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控制科學與工程范文1
【關鍵詞】工程造價；科學確定；有效控制
建筑工程造價管理是工程建設的重要內容，是指以項目造價為管理對象，工程的造價確定與控制為主要內容，涉及項目管理、技術及經濟活動等諸項因素的獨特的工程管理領域?！笆晃濉逼陂g我國固定資產建設投入總計922889億元，實現年均25.5%的增長。但由于建設項目造價管理“三超”現象的頻繁出現，社會投資現象浪費驚人，這對于建筑企業自身的長遠發展也存在不利影響。消除定額工程計價模式的負面效應，實現工程設計與預算間的動態信息傳輸，實現工程造價的科學確定與有效控制，是當前造價管理人員需要考慮的重要問題。
1 工程造價的科學確定
工程造價是根據項目建設內容、規模及建設標準、功能直至項目驗收交付所需的全部費用?？茖W確定工程造價，必須將技術先進與經濟合理兩方面內容有機統一起來，做到使項目投資理念滲透至工程建設的各細節中。工程造價的科學確定必須落實如下基礎環節：
1.1 神經網絡法快速估算工程造價
投資估算是項目設計任務確定的投資限額，涉及到初步設計概算、資金籌措等多項事務。工程經濟人員必須從建設方案優選時就將造價管理的意識滲透至設計的全過程中去，對投資估算中各項動態因素的變化進行合理預測。
1.2 工程量清單計價的基本流程
工程量清單計價是當前國際建筑市場的通行做法，在結合工程清單計算規則、招標要求與施工圖紙的基礎上，將擬建招標工程細分為分部分項實物工程量，供投標單位逐項填單價。這種計價方式能更好地體現出企業對工程價格的自主性，促進市場競爭機制的形成。
就其操作過程而言，主要包括招標、投標、評標三個階段。①招標階段應委托標底編制單位依據計圖紙、地質勘察報告、預算定額、質量評定標準等設計出詳盡細致的分項工程工程量清單。②投標階段則主要表現為投標單位根據招標文件形成工程量清單項目計價總和。③評標階段，業主則必須把握好“合理低價”的控制標準，無標底招標并不代表真正意義的無標底，只是強調具體招標時需要淡化其作用。在以工程所有物的自我測算及控制作為判斷報價合理性的基本依據的同時，需要考慮到預測價格即社會必要勞動價值與投標人“個別成本”間的合理差距，以便選擇出最適當的投標單位。過分低于標底，應要求投標人說明降低成本的主要措施；出現特殊投標報價的，業主可依據國際慣例否決招標結果。
2 工程造價的控制過程及主要措施
項目決策正確與否直接關乎到工程造價的合理性的前提，確定和優選出最佳投資方案，能更好地實現資源的合理配置。首要的問題就是前文所指出的工程造價的科學確定，提高工程造價精度，有助于建設單位把握工程造價控制的動態目標與主體方向，獲取最大效益。同時，工程造價的有效控制還應從設計、施工直至竣工結算等階段加以展開。
2.1 建設項目設計階段的控制
設計階段的造價控制必須體現出事前控制的思想，要著重從4方面體現造價控制的管理思路：
2.1.1 推行設計招標制度，設計的經濟性應成為評標的重要權衡因素。引入競爭機制，優選設計方案，應用價值工程理論對設計方案作技術經濟分析，力求工程項目實現最優化的設計與最經濟的造價。
2.1.2 限額設計，施行設計質量的獎罰制度。在施工圖設計中要強調初步設計的總概算控制，把握好質量標準和價值標準，尤其是要提高設計人員的經濟觀念，將設計與概算、技術與經濟指標相關聯，在保證工程使用功能的同時盡量獲取最佳的經濟效果。
2.1.3 推廣標準設計。選用國家、省級標準通用設計來縮短設計周期，加快施工速度，提高建設效率。
2.1.4 提高設計質量。設計費僅相當于工程全壽命費用的1%，但對于工程造價的影響度卻高達75%以上。為避免施工階段出現設計變更，導致設計洽商費用和工程造價的增加，設計要做細、做深入。施工圖的審核工作除了包含專業圖紙的交卷外，更需要核對設計圖紙與決策內容的吻合度，技術部門評估圖紙設計、結構水平等內容；造價管理部門負責協調各業務部門，著重調整設計概算與設計圖紙、投資估算間的不一致之處，為施工階段的投資控制夯實基礎。
2.2 建設項目施工階段的控制
項目的施工成本控制首要的問題就是落實項目的經濟核算工作，從物化勞動（人、機、材)與活化勞動的消耗量中挖掘成本控制的內部潛力。
2.2.1 編制施工成本計劃，落實施工成本控制與管理。依據工程特點、重點和難點進行測算調整，將項目成本計劃細化分解至各分項工程，并通過定期的成本計劃的執行效果來調整和修正成本指標。對于成本計劃執行中出現的不利偏差，則需要著重從人、機、材等方面進行成本控制與管理。材料方面：按工程量清單、施工圖預算確定材料需求計劃；通過材料使用的科學管理來控制損耗量，作業班組要計劃領料，發生工程變更的，需要及時將材料消耗量變更情況報送材料主管；強化進料、領料手續，易燃、易爆物品及貴重材料要做到分類堆放，防止出現不必要損失。機械方面：機械是現代化施工的基本物質條件，強化機械設備管理，關鍵是要合理安排好機械的進退場時間，組織機械設備的定期維護和保養，確保其利用率、完好率能滿足建設需求。
2.2.2 嚴把施工管理關。確定工程設計后，工程造價控制的重心就轉移到施工過程中來，具體包括3方面內容。一是工程質量管理。要落實施工現場管理責任制，對整修項目、分部工程和隱蔽工程尤其需要嚴格驗收，防止因返修工程帶來工期延誤、造價費用增加等情況。二是工程進度控制。要協調好現場施工工序，通過大中小型機械、機械化半機械化的組織配備，確定出最佳的施工組合方式，節省人力、物耗。三是把好材料價格關。要疏通信息渠道，建立可動態反映材料市場供求變化的信息系統；推廣材料報價制度，由建設單位與施工單位相互通報各施工階段的主要材料用量、進貨渠道等情況，制定材料進貨計劃，增強核算意識，杜絕流通環節可能出現的不規范交易。
2.3 竣工結算階段的造價控制
要做好竣工階段階段的造價控制工作，關鍵在于審查竣工結算的真實性與合理性，篩選出應剔除成本的計劃外費用；在核實工程結算編制依據時，還需要根據施工合同、協議、圖紙會審記錄及變更簽證單等加以確定；為防止建設成本出現核算誤差，必須要落實好三級核算制度，即審核人員自查、項目負責人審查和技術負責人總審。
3 結語
隨著建設業的迅速發展，工程造價管理中存在的問題也不斷涌現，這就需要我們在管理實踐進一步探索和總結工程造價確定與控制的科學方法，以更好地保證企業最優經濟效益的實現。
參考文獻：
[1]尹貽林，嚴玲，孫春玲.世界工程造價學科教育發展報告[M].天津：天津大學出版社，2005.
[2]王樹國.建筑工程全過程造價管理問題及對策[J].中國建設信息，2005（07）.
[3]吳開微等.建筑工程造價的模糊神經網絡計算方法[J].東華大學學報，2001（03）.
控制科學與工程范文2
由于本課程的特點是實踐性強。近年來為了提高學生素質，注重能力培養，在提高課堂教學質量的基礎上，對原有的課程設置的內容及實踐環節進行了多方面的改革，主要思路是：跟上信息時展的步伐，減少常規課堂教學內容，加強工業計算機應用及現代控制理論應用方面的知識；口強實驗與實踐環節的教學，并初步摸索出一套成功的教學方式。具體做法是：
一、課堂教學與體系的改革
縮減原《化工過程控制工程》的課堂教學學時，將原來的80學時減至48學時，將原課程內的“工業計算機控制”方面內容抽出，增加48學時的《計算機控制技術》必修課程，為適應新技術的發展，同時增加30學時的《先進控制技術》與48學時的《控制系統集成設計》課程作為選修課，以培養綜合性的、開拓性的人才。
二、實驗室建設與改造
“化工過程控制工程"是一門工程技術科學，一名優秀的控制工程師必須既具有堅實、廣泛的基礎理論知識，又具有工程技術實踐水平。為此該學科應該在給學生提供一個連續良好的理論學習環境的同時，也必須給學生提供一個相對完整的工程實踐環境。教師不但要將相關的理論和技術知識傳授給學生，更要使學生在校期間通過工程和實踐環節的鍛煉，學會解決和處理本專業技術工程問題的方法。因此對于實驗室建設與改造這方面工作，我們一直作為《化工過程控制工程》課程改革的重點，并堅持“工程化”第一位的原則。實驗裝置的設計、儀表的選型、控制柜的設計、包括控制系統的安裝都與工業實際保持一致，并根據教學、科研需要，總結了已有實驗室裝置和市場上有關產品的特點，自行設計制造了五套多功能實驗裝置。該裝置使用了目前工廠中常用的比較先進又極具有代表性的儀表設備，可以完成控制工程、系統辨識、自適應控制、計算機控制技術、模糊控制、預測控制等多方面的實驗。實驗裝置控制柜設計時，充分考慮控制工程工業應用的特點，整個系統選用了三種控制器。計算機、PLC和數字調節器可以分別對系統進行控制，系統可以組成簡單的儀表控制方案、PLC控制方案和DDC控制方案，也可以組成復雜的SPC控制方案和DCS控制方案；選用的控制器和檢測儀表具有多樣性、可靠性等特點，并可以方便的組成各種控制方案。
另外，去年學校又投資了100萬元，訂購了10套先進的教學實驗裝置，現也已投入教學應用中。
三、教學實踐環節的改革
目前過程控制專業不僅成為通用的自動化專業，而且是與高新技術發展密切相關的，當前隨著計算機技術和網絡技術的飛速發展，集散控制系統（DCS）現已經發展成為工業生產過程自動控制裝置的主流，為工業自動化開辟了廣闊的發展空間。DCS是由計算機技術、信號處理技術、測量控制技術、網絡通信技術和人機接口技術相互發展和滲透而產生的。它既不同于分散型的常規儀表檢測技術也不同于集中式的計算機控制系統，而是吸收兩者的優點，在其基礎上發展起來的一種先進的系統工程技術。由于它的投資較大，系統復雜，因此各高校在此方面的研究，往往落后于生產實際，但學生迫切需要掌握此方面的知識，為此我們増加了一周“控制工程綜合實驗”，利用現有的設備來模擬工業實際應用技術。
由于我們在實驗裝置控制系統設計時的現場控制級，采用了帶有通訊功能的單回路數字調節器和可編程控制器（PLC），利用其通訊功能和個人PC機組成小型集散控制系統。開設出DCS集散控制系統綜合實驗，用裝有“MCGS監控系統”組態軟件的個人PC機作為操作、管理級與可編程控制器（PLC）組成的過程控制級，來模擬一套DCS系統控制實驗室的“雙溶液位水槽”物理實驗設備作為具體示例，以使學生熟悉DCS系統的組成、操作、使用與開發。在這個實驗環節中，指導教師提出建議并給學生制定實驗目的和大體思路，讓學生自己拿出控制方案，用組態軟件完成DCS操作站在工業控制中的主要功能（如總貌顯示、回路顯示、趨勢顯示、流程顯示、報警顯示和操作指導等）同時在實驗室設備上進行實際操作通過。這樣在整個綜合實驗環節里，使學生得到了實現一個控制工程項目的全過程訓練。學生通過對控制系統的監控組態軟件的使用與現場控制信息的連接，制作本實驗裝置的畫面及控制系統的組態工作，構成所需的軟件進行實時監控操作，較好的掌握了DCS集散系統在工業上的應用方法。同時對新技術的應用與發展有了的深刻的理解為學生今后的工作奠定了基礎。
工科院校自動化專業的學生最終的走向應該是工礦，企業和科研機構，《化工過程控制工程》課教學的目的就是將在此之前學習的自動化和與其相關的理論課程和技術課程同實際被控過程有機地結合起來，用已學過的理論完成對生產過程系統的有效的控制。從這個意義上講應該重視與切實搞好學生的課程實踐環節，在這個思路的基礎上，對于《化工過程控制工程》的實踐環節課程：自控工程設計（兩周）與生產實習（三周）兩部分，我們除了與對口企業聯系，讓學生到生產一線進行實踐外，還利用學校建立供熱中心的機會將此供熱中心建成學生實習基地，為此學校額外投入100多萬元，由教師自行設計、安裝和調試完成了兩套工業燃煤鍋爐的儀表及計算機控制。這樣為學生的實踐環節提供了非常方便的實習場所。
四、努力改善教學條件和方法
（一）加強教材建設
多年以來《化工過程控制工程》課教科書主要選用浙江大學、華東理工大學主編的教材，近年來我們已著手編寫“化工過程控制工程”的立體化教材其中包括：教科書、實驗講義、多媒體課件、試題庫等。自編的“化工過程控制工程”課的配套教材有：《過程控制系統》、《自控工程設計》、《控制系統集成設計》、《過程控制工程學習指導》、《線性多變量控制》、《控制工程綜合實驗教程》、《計算機控制技術》。這些自編教材都配有相應的電子教案，現都在學校校園網上，以便學生下載學習。
（二）加強網絡教學與交流
過去學生在學校里主要是依賴于教科書和教師的講解以及少量的實驗來獲取工程課知識，其中往往存在內容簡單、直觀性差等問題，從而影響學生對工程課的深入了解。尤其是自動化專業的主干課“化工過程控制工程”，它包含大量的工程實踐內容，因此迫切需要解決理論與實踐、教學與實驗的問題。利用計算機構造了《化工過程控制工程》多媒體計算機仿真教學系統，通過校園網可供學生進行高效率的學習，使想像變為形象，使不可見變為可見，教和學都顯得容易，還可使學校和個人只花少量的錢能開出豐富、教學質量高的實驗。“化工過程控制工程”多媒體教學課件，它的內容覆蓋的知識全面，所選擇的控制對象、控制系統都具有廣泛的代表性。
教學系統部分主要組成單元有：1.概述，2.閉環控制，3.系統仿真，4.自控設計，5.課后練習，6.網絡交流。這些多媒體教學軟件的組織是我們將幾十年的課程教學、實驗、實踐，總結出一些基本教學內容，組成計算機教學課件，所選擇的控制對象、控制系統都具有廣泛的代表性。閉環控制方式采用實用性很強的PID控制，并能進行參數整定，做出過渡過程曲線仿真顯示。對現代控制理論的應用（如多變量解耦、模糊優化控制等）也進行了實際工業對象的仿真，對其的各種算法可靈活的進行參數整定，仿真結果由微機的CRT顯示。
這些教學軟件，既以可在多媒體教室，進行課堂教學，也可以在實驗室與相應硬件設備相連開實驗，克服理論與實踐相脫節問題，使學生通過這些教學軟件的操作，掌握PID控制系統的參數整定方法；計算機控制技術應用；現代控制理論算法研究與應用。這樣在課堂上，教師先通過這套多媒體教學軟件的演示，使學生對工程實際的控制與問題的計算機仿真處理，具有感性認識后，再進行物理模擬設備實驗，從而很好的解決了對工程實際技能的培養。試用兩年獲得學生的好評，同時獲得校首屆“多媒體教學課件大賽”一等獎、第六屆“全國多媒體教學課件大賽（高教組）”優秀獎。
以上這些自行開發，研制的教學軟件，都可在青島科技大學校園網自動化與電子信息工程學院網頁下載學習。
五、結束語
在青島科技大學各級領導的支持與幫助下，通過六年的課程改革工作，把課堂講授、實驗、課程設計、綜合實驗、生產實習密切結合為一個有機體將實踐與理論相結合形成了立體交叉式的教改方案，并主要加強實踐環節教學，使學生的各種能力得到訓練，増強了新科學技術的掌握和處理實際工程的能力，在這些方面我們已取得了一些實際性的突破與成績。
我們的主要做法是：（1）改革教學內容與課程體系，形成了一套教改方案；（2）采用現代教育技術，健全了教學文件和教學資料；（3）推動了學科的發展和專業教學的深入，改變了原有的人才培養模式；（4）推動了實驗室的建設，建立實習基地，提高學生的實際工作能力。
控制科學與工程范文3
關鍵詞：車輛工程；控制系統；仿真技術；教學改革
中圖分類號：G642.4文獻標志碼：A文章編號：1002-2589（2015）23-0142-02
由于電子控制技術在車輛工程中的應用發展十分迅速[1]，車載控制系統已成為車輛工程學科里一個重要的研究方向?，F代汽車的電控系統數量一般為幾十個，而高檔汽車已高達上百個，電控系統控制器的開發對控制系統理論在具體工程中的應用提出了很高的要求。在車輛工程專業教學中，“控制系統與仿真技術”課程作為本科生的培養內容極為必要[2]。通過本課程的學習，使學生掌握控制系統設計的基本思路和方法，培養學生成為具有分析問題和解決問題能力的創新性人才。本文以安徽工程大學車輛工程專業“控制系統與仿真技術”課程改革為例，介紹教學改革實踐中的一些體會和有益經驗，與同行分享。
一、課程分析
1.課程現狀分析
“控制系統與仿真技術”作為車輛工程學科一門專業選修課，是學生走向科研院所或汽車企業應該掌握的一門課程，安排在第三學年的第二學期，總學時為32學時。本課程僅安排4個學時的實驗，其中控制系統的MATLAB建模和SIMULINK仿真分別為2個學時?！翱刂葡到y與仿真技術”原屬于自動化專業的一門專業基礎課，教學以理論講解為主，側重于數理公式的推導。這種教學無法培養學生的動手能力，不利于學生理解控制系統的理論本質，對于MATLAB軟件的一些函數和命令，學生只能依靠死記硬背，降低了學習的積極性，影響教學效果。
“理論力學”和“控制工程基礎”等作為前續課程，學生在學習“控制系統與仿真技術”時已掌握了一定的理論知識，但這些知識點對學生來說是相互孤立的，缺乏對知識體系結構的系統性認識，對具體的理論應用不知所措。“控制系統與仿真技術”教學中對理論過多的講解也會造成教授內容的重復，降低了講課效率，不能充分發揮學生學習的主動性。教學方法采用單一的任務驅動教學法，在任務訓練的后期，任務小組內部容易出現少數學生具有依賴思想，導致抄襲現象經常發生。具體任務主要為傳統控制理論的數字仿真分析，對汽車各種電控系統的工程背景基本沒有涉及，這不利于學生了解本領域的科技進展，任務訓練難以實現應用MATLAB解決實際工程問題。
2.課程定位目標
安徽工程大學車輛工程專業為安徽省首批“卓越工程師教育培養計劃”建設專業，“卓越工程師教育培養計劃”旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才[3]。在“卓越工程師教育培養計劃”引導下，車輛工程專業的培養目標定為：培養德智體全面發展、基礎扎實、誠信實干、綜合素質高、實踐能力強、具有創新精神，從事車輛及其零部件設計、制造、實驗研究以及車輛經營管理等領域的高級應用型專門人才。上述培養目標迫使我們必須改革傳統的教學方法，積極探索富有活力、促進學生全面發展的新型課堂教學方法，激發學生的內在潛能，培養學生的創新能力和工程能力。
在廣泛調研的基礎上，制定了車輛工程專業的培養方案，對專業課程進行了調整，新開設了“控制系統與仿真技術”課程。由于車輛工程專業學科交叉明顯，機械、電子、液壓、控制等課程均有涉及，“控制系統與仿真設計”課程在整個培養體系中的定位如圖1所示。由圖1可知，在培養體系中，汽車的各種電子控制系統，如電控燃油噴射系統、穩定性控制系統、電控轉向系統、車身控制系統、電控懸架系統、巡航控制系統、電控自動變速器和防抱死制動系統等為具體的工程應用。汽車系統動力學、汽車設計、汽車構造、汽車理論、汽車電子、傳感器技術和控制工程基礎等為基礎理論課程。“控制系統與仿真技術”課程作為基礎理論到工程應用的橋梁，在整個培養體系中具有重要意義。
二、課程教學改革措施
1.課程內容優化
根據“控制系統與仿真技術”課程的培養目標，對教學內容進行整合優化，將教學內容劃分為理論教學與實踐教學兩部分。理論教學部分主要完成基本知識點的講解，以汽車中涉及的動力學系統為分析對象，以汽車電子控制系統的設計方法為設計案例，突出課程特色。實踐教學是課程學習的重要內容，在內容設置上力求做到理論聯系實際，重視工程概念在實際問題中的應用，提高學生的工程意識和工程實踐能力。
“控制系統與仿真技術”教材目前主要側重于MATLAB介紹和控制理論的數字仿真等內容，系統地以車輛為研究對象講解如何設計控制系統的教學案例非常少，適合于車輛工程專業學生及工程技術人員閱讀的教材不多。在本次教學改革實踐中，增加了汽車中相關控制系統的設計與應用，以車輛工程專業教師的科研成果為基礎，編排了適合車輛工程專業學生閱讀的教材，其中以汽車電控轉向系統、電機調速控制以及自適應巡航控制系統為主要教學案例，在后續教學中繼續增加相應的內容。在教材內容修訂上，應盡量避免與其他相關課程知識點的重合。
設計工程項目時需遵循三個原則：融合相關教學內容涉及的知識點，并充分覆蓋教學內容；緊跟汽車技術的發展方向，應具有較強的時效性；實施過程中所遇到的問題難度適中，易于激發學生學習的積極性。工程項目分解成實際案例需要與實踐教學內容相結合，案例在功能上具有一定的完備性，且各案例之間保持一定的漸進性，逐步引導學生，避免產生抵觸情緒。實際案例的篩選應以較為成熟的控制系統或具有代表性的控制方法為案例。實際案例討論與分析完畢后，根據學生反饋的學習效果，指導學生將實際案例歸納綜合成相應的具體任務，將具體任務進一步分解，讓每個小組成員都承擔一定的具體任務。2.教學方法設計
案例教學法是一種以案例為基礎的教學方法，融合相關知識點于實際案例中。案例中設置的問題為一種兩難問題，沒有某一特定的解決方案[4]。教師在教學中作為設計者和激勵者的角色，積極引導學生解決問題，培養學生主動分析和解決問題的能力。項目教學法是以項目為主線、學生為主體、教學為主導的教學方法。學生在教師的指導下負責信息的收集、方案的設計、項目的實施。項目需要小組成員的通力合作完成，這有利于增強學生的團隊精神，提高學生的自主創新能力。而任務驅動教學法是以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學方法。學生結合自己的具體任務模塊，構建知識體系，有利于激發學生的學習興趣。
由上述三種教學方法的分析可知，三種方法在發揮學生主觀能動性和培養學生創新能力等方面各有所側重點[5]。在當前實踐教學中，上述三種教學方法取得了良好的教學效果，但基本上以一種教學方法為主，過分依賴教學方法中所設計的單一項目、案例或任務，影響了教學效果。為此，建立了一種基于項目案例任務驅動的“控制系統與仿真技術”課程實踐教學方法，其教學過程如圖2所示。由圖2可知，該教學方法結合“控制系統與仿真技術”課程，融合三種教學方法為一體，以工程項目為主導、實際案例為引導，用具體任務驅動學生構建車輛工程學科的知識體系結構。
三、課程教學改革實踐
1.課程教學實施
“控制系統與仿真技術”課程具有明顯的實踐性和綜合性的特點，特別注重應用能力的培養，因此課程安排理論教學20學時，實踐教學12學時。整個課程安排在第8周至第15周，授課在每周的星期二和星期四進行，每次連續兩個課時。實踐教學安排3個工程項目，分別安排在第10周、12周和14周。理論教學安排在第8周、9周、11周、13周和15周，授課期間加入實際案例討論，周四課后安排具體任務。
教師在工程項目的設計上，突出工程背景，結合自己的相關科研成果，加強實踐環節的創新性和綜合性。本課程的工程項目應用MATLAB軟件開展訓練，MATLAB是仿真軟件中易學、功能強大的一款，成為“控制系統與仿真技術”課程項目訓練的首選工具。為加深學生對控制系統、仿真技術的概念，本課程通過讓學生參觀相關的汽車電控系統，如電控轉向系統平臺、自適應巡航控制系統模擬器等。在教學手段上，合理使用多媒體課件講課，為了加強學生對理論知識的理解，還可以穿插些圖片、幻燈片等。在教學過程中，注重課外創新活動與課堂實踐教學的結合，鼓勵學生積極參加一些控制系統設計類的項目和競賽[6]，如大學生創新創業計劃項目和飛思卡爾智能汽車競賽等。
2.課程教學效果
采用文獻[7]中的教學效果綜合評價模型對教改的教學效果進行實證研究。評價指標為個人興趣K1、職業發展K2、能力培養K3、教學效率K4、學習方法K5、行業經驗K6和適應能力K7。個人興趣為教學方法對激發學生學習興趣、求知欲，調動學生積極性的評價。職業發展為教學方法對增進學生團隊合作與溝通，對學生職業發展的導向性及學生是否提出新觀點的評價。能力培養為教學方法對培養學生分析問題、解決問題，以及創造能力的評價。教學效率為學生掌握相關專業知識和考核指標的科學性與合理性的評價。學習方法為學生在課堂上對“控制系統與仿真技術”課程學習方法的掌握程度的評價。行業經驗為教學方法對學生獲得實務與行業經驗的評價。適應能力為教學方法培養學生滿足社會人才需求適合程度的評價。教學效果綜合評價模型中評價指標的權重表如表1所示。
傳統教學和實施教改后的教學效果評價指標如圖3所示。由圖3可知，7個評價指標在實施教改后均有不同程度的提高，其中行業經驗提高最快，增幅為21.7%。綜合評價值由2.4662提高為2.8994，這說明教改的實施提高了學生學習的自覺性，提高了發現問題、分析問題、解決問題的能力，激發了創新意識，調動了學生獲取知識的積極性和主動性，從而為學生撰寫畢業論文以及畢業后走上工作崗位運用仿真技術打下了堅實的基礎。
控制科學與工程范文4
關鍵詞：課程建設；基于工作過程；職業能力
G712；TM921.51-4
《變頻器控制技術》是自動化技術專業必修的核心課程，也是目前應用最廣泛的應用技術型課程，具有極強的實踐性、綜合性和創造性。本課程的教學目標是：通過對《變頻器控制技術》課程的學習，掌握變頻器應用與的相關理論知識，能完成變頻調速系統的設計、安裝、調速與維修等。樹立環保、節能、安全意識等，為發展職業能力奠定良好的基礎。在教學中，筆者改變了傳統的學科結構體系模式的教材和教學方法，進行了基于工作過程導向的理論與實踐教學改革實踐，取得了較好的效果。
一、學習目標設計
1.能力目標。能根據要求熟練設置變頻器的參數并運行變頻器，知道變頻器的主要應用場合；能根據工程要求選用變頻器，并用于實踐工程設計；會按規范要求安裝、調試維護變頻器；能按功能模塊分析變頻器工作過程，對典型故障能進行分析；會使用變頻器的常用維修儀表及工具，掌握變頻器維修、維護的常見方法，具備一般故障的檢測、分析、維修能力；
2.知識目標。 掌握變頻調試的控制方式；掌握變頻器主電路的基本組成及工作原理； 掌握變頻器的常用功能； 掌握變頻調速系統的設計及構成； 掌握變頻器的運行及維護；掌握變頻調速系統的設備選型原則與方法；
3.素質目標。具備識讀變頻器使用說明書和使用手冊等技術資料的素質；培養學生具有用電安全意識、產品質量意識、節能環保意識、團隊協作意識、相互溝通意識、自主學習意識；養成規范的操作習慣、科學的思維方法等職業素質，以適應職業生涯發展的需要。
二、內容選取
內容選取按照符合就業崗位行業發展、學生未來發展需要的原則選取。依據自動化技術專業相關的典型工作任務，實現其控制系統的安裝與調試，以及完成工作所需的職業能力素質要求，結合行業技術發展要求，充分考慮學生未來職業發展需要等方面，對教學內容進行單元設計，形成本課程的具體學習型任務。設置基于工作過程為導向的工作任務內容。共設置了4個項目，每個項目包含不同的工作任務。
項目一音樂噴泉的變頻控制系統包含四個工作任務：（1）認識變頻器；（2）整流電路的檢測；（3）中g直流環節的檢測；（4）逆變電路的檢測。主要完成的學習內容有：認識變頻器、變頻器的基本結構、電力電子器件、整流電路的原理、逆變電路的原理、制動電路的原理。
項目二化工廠泵與攪拌機的變頻控制系統包含三個工作任務：（1）變頻器的數字量輸入控制；（2）變頻器的V/F控制；（3）變頻器的模擬量輸入/輸出控制。主要完成的學習內容有：變頻器外部端子結構功能、變頻器參數結構及功能、變頻器的控制方法、變頻器的基本控制功能、變頻器的特殊功能。
項目三電機電機變頻調速系統的安裝與調試包含三個工作任務：1）變頻器控制電機點動/連續運行；2）變頻器控制電機正反轉運行； 3）變頻器控制電機多段速運行。主要完成的學習內容有：變頻調速系統的結構、變頻調速系統各元器件的選用原則、變頻調速系統的設計、變頻調速系統典型控制線路。
項目四單泵恒壓供水變頻控制系統的安裝與調試包含兩個工作任務：變頻器的PID控制和變頻和工頻的切換控制。主要完成的學習內容有：變頻器的PID 控制功能和變頻與工頻切換的注意事項。
三、教學內容安排
根據上述典型任務所涵蓋的學習內容，對教學內容進行整合與重構，具體教學內容如下：
任務1.1認識變頻器。學習目標為：
1.認識國內、外常見變頻器的型號與外形并了解其性能；
2.能識別變頻器銘牌、器件等；
4.能熟練進行變頻器的面板操作。
5.理解變頻器調速的原理及實現；
7.了解變頻器的分類、應用背景。
任務1.2整流電路的檢測。學習目標為：
1.能用萬用表檢測各種電力電子器件；
2.能用萬用表簡單檢測變頻的整流電路；
3.掌握變頻器的主電路、接口電路；
4.理解三相橋式整流電路的原理；
任務1.3中間直流環節的檢測。學習目標為：
1.能用萬用表檢測限流電阻、濾波電容等；
2.能檢測旁路器件；
3.掌握中間電路的構成；
4.理解限流電阻、高壓指示電路等的作用；
任務1.4逆變電路的檢測。學習目標為
1.能用萬用表檢測逆變電路；
2.理解電壓型逆變電路的原理；
3.理解SPWM控制；
4.掌握變頻器的工作環境要求，輸入側高次諧波對外部設備的影響及其抗干擾措施；
任務2.1變頻器的數字量輸入控制 學習目標為：
1.能熟練的進行變頻器功能碼的設置；
2.能熟練操控變頻器的運行；
3.掌握變頻器數字量輸入端功能；
4.掌握變頻器數字輸出端功能；
任務2.2變頻器的V/F控制。學習目標為：
1.能熟練操控變頻器的運行；
2.掌握變頻器的V/F控制；
3.理解變頻器的SF控制；
4.理解變頻器的矢量控制；
5.掌握變頻器V/F曲線的設置。
任務2.3變頻器的模擬量輸入/輸出控制。學習目標為：
1. 能熟練操控變頻器的運行；
2. 了解模擬量控制應用背景；
3. 掌握相關工作參數功能；
4. 掌握變頻器模擬量輸入/輸出端功能；
任務3.1變頻器控制電機點動/連續運行。學習目標為：
1.能設置變頻器的功能參數；
2.會識讀變頻器的點動/連續運行控制線路的原理圖；
3.能正確安裝控制線路；
4.能調試控制線路，實現點動/連續運行控制；
5.了解點動/連續運行控制控制應用背景；
6.掌握變頻調速系統的構成及元器件的作用及選擇；
任務3.2變頻器控制電機正反轉運行。學習目標為：
1.能識讀變頻器的正反轉控制線路的原理圖；
2.能根據控制要求設置變頻器參數；
3.能調試控制線路，實現正反轉控制。
4.了解正反轉控制應用背景；
任務3.3變頻器控制電機多段速運行。學習目標為：
1.識讀變頻器的多段速控制線路的原理圖；
2.能根據控制要求設置變頻器參數；
3.能調試控制線路，實現多段速控制；
4.了解多段速控制應用背景；
任務4.1 變頻器的PID控制。學習目標為：
1.識讀變頻器的PID控制線路的原理圖；
2.能根據控制要求設置變頻器參數，整定PID參數；
3. 掌握PID系統控制原理；
任務4.2 變頻和工頻的切換控制。學習目標為：
1.識讀變頻器的工頻/變頻切換控制線路的原理圖；
2. 能調試控制線路，實現工頻/變頻切換控制。
3. 掌握工頻/變頻切換控制的設計方案；
控制科學與工程范文5
關鍵詞：視頻案例，礦物加工，本科生，課程教學，過程檢測與控制
【中圖分類號】G434
作者簡介：高志勇，博士，講師，
一、引言
課堂教學是高校教師的主要職責之一，高校教師理應在優化課堂教學上下功夫。優化課堂教學需要教師的多方面努力。首先，教師要提高各方面的素質，正所謂“要給學生一滴水，教師要有長流水”；其次，教師要認真備好課，收集相關的資料，寫好教案和課件，做好課前準備；再次，教師要注重教學方法的改進和優化，注重培養學生的實踐和創新能力，即常言所說的“授人以魚，不如授人以漁”。
《礦物加工過程檢測與控制》是中南大學礦物加工工程專業本科必選課程，主要研究礦物加工過程參數的自動檢測技術與原理，及參數檢測儀器儀表和設備等，是一門實踐性很強的課程。在以往的課堂教學過程中，多采用文字、講述等方式的文字案例教學[1]，即用生產與管理中實際案例，通過討論來進行學習的一種教學方法，讓學生通過自己的思考和與其他師生交換觀點來拓寬自己的視野，從而促進學生對知識點的理解和掌握。
中南大學礦物加工工程專業是首批進入國家“卓越工程師教育培養計劃”的專業，目標是培養一批創新能力、獨立思考和自學能力強，適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才。這也對本門課的課堂教學提出了更高的要求。傳統的文字案例教學已顯得有些落伍，單純的PPT課件也顯不足。作為高校教師，應該努力思考和實踐，創新和完善自己的教學方法，使用本科生所熟悉的多媒體方法如動畫、視頻[2-5]等，提高同學們的學習興趣，提高課程教學的信息含量和教學效果。為此，筆者在《礦物加工過程檢測與控制》課程教學過程中，嘗試應用了視頻案例的啟發討論式教學方法，取得了良好的效果。
二、《礦物加工過程檢測與控制》課程在礦物加工工程學科中的重要性
礦物加工工程學科是根據自然界礦物原料性質的差異，綜合運用物理、化學、物理化學和生物化學等原理和方法對礦物資源進行加工和綜合利用的學科。礦物加工過程檢測與控制技術是保證礦物加工工藝生產過程正常穩定進行的關鍵技術，對提高生產技術經濟指標有著重要意義。在改革傳統的礦物加工技術和改善工作條件方面，過程檢測與控制技術的重要性越來越受到重視。特別是，現今處于互聯網+及工業4.0的時代，在礦物加工的生產實踐中，通過傳感器在線檢測并實時了解企業生產數據，分析企業生產中的各種主要參數變化，并相應地優化生產過程，可大幅提高企業的生產效率和資源的綜合利用效率，增加企業利潤，提升企業核心競爭力。
因此，《V物加工過程檢測與控制》這門課的開設顯得尤為重要，對于培養能夠從事礦物加工新工藝、新裝備和新技術開發、工程項目設計，也可從事企業管理、生產技術管理及企業市場經營等工作的本科生培養目標具有重要的支撐作用。根據礦物加工工程學科方向的特點，擬定課程教學學時為32學時，教學大綱內容參見表1。
《礦物加工過程檢測與控制》課程開出后，由于教學內容能充實豐富本科生的知識體系，契合學生將來工作的需要，故一直廣受歡迎。如何教授好課程，讓學生在學習過程中能始終保持興趣和最終受益，則是筆者時時思考和在備課中細致考慮的問題。
三、《礦物加工過程檢測與控制》課程的視頻案例教學
筆者在《礦物加工過程檢測與控制》課程教學過程中，嘗試應用了視頻案例的啟發討論式教學方法，取得了良好的效果。
首先，根據教學大綱和教學進度安排，規劃設置教學視頻案例類型，設計其對應知識討論點，評估預期效果。其次，有針對性地收集整理剪輯教學視頻案例。對于教學視頻案例，要求其具備典型性、生動性和時效性，能夠對照、印證和拓寬課程教學知識點，引發學生的思考和共鳴。筆者的教學視頻案例資源，主要收集下載自近期的電視專題討論片、文獻紀錄片、新聞報道、企業網站宣傳視頻等，也有自拍自制的專業資料。教學視頻案例資源需要教師本人在自己的科研和生活過程中有心收集與長期積累、并與其他教師及同行加強交流，才能不斷豐富更新。
原始教學視頻案例資源往往內容龐雜，節奏較慢，不適合直接用于教學，需要進行契合教學知識點和突出重點的剪輯組合?！皶晻啊币曨l編輯軟件是一款比較好的應用軟件，功能強，適用于剪輯多種格式的視頻文件，并可附加解說聲音和字幕。某些特殊格式的視頻文件可先采用“格式工廠”之類的軟件進行通用格式轉換處理。筆者的處理制作方法是將相關的視頻資源，按照教學要求，采用視頻編輯軟件剪輯拼接成特定的教學視頻案例，一般時間長度在5分鐘左右，以不超過10分鐘為宜。
教學視頻案例應與PPT教學課件放置在同一電子文件夾內，須綁定在一起方可使用。在制作PPT教學課件時，可在相應的知識點頁面上，采用超鏈接的方式插入教學視頻案例，播放時點超鏈接符號。也可以在PPT教學課件以窗口圖片方式直接插入視頻，窗口大小可調，播放時點窗口即可。教學電腦中應預先安裝視頻播放器軟件，常用的如“暴風影音”播放器軟件。上課之前應預先測試投影和音響是否正常，視頻文件能否正常播放。準備妥當后，教師即可揮灑自如的進行教學發揮了。
筆者在《礦物加工過程檢測與控制》課程教學中，相應章節內容對應準備設置的教學視頻案例，見表1。
結合授課進度播放教學視頻案例后，應即時提問幾名學生，讓其談及看法或觀感，教師適當引導歸納總結，并布置相關課外作業或思考題，以獲得更佳的教學效果。在課程后期，采用專題研討會seminar的方式進行課程考核，每個學生結合自己感興趣的課程內容和教學案例，收集資料制作專題發言，可促使學生進一步學習。
《礦物加工過程檢測與控制》課程教學實踐表明，應用視頻案例的啟發討論式教學方法后，學生的學習興趣度和思維活躍度均很高，學習效果得到顯著提高，取得了良好的教學效果。
四、結語
（1）卓越工程師培養計劃主要培養高層次工程技術人才，對學生的獨立思考和自學能力要求較高。對應的課程教學應重點考慮采用分析式、啟發式和拓展式的教學方法。
（2）《礦物加工過程檢測與控制》課程教學實踐表明，應用視頻案例的啟發討論式教學方法后，學生的學習興趣和思維活躍度均很高，學習及教學效果得到顯著提高。
參考文獻
[1] 王根順， 李立明. 從案例教學看研究生教學改革方向[J]. 中國電力教育， 2011（4）： 44-45
[2] 霍宏. 三維動畫課件在案例教學中的應用[J]. 廈門大學學報（自然科學版）， 2003， 42（增刊）： 148-150
[3] 李巍， 席小濤. 視頻案例教學及其應用策略分析[J]. 蘭州教育學院學報， 2013， 29（9）： 63-64
控制科學與工程范文6
【關鍵詞】《機械工程控制基礎》；課程分析；教學方法
0 前言
《機械工程控制基礎》課程是機械工程類專業人才培養方案中“具有較強的工程設計和產品開發能力”要求的一門專業必修課，是以設計技術、制造技術和機電控制技術為人才培養模式的重要一環。而工程控制理論是介于許多學科之間的一門學科，反過來又滲透到各個工程領域，如電氣、機械、液壓、氣動、航空、核反應、化工等。這門學科既是一門廣義的系統動力學，又是一門合乎唯物辯證法的方法論，對于啟迪與發展學生的思維與智力有很大的作用，但由于本課程內容難、知識點多、學時相對較少，學生難以在短時間內完成對理論知識與實踐過程的掌握，為了提高課堂教學質量，改善教學模式，許多課程組都對機械工程控制基礎課程教學模式進行改革，如張智煥等[1]采用機械工程控制基礎虛擬仿真實驗平臺提高機械工程控制基礎教學能力，拓展實踐領域，李國棟[2]對機械工程控制基礎網絡實驗室進行了設計，于曉琳等[3]基于CDIO對機械工程控制基礎課程進行了教學改革、李蕊等實現了MATLAB在《機械工程控制基礎》教學中的應用、雷文平等[4]以大量實驗驗證方式改進機械工程控制基礎課程的教學方法等，本課題組也采用MATLAB仿真技術，設計了基于MATLAB/GUI的《控制工程基礎》課程數字仿真實驗平臺[5]，都獲得了豐富的教改經驗及良好的教學效果。本文以濟南大學機械工程學院的《機械工程控制基礎》與卓越工程師班的《機電工程一》課程為依托，借鑒其他機械工程控制基礎課程改革經驗，對《機械工程控制基礎》和《機電工程一》課程教學內容、方法和實驗手段進行改革探索。
1 課程內容優化
《機械工程控制基礎》課程的教學目標是使學生學習運用工程控制論的基本理論和基本方法，分析研究控制工程領域中有關信息的傳遞與反饋和系統的控制性能，培養學生判別系統穩定性和變更系統參數以改善系統性能的分析與綜合能力。因此，《機械工程控制基礎》課程內容以機械與電氣系統為研究對象，圍繞控制系統的數學模型、基本要求及系統校正等方面展開，完成對控制系統認識、評價與改造過程。以微分方程、傳遞函數、方框圖、狀態方程等建模方法構建被控對象的數學模型，完成對控制系統認識；而控制系統的評價采用超調量、上升時間、調整時間、峰值時間、穩態誤差、幅值與相位裕度等時域和頻域分析法，對系統的穩定性、準確性和快速性進行分析；而對控制系統的改造則用滯后校正、超前校正、滯后―超前校正、PID校正等方式，改善控制系統的穩定性、快速性和準確性。因此，《機械工程控制基礎》課程從理論上可分為控制系統的數學模型、時域與頻域性能分析、控制系統綜合校正三個部分，將對控制系統的認識、評價及改造過程融為一體，從而有利于形成課程的整體脈絡，促進教學內容的選擇。
2 學情分析
《機械工程控制基礎》課程的教學對象為機械工程、機械設計制造及其自動化、車輛工程專業大學三年級學生，已經學習了《高等數學》《大學物理》、《電工電子學》、《材料力學》、《機械原理》等部分理論課和專業課基礎課，具備機械系統、機械轉動系統、電氣系統的基礎知識如牛頓定律、胡克定律、基爾霍夫定律等，同時，《高等數學》和《工程數學》為控制系統建模打下了良好的基礎，具有較強的邏輯思維能力，有利于該課程的開展。但《機械工程控制基礎》課程中數學公式眾多，計算推導難度大，同時課程內容龐大并且偏理論，需要同學們具有扎實的理論基礎。針對在學習《機械工程控制基礎》中出現的問題，充分利用現有教學資源，加強物理實驗和仿真環節的教學，提高學生參與的興趣，鼓勵學生采用MATLAB編程環境對控制系統進行仿真，提高主動創新性。
3 等效法建模教學
控制系統的數學建模是《機械工程控制基礎》中難度最大的部分，涉及機械系統、電氣系統、機械轉動系統等相關元件，需要用到各種物理定律、微積分運算，對學生的知識結構和知識儲備提出了更高的要求。為簡化同學們數學推導過程，方便對控制系統建模，將控制系統劃分為機械系統（包括機械轉動系統）和電氣系統，分別由三個基本元素相互串聯、并聯構建復雜的物理系統。一般地，機械系統由彈簧K、阻尼D和質量M三個基本要素組成，根據牛頓定律，彈簧K的傳遞函數為k，阻尼的傳遞函數為Ds，而質量的傳遞函數為Ms2，如果將阻尼D、質量M都等效為彈簧系統，則可以將機械系統的三個基本要素轉化為彈簧，都滿足胡克定律，同時，與理論力學和材料力學知識相結合，等效彈簧剛度具有如下的性質：串聯彈性剛度的倒數等于各彈性剛度的倒數之和，并聯的彈簧剛度等于各彈簧剛度之和，可以有效化簡機械系統建模過程。同樣地，電氣系統也包含電阻、電感和電容三個基本要素組成，根據基爾霍夫定律，電阻的傳遞函數為R，電感的傳遞函數為Ls，而電容的傳遞函數為1/Cs，因此，也可以將電氣系統的三個基本要素等效為電阻，都滿足歐姆定律的基本性質，從而可以有效改善授課效果，提高學生知識應用能力，激發學習興趣。
4 虛擬仿真與案例教學
由于《機械工程控制基礎》課程理論性強，數學基礎及相關專業知識涉及廣泛，對學習方法和教學方法都提出了較高的要求，因此，在教學過程中，以實際的機電系統設計過程為背景，將機械、液壓、電氣控制相關案例與MATLAB/GUI仿真實驗與物理實驗相結合，按照機械控制系統基本理論、控制系統的數學描述、測控系統性能分析、測控系統設計循序漸進式組織教學，同時引入實例化《機械工程控制基礎》課程綜合實驗平臺，采用電氣、液壓及模塊化機器人等實驗平臺形成課程案例，將理論知識與物理器件聯系起來，以典型環節模擬電路及液壓回路的組建方法，學會使用基本實驗設備，以仿真實驗分析參數對系統瞬態性能及穩定性的影響，以模塊化機器人等實驗驗證系統串聯校正方法及控制系統的性能指標，通過基于MATLAB/GUI的《控制工程基礎》課程數字仿真系統[5]實現時域與頻域的分析，實現教學案例從建模、分析與校正過程，強調控制系統的基本理論與實際的機、電、液、氣控制系統的聯系，提高學生對控制系統性能評價的整體觀，有利于進一步理解《機械工程控制基礎》理論知識與工程應用之間的聯系，促進理論知識的學習和理解。
5 結論
通過對《機械工程控制基礎》課程內容優化、分析學生的學習特點，以等效方法構建系統的數學模型完成對系統的認識，化簡了繁雜的數學推導過程，與案例教學與仿真實驗相結合，有利于激發學生的學習興趣，促進學生理論聯系實際能力的提高。
【參考文獻】
[1]張智煥，張惠娣.機械工程控制的虛擬仿真實驗教學實踐[J].實驗技術與管理，2014，07：102-103+111.
[2]李國棟.機械工程控制基礎網絡實驗室研究與實驗設計[D].青島大學，2011.
[3]于曉琳.基于CDIO的“機械工程控制基礎”課程教學改革探索[J].教育教學論壇，2016，35：75-77.
