学习该门课程之后，要掌握离散控制理论，并以此为基础，针对不同的应用需求和对象，对计算机控制系统进行设计。

由于计算机控制技术这门课程的实践性非常强，所以这门课程的实验教学在整个教学过程中具有非常重要的作用。通常这门课程的教学安排在大学本科阶段的第七学期，此时学生已经在大学阶段学习积累了一定的课程设计、教学实验及基础理论等相关知识，具有一定的知识基础，且思维已经打开，在学习这门课程时会显得比较轻松。此时，在教师的指导下，学生可以自己设计相关的计算机控制技术实验，不断提高实践能力。

在这门课程的实验教学中会用到一些实验器材和设备，如计算机控制系统。具有代表性的计算机控制系统包括执行机构、数字控制器、传感器、被控对象等，其中数字控制器由计算机的内部程序进行驱动和实现。当然，设备的条件越先进，越和真实环境接近，实验教学就会越逼真，学生理解起来会更加容易，实验教学效果就会越好。因此，计算机以及实现数字控制器的程序都要尽量采用实际的软件和硬件，在实验室条件下需要仿真的内容主要是被控对象的正文内容。市场上的计算机控制实验教学系统的种类非常多，但是通常情况下会选择计算机控制系统试验箱，它由计算机控制单元、典型系统仿真板、开关电源三部分组成。

3 计算机控制技术的实验内容

在教学安排中，计算机控制技术这门课程的开设一般在自动控制原理、电子线路、计算机控制、计算机原理等相关课程之后，此时学生已经掌握了一定的计算机控制的基础知识，但是实践操作能力较差，不能独立完成计算机控制系统的设计和组成。所以应该加强课程的实验教学，鼓励他们积极投入到实验教学之中。学生直接参与实验教学，可以提高知识运用能力和分析、解决问题的能力，从而提高推理、设计等各方面的能力。实验教学，根据其实验内容可以分为三种类型，分别为设计性实验、综合性实验及验证性实验。

设计性实验会规定实验的要求、目的，并提供完善的实验条件，让学生独立设计实验方案并加以实施。学生会根据自己掌握的计算机控制技术的基本理论知识，设计出具体的实验方案，并选定相关的实验器材，独立完成实验的操作，记录实验数据，分析实验过程中存在的问题并加以改进，绘制相关的实验图表。“电加热炉温度计算机控制系统设计”和“直流电机转速计算机控制”属于设计性实验。

综合性实验主要是指实验内容涉及知识面较广的实验，涉及计算机控制技术课程的综合知识或是和本课程相关的多门课程的知识。这类实验属于一种复合型实验，考查学生的综合知识运用能力，如“水箱液位控制系统”。

验证性实验属于重复性实验，在实验开始之前会给定实验结果，让学生根据实验结果进行实验验证，在这个过程中巩固和加强学生学习的基础理论知识，提高他们的实验操作能力。由于实验结果已知，因此学生设计的实验步骤要合理，并且能够实现实验结果。“数字PID控制算法的研究”“A/D与D/A转换”等属于这类实验。

4 计算机控制技术实验教学的改革探索

1）在实验内容方面，要加大设计性实验和综合性实验的实验内容，减少验证性的实验内容，根据系统的性能指标，让学生自行设计，完成实验内容。采用开放式的教学方式，让学生自行安排和灵活设计，提高实验学习的积极性。

2）将计算机控制技术的实验教学和课程设计教学结合在一起。首先，学生要了解一些芯片和电子元件的性能和使用过程中的注意事项，根据设计系统的具体功能需求具体选择；选定电子元件和芯片之后，开始设计硬件原理图，采用仿真软件进行硬件调试之后，搭接电路并自行调试；然后选择控制算法，如smith预估算法、PID算法及其变形形式、达林算法、数字滤波算法等；确定数字控制算法后，通过面向对象的程序设计或者是汇编语言根据模块化设计思想对该算法进行编程开发，以模块化形式提供系统组态使用，此时还要根据模块对软件进行分段调试和整体调试，整体调试时主要是整合和优化实验参数；最后，学生提交课程设计报告，写出课程设计的指导思想，并给出硬件原理图、实验数据及参数调整等。通过这样的小型控制系统设计，学生可以全面掌握各项技能，形成计算机控制技术应用的完整知识结构。同时，教师在指导学生课程设计时，要辅导学生的硬件布线技巧和软件调试方法，培养他们严谨的工作作风。

自动化专业的学生在进行毕业设计时，主要涉及控制技术和电子技术及计算机技术三方面的知识，这个环节可以全面提升学生对计算机控制技术系统的设计能力，因此，教师可以充分利用这个环节提出一些和实际工业应用非常紧密的课题，如工业PLC控制系统、小型的微机控制系统等，这样爱好计算机控制技术这门课程的学生就会充分利用毕业设计的机会，并得到很好的锻炼。如果学校的教学条件允许，教师可以让学生参加自己的部分科研工作，培养学生的独立科研和开发能力，不断提高计算机控制系统实践能力，为将来的就业打下良好的基础。

5 结束语

本文主要对计算机控制技术这门课程的实验教学进行分析。通过实验教学可以培养学生的动手能力、科学思维及知识的实际应用能力，所以，在课程教学中要注重实验教学，并选择有较高实用价值的实验项目，不断提高实验教学环节的教学质量，提高他们学生的实践创新能力，改革实验教学手段，探索出更好的实验教学方法，增强实验教学效果。

参考文献

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