发布时间:2023-04-01 10:12:05
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的自动控制原理论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
论文摘要: 对当前自动控制理论实验教学方法与实验仪器进行分析,提出教学方法和教学仪器的改革措施。通过开设新的实验内容和研制新的教学仪器,使学生更好地完成自动控制理论实验的学习任务,提高学生的综合能力和创新能力。
“自动控制理论”课程是研究自动控制系统的共同规律,为自动控制系统的分析和综合提供基本理论和基本方法的一门专业基础课[1]。该课程是一门重要的测控类专业的基础课,具有较强的理论性,与前续课程联系紧密,知识面广,学生不易理解掌握[2-3]。学好这门课程不仅可以为后续专业课的掌握打下良好的理论基础,而且能在今后从事专业工作时,直接运用它去分析和解决实际技术问题。对于工程实践具有重要的指导作用,受到人们的广泛重视。在本课程的教学中,实验教学对理论知识的理解、掌握、巩固具有重要的作用。
1 当前实验教学的不足
长期以来,传统的实验教学被一种固定的模式所束缚,教学内容陈旧,教学方法呆板,在一定程度上限制了学生的主动性和积极性,难以激发他们独立分析问题、解决问题的兴趣和激情,没有体验过从失败中自己寻找成功之路的经历,抑制了学生个性的发展,这样不利于对学生创新能力的培养[4]。
1.1 实验内容固定
传统的实验主要是按章节进行验证性实验,实验仪器功能固定,实验只能按照实验指导书设计好的步骤进行, 学生被束缚在验证性实验中,对出现的相关问题缺少系统、多角度的分析,不利于学生创新能力的培养。
1.2 实验时间限制
一般的实验都要求在实验室2个学时内完成,学生很难全面深入地把握实验主要内容和方法,对实验的目的、实验原理无法理性地理解,更别提实验中出现故障的排解分析,限制了学生的设计和创新,不利于锻炼学生的综合能力。
1.3 实验仪器制约
实验仪器过于固化,仪器设置上未给学生留下设计性和探究问题的空间。仪器组成以理论验证为主,缺少实际控制系统各环节,特别是反馈部分的传感部分,更不具备跟随学科发展而开拓新实验的延伸性。
1.4 实验方法落后
实验技术水平和内容更多地满足于基础性实践环节,缺乏系统的综合性、设计性和研究性实验环节,以及缺少在利用多种现代实验手段、方法和工具对实验过程中的结果和现象进行深入分析研究方面对学生的引导。实验过程主要完成连线操作、数据记录等简单的工作。
2 实验教学改进
针对目前实验教学的现状,摒弃以往按部就班完成指定实验步骤操作验证形式,按照学生对科学的自然认知进度设置灵活变换的实验内容。对实验设置按多层次,从简到难,逐步引导学生自主学习、合作学习、研究性学习,逐步走向从问题出发的探究、创新。同时,研究新的实验教学仪器,开发配套软件,保证实验硬件满足新环境下的要求。结合灵活的教学仪器改变教学方法,充分调动学生动手的积极性,引导其创新。
2.1 实验内容设置
开设不同层次的实验内容,既要满足实验教学的验证、演示等基本功能,又要激发学生的兴趣。
基础实验:根据给定实验任务、方案和步骤,选择并完成一定数量基本实验;同时,通过调整实验参数得到不同结果,增加思考空间。
综合实验:将各个基础实验环节有机结合在一起,各课程之间关联内容综合。
设计实验:以任务的形式,给定实验题目,允许学生按照自己思路选择设计性实验内容,引导学生学会设计和研究的方法。
创新实验:自行命题实验,将学生的构想通过仪器现有功能模块来实现,在探究式学习中培养学生创新能力。
2.2 实验仪器的改进
根据实验内容的要求,开发适合本专业的教学仪器。仪器具有控制系统需要验证的各种典型环节模块、信号发生器模块等基本功能,还结合工程实际将传感器引入反馈环节,增加执行器件,构成完整的闭环系统。避免教学仪器箱只能完成信号源作为激励,控制环节构成系统的不足。同时,仪器上的控制效果通过便于观看的形式展示出来,让控制过程可视化。仪器要预留出扩展接口,便于在实验中添加新的模块。仪器在结合计算机完成实验的同时,又能独立完成实验内容,实验配套软件要能对硬件平台对的实验内容进行仿真和虚拟实验。学生可以根据测试参量的不同选择相应的传感器,完成非电量到电量的转换,对信号进行处理,结合控制理论完成创新性、设计性的实验。
2.3 实验方法的转变
1)以学生为主体,开辟新知识领域,重视实践能力的锻炼;2)培养学生的综合能力;3)科学知识和实验能力培养上,建立系统、科学且开放的实验教学体系,注重课程之间纵向和横向的联系。
结合开发的教学仪器,在实验方法上除了基本的验证性实验,其他实验按任务的形式给出,不对学生做过多的限制,留出学生思考、动手、创新的空间。充分利用计算机的计算、分析功能以及仪器配套软件(采用数学工具MATLAB编写的程序)在实验前完成必要的仿真分析,让实验有的放矢,理论指导实践。实验既做到软硬精密结合,又能相互独立,两者相辅相成。克服当前实验中仪器平台不能脱离计算机,配套软件不能独立工作,学生只能在实验课中有限的时间内完成实验的不足,让实验内容通过软件可以在任意计算机上完成。
3 总结
对当前实验教学过程中存在的问题进行分析和总结,从实验内容设置、实验仪器、实验方法3个方面提出改进方法。自动控制理论来源于实践,反过来指导实践[5]。结合当前人才培养的趋势,理论联系实际,提高学生实践能力,在实践中发现问题、解决问题进而培养创新能力。
参考文献
[1]葛锁良.自动控制理论教学内容与教学方法的探讨[C]//2001年中国自动化教育学术年会论文集,2001:72
[2]杜永贵,谢克明,李国勇,谢刚.“自动控制理论”课程教学改革与实践[J].太原理工大学学报:社会科学版,2009, 27(1):77-79
[3]方晓柯,王建辉,郑艳,何大阔,顾树生.《自动控制原理》教学改革的探索与实践[J].教育实践研究,2008(11):101-102
关键词:探究性教学;Matlab;自动控制;课程整合;创新教育
中图分类号:TP313文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)01-0184-02
近年来,为了全面提高教学质量、更新观念、深化教学改革,我院对“自动控制原理”课程进行了一系列改革与创新,提出了基于Matlab仿真技术的探究式教学法改革方案,培养学生的“探究知疑,合作创新”能力,体现了高职高专院校应用性人才培养目标,适应了新形势下的课程改革需要。
一、“自动控制原理”课程实际教学问题分析
(一)课程理论性强,教学组织不当
本课程概念抽象,内容丰富,分析方法繁多,理论性很强,知识更新很快。它要求学生具有复变函数、微积分、线性代数等数学基础,囊括电路理论、模拟电子技术、信号与系统、电机与拖动等专业课程基础,其教学质量的好坏,直接影响到自动调速系统、集散控制系统等专业课程的学习。但是,相对于普通高校的学生,诸如我院的高职高专院校学生层次较低,基础较差。同时,各个院校精简课时导致教学难度大,教学过程中采用传统的“教师-讲授-学生”等教学形式,教学内容的组织不当或教学方法单一,影响该课程的教学质量。因此,不少教师感到“难教”,学生感到“难学”,达不到预期的教学目标。
(二)实践性强,理论与实践结合难
本课程与工程实际联系较为紧密,很多院校由于教材、师资、实训实践场地、课时等方面的限制,重视理论教学而忽视了实践环节,这有悖于高职高专教育的创新型应用人才培养初衷。传统的实验大部分为验证性实验,理论与实践常常不符,缺乏实践指导价值,学生不了解课程的工程应用意义。例如,在建立数学模型上应用到一部分简单的系统或电路,从系统分析到综合到校正,传统教学都是从已知系统的动态结构开始,见不到原系统的影子,学生看到的是抽象的理论,而没有实际操作。本课程分析方法多采用图解法,如系统响应、根轨迹、频率特性等,需要在黑板上画大量的曲线,有时很难用有限的颜色区分开,难以确保曲线的准确性,工作量大,绘图精度低,影响教学效果与效率。
二、基于Matlab的探究式教学法在教学中的应用
(一)基于Matlab的探究式教学法的理论教学中的应用
在理论教学中,可以充分利用计算机辅助教学的手段,通过Matlab Notebook工具箱将Word文档中创建的Matlab语言编制的m文件传送到Matlab中运行,再将运算结果和图形数据插入到Word文档中,接着在PowerPoint中建立超级链接,形成了集自动控制理论的基础知识教学、系统分析与设计于一体的多媒体教学环境,教学效果非常好。
采用基于Matlab的探究式教学法,在仿真环境下可极其方便地对系统性能进行分析,比如对二阶系统的时域分析,Matlab可方便的仿真出各种阻尼系数情况下系统的阶跃响应随参数的变化情况。利用SIMULINK功能模块或调用Matlab函数及编写S函数等建立控制系统仿真模型并确定仿真输入和输出,设置仿真参数,如数值算法、仿真时间、步长、相对误差、绝对误差等,进行动态仿真并输出结果,分析仿真结果并修改模型再进行仿真。
(二)基于Matlab的探究式教学法的实践教学中的应用
在实训实践方面,应用Matlab软件可起到代替部分实验的作用,一些设计型实验比如系统校正极点配置等可通过仿真观察设计效果,利用多媒体可以将一些枯燥的讲解变得轻松有趣,这样来提高学生学习的积极性及提高教学效果。
此方法还可用于自动控制原理课程设计和毕业设计中。用Matlab可简洁方便建立系统仿真模型和进行实验,能直观得到各种要求的测量值和波形图反映各量的动态过程;利用Matlab各工具箱及图形用户接口GUI能构建所需系统仿真模型和开发各种控制界面,激发学生对毕业设计的兴趣,有利学生创新思维的培养,提高学生分析和解决实际问题以及理论联系实际的能力。
三、基于Matlab的探究式教学法实施建议
(一)精选教学内容,合理组织教学环节
教学中,对于本课程的基本概念、基本分析方法,力求讲深讲透,省去先修课程内容,快速带过一般了解性的知识,把握以控制系统建模为前提、控制系统分析为基础、系统综合与设计为目的的主线,明确教学目的,精选教学内容,选择适当的教学内容、设置合理教学环节、解决相关课程之间存在的衔接不清、缺乏协调及内容重复等问题。
(二)理论联系实际,创设学习情景
在教学中强调工程背景、物理意义和实际应用,引入诸如控制系统PID参数工程整定、系统建模的负载效应等具有工程实际应用指导价值的知识点,培养学生分析解决实际问题的能力。在教学过程中,教师应强调学生实际操作能力的培养,采用项目教学,以工作任务为驱动,创设学习情景,引导学生探究式学习。
(三)创新教育,突出职业特色
在教学过程中,要重视本专业领域新技术、新工艺、新设备的发展趋势,贴近生产现场。为学生提供职业生涯发展的空间,努力培养学生参与社会实践的创新精神和职业能力。要紧密结合职业技能证书的考证,加强考证的实操项目的训练,在实践实操过程中,使学生掌握简单控制系统建模、分析、设计、校正等知识,锻炼控制系统安装、调试、仿真技能,提高学生的岗位适应能力。同时,应积极引导学生提升职业素养,提高职业道德。
四、结语
实践证明,基于Matlab的探究式教学法在自动控制原理课程教学中取得了显著成效。通过创设教学情景,应用Matlab进行项目教学,教师坚持探究式教学理念,提高了教学质量,使学生学习的主动性加强,综合实践能力和创新思维能力得到了培养,综合素质得到提高,达到了教学目标。
参考文献
[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].香港:教育科学出版社,2007.
[2]王建辉,顾树生.自动控制原理[M].清华大学出版社,2007.
[3]杜永贵,等.“自动控制理论”课程教学改革与实践[J].太原立功大学学报,2009,27(1).
[4]张春.MATLAB在毕业设计教学中的应用[J].兵工自动化,2005,24(3).
[5]宗晓萍,等.自动控制原理教学改革的探讨与实践[C].第四届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集.
关键词:MATLAB 稳定性 根轨迹 频率特性曲线
一、背景
目前,自动控制技术已广泛地应用于工农业生产、交通运输和国防建设。指导自动控制系统分析和设计的控制理论也有了很大的发展,它的概念、方法和体系已经渗透到许多学科领域。因此,对高等工业院校本科生来说,自动控制原理在其专业领域是一门必备课程。
在教学中,最开始是以板书的形式授课,其授课形式需将文字理论和计算公式及其各种图形书写于黑板,但这种形式最大的问题是费时费力,一节课下来,进度非常慢,已不再适合大学生学习的方式。前些年,推出了多媒体教学,这种模式大大弥补了板书教学的缺陷,教师可以把大部分的精力转移到内容的讲解和与学生的互动中,而不再是大量的板书,大大提高了课堂的效率。虽然多媒体教学节约了因书写而浪费的时间,可是对于自动控制原理这门课程,在课堂上仅凭编写好的教学课件讲解还是不够的。因为,在经典理论部分,第一、二章可完全依靠固定的课件讲解,到了第三、四、五章,很多知识点需要通过多次的画图进行对比后才能得出结论。那么如果采用手动画图进行对比,必然耗去大量的时间,还有在很细微的和近似的变化中,图的不准确性也会影响判断结果。因此如何在课堂上快速、准确地将图形绘出,是教学改革上一个值得研究的问题。
MATLAB 已经成为国际上最流行的控制系统计算机辅助设计的软件。现在的MATLAB软件已经不仅仅是“矩阵实验室”,它含有具有广泛应用前景的计算机高级编程语言。MATLAB软件是以复数矩阵作为基本编程单元的一种程序设计软件,它提供了各种矩阵运算与操作,并具有较强的绘图功能,因此,得以广泛流传。在自动控制的经典领域,MATLAB可以实现多种功能,主要有:数学模型的建立、时域响应中的稳定性判定、输出响应曲线、画根轨迹、求解轨迹与虚轴的焦点及在频率法中通过频率曲线来判定系统的稳定性等。我们利用MATLAB仿真软件配合教学,实现了快速的、准确的绘图。
二、MATLAB在教学中的具体应用
在自动控制原理经典部分中讲解了三种分析方法,分别是:时域法、根轨迹法和频域法。
1.MATLAB在时域法中的应用
在第三章的第二节中,介绍了一二阶系统分析与计算,一阶系统相对简单易懂,在二阶系统中,出现了“阻尼比”和“固有频率”,数学模型也相对变得复杂多样,结论也不同,导致学生不容易记忆,学习起来有困难。从理论上讲不同的阻尼比,它的输出响应曲线也不同,直接影响了系统的性能。那么,阻尼比对输出响应曲线的影响究竟是怎样的?为了得出结论,我们可以通过MATLAB仿真软件将图形快速画出进行对比,让学生直观对比,这样学生因记住了图形的形状和规律,进而牢牢地掌握了该知识点。如何将这些曲线快速画出,我们利用了MATLAB软件强大的绘图功能,只要在程序中改变阻尼比的值,就会立刻在同一坐标下绘出相应的输出响应曲线,如图(1)所示。实现过程简单快速,学生可以直观的看到图形,大大节约了课堂时间。
图(1)阶跃输出响应曲线
由此得出结论:共有4个不同的阻尼比,分别为0、0.5、1、2,分别对应4根输出响应曲线。随着阻尼比数值的增加,系统的平稳性能加强,精度增加。
另外,由于MATLAB具有计算功能,在判断系统稳定性时,也可快速通过特征方程对某系统进行判定,从而避免了计算的过程。
2.MATLAB在根轨迹法中的应用
在第四章中,主要讲解如何画根轨迹和出现特殊情况的解决方法。画根轨迹时要遵守法则按照步骤完成,按照课件可以讲解清楚。但是在第5小节中,主要研究闭环的零极点对系统性能的影响,涉及到零极点位置的变化,如果还是按照法则一步一步画,零极点每改变一次,我们即需要重新大量计算和测量角度,非常烦琐,浪费时间。因此我们在课堂教学上引入了MATLAB软件,只要改变零极点的数值,立刻得到相应的根轨迹。而且使理论知识更加直观,学生印象深刻,记忆牢固。如图(2)所示,
由此得出结论:靠近虚轴的闭环零极点对系统的性能影响大,衰减慢,对系统起主导作用。
另外,在第6小节中,学习的是系统阶跃响应的根轨迹分析,例如:已知系统单位负反馈的开环传递函数为G(s)=
试画出根轨迹。通过法则得到根轨迹,如图(3)a所示
图(3)a 不稳定系统的根轨迹
图中有两条根轨迹始终位于S平面的右半部,即闭环始终有两个右极点。说明开环增益无论取何值,系统均不稳定,属于结构不稳定系统,为了改变其动态性能,需在系统中附加一个负实数零点z,则系统的开环传递函数为G(s)=
零点z1的选择是否合适,需要我们从新画出的根轨迹中去判断,但负实数的范围太大了,因此我们界定了两个区域,(0~ -10)和z1
图(3)b Z1=-5 图(3)c Z1=-15
由此得出结论:当Z1在(0~-10)内选取,则无论K取何值,系统均是稳定的,z越靠近,系统的平稳性越好。当z
3.MATLAB在频域法中的应用
在第五章中学习了对数频率稳定判据。它是利用开环对数幅频与开环对数相频特性曲线的相互关系来确定闭环系统是否稳定。对于多个一阶环节的开环传函,采用叠加的方法,按照对数频率稳定判据,可以准确得出结论。如图(4)所示。
由此得出结论:在L>0时,相频曲线对-180并无穿越,因此系统稳定。
但开环中如存在二阶环节时,如只按对独立环节渐近线的叠加,则结果并不是真实的曲线,按照对数频率稳定判据内容,判断结果就会出错。本文中利用了MATLAB画图,最后得到了真实的曲线,进而得出了正确的结论。如图(5)所示。
由此得出结论:当L>0时,相频曲线对-3.14(-180)有一次穿越,因此系统不稳定。但如果按渐近线叠加法手动画图,在L>0时,相频曲线对-3.14(-180)是没有穿越的,结论也就出现错误。
三、总结
在课堂教学中引入仿真教学,既可以提高计算速度,还减少了课堂上手动画图的时间。其绘图的快速性、准确性和直观性,使得教学内容得以深入的扩展,最重要的是我们的学生在掌握知识方面要比传统的教学模式学习起来有兴趣,知识的掌握更加牢固。随着知识内容的增加,知识面相应拓宽了。另外,本文中提出这样的改革,同学们还可以对MATLAB软件有所认识和学习,也是对计算机知识的学习。
参考文献:
[1]胡寿松.自动控制原理(第4版).科学出版社,2001
[2]程鹏.自动控制原理(第2版).高等教育出版社,2010
[3]谢克明.自动控制原理.电子工业出版社,2004
[4]薛定宇.控制系统仿真与计算机辅助设计.机械工业出版社,2005
个人概况
姓名:xxx
性别:男
出生年月:1978年4月6日
年龄:22岁
健康状况:身体健康
身高:170cm
毕业院校:吉林大学(南岭校区)信息科学与工程学院
专业:自动化
学历:大学本科
电子邮件:xxxx
联系电话:xxx
通信地址:吉林大学(南岭校区)xxxx班
邮编:130025
主修课程
自动控制原理 电力电子技术 计算机控制技术 集散控制系统
电子技术
电路理论 电力拖动自动化系统 过程控制 (附有成绩表)
论文情况
毕业论文的主题是:可编程控制器(PLC)在自动化控制系统中的应用 (尚在设计中)
英语水平
*基本技能:有一定“听 ,说,读,写”的能力
*标准测试:通过了叭??笱в⒂锼募犊际浴保?⒒竦糜判 BR> 计算机水平
*编程:对C语言,汇编语言,MATLAB,FORTRAN有一定的编程能力
操作系统:对WINDOWS ,DOS等能够熟练的操作
数据库
*标准测试:通过了“全国计算机三级考试”
实践与实习
1998年8月7日----9月7日吉林大学校办工厂 金工实习
1999年8月8日----9月10日 吉林省电子产品检测质量监督检验站 技术实践
2000年8月15日---8月30日 中国第一汽车集团公司
专业实习
个性特点
开拓创新 积极进取
2.中煤科工集团常州研究院有限公司,江苏 常州213015)
摘 要:通风调节是矿井通风系统管理的主要工作之一,调节的准确性和及时性直接关系到通风系统安全、平稳和能耗大小。但目前通风调节存在误差大、不及时等问题,本论文通过研究矿井自动通风调节系统,有效的提升通风管理水平,降低因通风系统调节不及时或不准确造成的能耗损失。
关键词:矿井通风;调节通风;自动化系统
1 序言
通风系统调节准确性和及时性直接关系到矿井的安全和运行成本,目前通风系统调节处于人工调节阶段,人员劳动量大,调节不及时且调节准确性差,为进一步解决矿井通风系统管理中的通风调节问题,本论文引进压差法矿井自动通风调节系统。
该系统包括自动化控制器、压差测试装置、自动调节装置、传感器等。
2 自动化控制器
基于压差法的矿井自动通风调节系统核心为自动化控制器,本系统控制器采用西门子PLC为主要控制元器件,包括位移传感器、压差传感器、动力源控制装置(本论文设计动力源是气动,其装置是本安电磁阀)、数据传输、开关按钮、声光报警器等。
研究的技术关键点为:控制系统原理和控制器基本架构。
控制系统原理:压差传感器采集压力变化数值,通过设置参数装换为通过调节系统的风量,再根据预先设定的需风量进行比对,确定调节系统通风断面的变化大小,同时位移传感器监视通风断面的变化,保证系统调节准确且快速。
控制器基本架构,控制器采用PLC控制器,控制器控通过电流信号与位移传感器、压差传感器、动力源开闭按钮相连接,通过开关量与手动按钮连接,通过RS485信号与上位机进行数据和指令的传输,在控制器上预留瓦斯、声光报警器、视频接口,并可以与其他控制器进行数据传输。
3 压差测试装置
压差测试装置关系到系统的准确性,是系统最核心的数据采集设备,压差测试装置的技术要求进入测试区域内风流平稳、压差测量精度高、数据采集准确、数据传输快等。
压差测试装置采用圆形设计,主要是保证压差采集的准确性和进入测试装置的风流平稳,易于测量且数据精度高。
压差测试装置进风测安装有均风装置,主要是消除通风系统涡流造成的数据采集误差。在测试装置上布置两排数据采集管,其中在每排布置4个压力采集孔,两两对应,测压管深入测试装置内侧10cm处,4个测试孔外部用软管连接,进行压力平均处理。两排测试孔之间距离不得少于1m,主要是保证压差传感器数值的读取和测量。
压差测试装置对每个测压管进行防尘处理,保证所有测压管的通畅,静压传导准确。
4 自动调节装置
自动化调节装置是矿井自动调节通风系统的主要调节机构,本论文采用气动为动力源。
自动调节装置设计要求调节准确、运行速度慢、密封性好、安全性高等。
根据技术要求,自动调节装置采用通风断面缩小的方式,调节速度为0.5m/min,移动精度为1cm。
自动调节装置与压差测试装置相连,通过圆形阻风器向前移动,起到调节通风断面的作用,同时根据压差测试装置中风量的变化,确定圆形阻风器的移动方向和移动大小,位移传感器监测圆形阻风器的移动方向和移动大小。
圆形阻风器移动动力为缓冲气缸,气缸最快伸出速度为0.5m/min。带载后,移动伸出速度为0.3m/min,满足精确调节的目的。
5 实验论证
实验论证是论证系统的完整性和调节的准确性。进一步发现系统存在的问题,并进行修改和完善,为现场实地测试做准备工作。
主要是在自动风窗前后布置压力测点,单管压差计测量两点压差,与压差传感器数值比对;模拟巷道的断面为半圆拱,尺寸为2.8m(宽)×2.9m(长),人工调节风阻器开口大小;模拟巷道通风选择抽出式通风,通过风机变频,控制测试系统的风量。
通过多次测试,得出系统测试数据,如表1所示。
通过实验可以得出,调节装置的调节误差小于4%,所以,矿井自动通风调节系统是可行的。
6 结论
通过理论设计和实验验证,得出以下几点结论:
(1)矿井自动调节通风系统构成为自动控制器、压差测量装置、自动调节装置;(2)矿井自动通风调节系统调节误差小于4%;(3)矿井自动通风调节系统可以解决矿井通风调节不及时和不准确问题。
参考文献:
[1]白华宁.矿井通风系统风窗风量自动调节控制装置技术研究[J].科技情报开发与经济,2012,22(20):145.
[2]吴强,李孝东,秦宪礼.从矿井通风系统改造实例谈调节风窗的重要性能[J].煤矿安全,1996(7):38-41.
[3]吴勇华.调节风窗的流量特性分析[J].煤炭工程师,1998(4):22-25.
论文关键词:PLC;项目法;教学设计;组织实施;考核评价
可编程控制器(PLC)是自动控制技术、微计算机技术和通信技术相结合的通用工业控制装置,目前已被广泛地应用于机电一体化、工业自动化控制等各个领域,被誉为现代化工业生产自动化的三大支柱(PLC技术、机器人、计算机辅助设计和制造)之一。基于PLC广阔的发展空间,PLC课程已成为高职院校的机电、电气类等专业的核心课程。
PLC课程实践性、应用性较强,强调理论知识和技能训练并重。传统的教学方式是依照教材,按基本工作原理、基本指令、基本应用、基本操作的顺序进行理论讲授和实验训练。一方面由于高职生整体学习能力较弱,另一方面由于指令多而抽象,大多学生在学习过程中学了后面的就忘了前面的,对各指令的功能混淆不清,不能正确地理解与应用,学生学习的主动性和积极性差。为了改变这一状况,采用“项目导向,任务驱动”的项目式教学,通过师生共同完成学习项目和学习任务,有效地提高了学生的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力,提高了教学效果与教学质量。
一、PLC课程项目教学法的整体设计
(一)确定设计思路
课程整体设计充分体现项目导向,任务驱动的思想,依据企业需求和岗位技能需求,遵循学生认知规律,将课程的教学活动分解设计成若干由简单到复杂的项目和任务,以项目为单位组织教学,以典型任务为载体,引出相关专业理论知识,使学生在实践操作过程中加深对专业知识、技能的理解和应用,培养学生的综合职业能力。
(二)明确教学目标
确定PLC课程知识目标与能力目标,这是PLC教学的出发点,也是PLC教学的归宿。具备PLC控制系统维护能力以及PLC程序设计能力是PLC岗位对PLC技术人员的核心能力要求。依据这一要求,高职PLC课程的知识目标是:使学生掌握可编程控制器技术的基本组成、工作原理及PLC编程软件的使用,掌握PLC基本指令、应用指令及编程规则,掌握PLC基于梯形图的常用的设计方法,掌握PLC应用系统的设计、安装、调试和维护,并具备PLC的通信与网络的基本知识。能力目标是:培养学生具备PLC安装能力、硬件接线能力、常用指令的分析应用能力、PLC程序设计与调试能力、PLC控制系统设计、安装、接线、调试及故障排除能力。进而实现培养学生学习的能力、分析问题和解决问题的能力及沟通协作的能力。
(三)设计教学项目与任务
PLC课程的项目与任务的设计即是教学内容的设计,它是课程设计思路和教学目标的具体体现。它即要符合企业和岗位技能需求,具有针对性,又要保持PLC知识的系统性与完整性。因此,可以将PLC课程按项目教学模式分为五个学习项目,即PLC基础、基本指令及应用、常用应用指令及应用、PLC控制系统的设计、PLC的通信与网络。然后详细分解每个学习项目所包含的知识点和能力点,形成具体的学习任务。例如在项目四“PLC控制系统的设计”中,按逻辑设计法、时序图设计法、经验设计法、继电器控制电路图转换设计法、顺序控制设计法分别设计一个学习任务。任务有时也被称为子项目。任务的选取要注意三点:一是尽量采用学生易懂的三相电动机控制及易演示的彩灯(交通灯)控制和机械手控制;二是尽量按由简到繁、循序渐进的方式安排任务顺序,并注意控制PLC课程的整体难度;三是各任务针对性要强,要能充分体现相应知识点的学习和相关能力的培养。
二、项目教学的组织与实施
科学地组织项目教学是实现教学目标的有效途径。坚持项目导向,任务驱动的教学思路,按照“任务目标-任务分析-关联知识-任务实施-扩展知识-能力测试-效果评估”的顺序组织教学,实现完整的“教、学、做”一体化。以项目四中的任务“搬运机械手控制设计”为例,教学活动组织过程可以分成三个阶段:
(一)准备阶段
在一项新的学习任务启动之初,首先要明确任务的目标,它决定着本次任务的教学方向,指引着师生教与学活动的开展。第二步是确定任务载体,任务载体应是实现任务目标最直接、最有效的途径。在“搬运机械手控制”学习任务中,任务目标是掌握顺序控制设计法,考虑到在搬运机械手手动、单步自动、单周期自动、连续自动多种工作方式中,连续自动控制最能突出顺序控制设计的特点,所以选择搬运机械手连续自动控制作为任务的载体。第三步任务分析,针对机械手连续自动控制,细致地分析机械手的工作方式、机械手每个工作步的控制要求及应禁止的误操作,绘制出机械手自动工作流程图。工作流程图是顺序功能图的基础,因此是这一步教学活动的重点内容。第四步是关联知识即顺序功能图知识的学习,这是学生运用顺序控制设计法实现机械手自动控制的理论基础,学习的内容包括顺序功能图的组成、结构类型、顺序功能图与梯形图的对应关系、根据顺序功能图画梯形图的方法等。
在准备阶段,为保证知识的完整性,同时兼顾时间限制,任务讯息(任务目标、任务载体、任务分析)与相关知识主要由教师讲授,教师是这一阶段的活动主体,时间安排为2个课时。需要说明的是,如果将机械手每个工作步骤、自动流程图、顺序功能图制作成动画,用多媒体进行演示,将增加授课的趣味性、直观性,提高教学效果。
(二)实施阶段
在任务实施阶段,学生是活动的主体。首先学生按2-4人一组,根据机械手控制要求确定输入输出元件,进行I/O点分配,设计外部接线,绘制机械手自动控制顺序功能图,初步设计PLC控制程序,这些活动由学生课外完成。教师负责布置任务,提供咨询。第二步学生汇报,教师检查评价。教学活动主要以师生共同讨论的方式展开,着重对比置位复位指令、位移位指令、步进指令三种编程方案。步进指令在项目三“常用应用指令及应用”中有过初步的学习,大多学生可能并不熟悉,但不排除有好学的学生会应用它来编程。采用置位复位指令和步进指令编程的程序会较长,但逻辑关系清楚,而运用位移位指令编程的程序则显得紧凑而简捷,而且位移位指令在这里的妙用对学生更具吸引力。学生设计的每一种方案都应该得到教师的鼓励,即使不完整或有明显的错误。师生讨论的主要目的在于确定方案、完善程序,时间安排为2个课时。第三步是程序输入与调试。学生分组上机操作,教师进行指点和检查。时间安排也为2个课时。对于提前完成的小组,可以安排他们先进入下一个环节,即机械手手动控制、单步自动、单周期自动控制设计。上机操作完成后,学生在课外完成程序设计与调试报告。第四步扩展知识的学习。在熟悉掌握机械手连续自动控制设计后,机械手手动控制、单步自动、单周期自动控制设计在教师指导下,也可以较快地被学生掌握,时间安排为1个课时。至此用顺序控制设计法实现的完整的搬运机械手控制的学习基本完成,总计7个课时。对于学习能力较强的学生,教师还可以指导其将中断指令应用于机械手控制中。
在任务实施阶段,教师主要是营造学习氛围,创设学习情境,提供帮助与咨询,引导教学过程顺利进行。
(三)评价阶段
在这个阶段里,需要做个能力测试检查评估任务目标完成情况。教师可以布置用顺序功能图实现某些简易的顺序控制的作业由学生分组完成,根据学生作业评定成绩。这一阶段的师生活动均安排在课外。
由上所述,每个任务教学过程划分为任务的准备、实施与评价三个阶段,每个阶段又细分为子阶段,每个子阶段所要进行的具体的教学活动不同,师生在各个阶段所处的地位与作用也有所不同。
在PLC课程项目教学组织与实施过程中,教师还要注意三点:一是要选择既能体现项目教学理念,又适合学校实验实训条件的教材,必要时可以自编教材;二是要充分利用现场教学、多媒体技术等方式生动直观地进行讲授和指导,使枯燥、抽象的PLC硬件系统学习形象化,使复杂、难以理解的PLC控制任务趣味化,有效地激发学生学习的兴趣。三是项目教学中,学生不再是被动的接受者,不确定的因素会有所增加,如教学进度的减慢、学生掌握程度不一、专业知识涉及面扩大等,教师只有不断提高教学能力和业务水平,才能较好地运用项目教学法。
三、项目教学的考核与评价
PLC课程项目教学的考核与评价是检验教学目标是否实现,判定教学效果是否达到预期的重要环节。在PLC课程结束时进行综合项目考核,依据PLC项目实现的功能是否完整、设计方案是否最优、I/O接线是否正确、联机调试是否按时完成、技术报告是否规范等五项指标,考核评定学生实践动手能力、分析问题和解决问题的能力。但综合项目的考核成绩并不是学生学习PLC课程的最终成绩,它在总成绩里所占的比例是40%,另有60%是平时成绩。PLC项目教学的评价坚持以下几个原则:
(一)过程评价与结果评价相结合的原则。评价的活动渗透在教学的整个过程之中,课堂表现、活动小组中的表现、操作技能水平、各项任务完成程度等都是教师平时采分的内容。
(二)小组评价与个人评价相结合的原则。教师对小组的整体评价在于鼓励团队协作能力的培养,教师对小组成员个人的评价在于督促个人学习自觉性的培养。
(三)职业能力评价与职业基本素质评价相结合的原则。从学生所获得的分析解决问题能力、学习能力、创新能力等职业能力,以及所培养的劳动纪律、安全操作等职业基本素质两大方面进行全面、科学的评价。
10月19日(星期日)
课程 上午
9:00—11:30
下午
14:30--17:00
上午
9:00--11:30
下午
14:30--17:00
专业名称 金融
020106 03709基本原理概论
00067财务管理学
00058市场营销学 00076国际金融
00054管理学原理
05963绩效管理
03601服务营销学 03708中国近现代史纲要
00077金融市场学 00015英语(二)
01214培训管理
00079保险学原理 国际贸易
020110 03709基本原理概论
00100国际运输与保险
00045企业经济统计学 05963绩效管理
03601服务营销学
00101外经贸经营与管理 03708中国近现代史纲要00102世界市场行情
00055企业会计学
00096外刊经贸知识选读 01214培训管理
00098国际市场营销学
00099涉外经济法 农业经济管理
020114 03709基本原理概论
00130作物栽培学(一) 00054管理学原理
05963绩效管理
03601服务营销学 03708中国近现代史纲要
00128农业技术经济学 00015英语(二)
01214培训管理00134农业统计学 经 济 学
020115 03709基本原理概论
00009政治经济学(财经类)00143经济思想史 05963绩效管理
03601服务营销学
00142计量经济学 03708中国近现代史纲要
00138中国近现代经济史 00015英语(二)
01214培训管理 餐饮管理
020119 03709基本原理概论
00989国外饮食文化 00986中国饮食文化 03708中国近现代史纲要
00987餐饮美学 00015英语(二)
01214培训管理 调查与分析
020121 03709基本原理概论
00058市场营销学
00009政治经济学(财经类) 05963绩效管理
03601服务营销学
00142计量经济学 03708中国近现代史纲要
02628管理经济学 00015英语(二)
01214培训管理 工商企业管理
020202 03709基本原理概论
00067财务管理学 00054管理学原理
05963绩效管理
03601服务营销学
00149国际贸易理论与实务 03708中国近现代史纲要
00154企业管理咨询 00015英语(二)
01214培训管理00152组织行为学 会计
020204 03709基本原理概论
00058市场营销学
00162会计制度设计 05963绩效管理
03601服务营销学
00149国际贸易理论与实务 03708中国近现代史纲要
00159高级财务会计 00015英语(二)
01214培训管理
00158资产评估
00161财务报表分析(一) 市场营销
020208 03709基本原理概论
00185商品流通概论
00186国际商务谈判 05963绩效管理
03601服务营销学
00149国际贸易理论与实务 03708中国近现代史纲要
00055企业会计学
00184市场营销策划 00015英语(二)
01214培训管理
00098国际市场营销学 旅游管理
020210 03709基本原理概论
00067财务管理学
00058市场营销学
00163管理心理学 05963绩效管理
03601服务营销学
00198旅游企业投资与管理 03708中国近现代史纲要
00196专业外语 01214培训管理00152组织行为学00197旅游资源规划与开发 电子商务
020216 03709基本原理概论
00910网络经济与企业管理 00915电子商务与现代物流
00995商法(二) 03708中国近现代史纲要
00906电子商务网站设计原理 00015英语(二)
00997电子商务安全导论
01214培训管理 电子商务
(移动商务管理方向)
020216 03709基本原理概论
00910网络经济与企业管理 00995商法(二)
00054管理学原理 03708中国近现代史纲要
00182公共关系学 00015英语(二)
00098国际市场营销学
00144企业管理概论 人力资源管理
020218 03709基本原理概论
06091薪酬管理 03325劳动关系学
00261行政法学
00107现代管理学 03708中国近现代史纲要
00182公共关系学
06093人力资源开发与管理 00015英语(二)
00152组织行为学
06090人员素质测评理论与方法 物流管理
020229 03709基本原理概论
00067财务管理学
00009政治经济学(财经类) 05963绩效管理
03601服务营销学 03708中国近现代史纲要 00015英语(二)
01214培训管理00043经济法概论(财经类) 公共事业管理
020230 03709基本原理概论
00163管理心理学
00147人力资源管理(一)
03312劳动和社会保障概论 00261行政法学
05723非政府组织管理 03335公共管理学 03708中国近现代史纲要
00182公共关系学
05725文化管理
00449教育管理原理 00015英语(二)
02382管理信息系统
05722公共经济学
00034社会学概论
00040法学概论 工程管理
020279 03709基本原理概论
00067财务管理学
02194工程经济 00054管理学原理
07138工程造价与管理
01854工程质量管理 03708中国近现代史纲要
02197概率论与数理统计(二)
01856建设与房地产法规 00015英语(二)
00122房地产评估
01853工程项目招投标与合同管理 采购与供应管理
020282 00009政治经济学(财经类)
05374物流企业财务管理
03708中国近现代史纲要 00015英语(二) 销售管理
020314 03709基本原理概论 00149国际贸易理论与实务 03708中国近现代史纲要
00055企业会计学
00181广告学(一) 00015英语(二)
00043经济法概论(财经类) 中小企业
经营管理
020320 03709基本原理概论
00058市场营销学 00054管理学原理 03708中国近现代史纲要
02204经济管理
00154企业管理咨询 00015英语(二)
00043经济法概论(财经类) 法律
030106 03709基本原理概论
00230合同法
05678金融法
00242民法学 00227公司法
00262法律文书写作
00257票据法
00246国际经济法概论
00265西方法律思想史 03708中国近现代史纲要
00263外国法制史
05680婚姻家庭法
00167劳动法 00015英语(二)
00228环境与资源保护法学
00169房地产法
00233税法 律师
030108 03709基本原理概论
00230合同法
05678金融法 00227公司法
00246国际经济法概论
00993法院与检察院组织制度 03708中国近现代史纲要
00167劳动法
00229证据法学
00924婚姻家庭法原理与实务 00015英语(二)
00228环境与资源保护法学
00233税法
00917民法原理与实务
00925公证与基层法律服务实务 行政管理学
030302 03709基本原理概论
00067财务管理学
00320领导科学
00024普通逻辑 00315当代中国政治制度
00319行政组织理论
00341公文写作与处理 03708中国近现代史纲要
00321中国文化概论
00316西方政治制度 00015英语(二)
00034社会学概论
00322中国行政史
00323西方行政学说史
00144企业管理概论 公安管理
030401 03709基本原理概论
00372公安信息学 00235犯罪学(一)
00354公安学基础理论 03708中国近现代史纲要
00860公安行政诉讼 00015英语(二)
00373涉外警务概论 侦查学
030405 03709基本原理概论
00024普通逻辑
08029国内安全保卫
01426犯罪心理学 00235犯罪学(一)
08032物证技术学
08033擒敌技术 03708中国近现代史纲要
00229证据法学
08035劫持人质案件处置 00015英语(二)
00376现场勘察学
00382刑事侦查学导论 学前教育
040102 03709基本原理概论
00024普通逻辑
00401学前比较教育
00409美育基础
00398学前教育原理 00341公文写作与处理00883学前特殊儿童教育
00881学前教育科学研究与论文写作 03708中国近现代史纲要
00402学前教育史
00885学前教育诊断与咨询
00884学前教育行政与管理 00015英语(二)
00403学前儿童家庭教育
00886学前儿童心理卫生与辅导 教育管理
040107 03709基本原理概论
00454教育预测与规划00459高等教育管理 00341公文写作与处理00455教育管理心理学
00457学前教育管理
00458中小学教育管理 03708中国近现代史纲要
00449教育管理原理
00445中外教育管理史 00015英语(二)
00456教育科学研究方法(二)
00453教育法学 教育学
040108 03709基本原理概论
00464中外教育简史 00341公文写作与处理00469教育学原理 03708中国近现代史纲要
00449教育管理原理
00466发展与教育心理学
00468德育原理 00015英语(二)
00456教育科学研究方法(二)
00453教育法学
00471认知心理 体育教育
040302 03709基本原理概论
00498体育统计学 00341公文写作与处理
00500体育科研理论与方法 03708中国近现代史纲要
00501体育史
00499体育游戏 00015英语(二)
00503体育教育学
00497运动训练学 秘书学
050104 03709基本原理概论
00320领导科学
00523中国秘书史 00261行政法学
00107现代管理学
00341公文写作与处理
00524文书学 03708中国近现代史纲要
00321中国文化概论 00015英语(二)
00312政治学概论
00526秘书参谋职能概论
00525公文选读 汉语言文学
050105 03709基本原理概论
00540外国文学史 00341公文写作与处理00813外国作家作品专题研究
00816文艺心理学 03708中国近现代史纲要
00321中国文化概论
00539中国古代文学史(二) 00015英语(二)
00541语言学概论 英语
050201 03709基本原理概论
00600高级英语
00087英语翻译 00341公文写作与处理00830现代语言学
00836英语科技文选 03708中国近现代史纲要
00833外语教学法 00603英语写作
00840日语
00841法语
00842德语 日语
050202 03709基本原理概论
00609高级日语(一) 00341公文写作与处理
00611日语句法篇章法 03708中国近现代史纲要
00838语言与文化 06042日语写作
00845英语
00841法语
00842德语 广告学
050302 03709基本原理概论
00662新闻事业管理00642传播学概论
00639广播电视广告 00107现代管理学
00530中国现代文学作品选
00341公文写作与处理 03708中国近现代史纲要
00321中国文化概论
00641中外广告史 00015英语(二)
00034社会学概论
00040法学概论00244经济法概论 新闻学
050305 03709基本原理概论
00662新闻事业管理00642传播学概论
00529文学概论(一) 00341公文写作与处理00659新闻摄影 03708中国近现代史纲要
00182公共关系学
00321中国文化概论 00015英语(二)
00312政治学概论00244经济法概论00660外国新闻事业史 音乐教育
050408 03709基本原理概论
00734中外音乐欣赏 00341公文写作与处理00733音乐分析与创作 03708中国近现代史纲要
07124西方音乐史 00015英语(二)
07123中国音乐史 美术教育
050410 03709基本原理概论
00698素描(四)(理论) 00341公文写作与处理
00742美术技法理论 03708中国近现代史纲要
07125色彩(2)(理论) 00015英语(二)
00747美术教育学 服装艺术设计
050419 03709基本原理概论
03520服装材料(一) 07537服装CAD(二) 03708中国近现代史纲要
07540服装色彩 00015英语(二)
07539时装画(理论) 室内设计
050432 03709基本原理概论
00058市场营销学
05340室内空间组合与理论 05342室内环境与设备 03708中国近现代史纲要06216中外建筑史 00015英语(二)
06217人机工程学 艺术设计
(视觉传达设计
方向)
050437 03709基本原理概论
00694设计素描(理论) 00695设计色彩 03708中国近现代史纲要05546系列书籍装帧设计 00015英语(二)
05712艺术设计基础 艺术设计
(环境艺术设计
方向)
050437 03709基本原理概论
00694设计素描(理论) 00695设计色彩 03708中国近现代史纲要04839材料成型工艺 00015英语(二)
05712艺术设计基础 动画设计
050438 03709基本原理概论
03512剧本写作 03513影视编导
03430动画技法 03708中国近现代史纲要
07887平面设计 00015英语(二)
11733动画视听语言 数学教育
070102 03709基本原理概论
02018数学教育学 00341公文写作与处理00342高级语言程序设计(一)
02009抽象代数 03708中国近现代史纲要
02010概率论与数理统计(一)
02015偏微分方程 00015英语(二)
02013初等数论 生物工程
070404 03709基本原理概论
02537发酵工艺学 00054管理学原理
00341公文写作与处理
00023高等数学(工本) 03708中国近现代史纲要06709微生物遗传与育种 00015英语(二)
06711生物制药学
07732普通物理学 采矿工程
080109 03709基本原理概论
02199复变函数与积分变换
11887采矿优化设计 03095系统工程 03708中国近现代史纲要
02198线性代数 00015英语(二)
08146矿井提升运输 光伏材料
应用技术
080206 03709基本原理概论
02194工程经济 00341公文写作与处理00023高等数学(工本)
11552光伏建筑一体化 03708中国近现代史纲要
02204经济管理
02202传感器与检测技术 00015英语(二)
07732普通物理学 机械制造
及自动化
080302 03709基本原理概论
02213精密加工与特种加工 02207电气传动与可编程控制器(PLC) 03708中国近现代史纲要
02204经济管理
02197概率论与数理统计(二)
02202传感器与检测技术 00015英语(二)
00420物理(工)
02241工业用微型计算机 机电一体化工程
080307 03709基本原理概论
02194工程经济
02199复变函数与积分变换
02245机电一体化系统设计 02240机械工程控制基础 03708中国近现代史纲要
02197概率论与数理统计(二)
02202传感器与检测技术 00015英语(二)
00420物理(工)
02241工业用微型计算机 模具设计与制造
080313 03709基本原理概论
05513塑料成型技术 02609互换性原理与测量技术基础
05508金属材料与热处理 03708中国近现代史纲要
02197概率论与数理统计(二)
05509成型设备概论 00015英语(二)
05510模具工程材料 电厂热能
动力工程
080502 03709基本原理概论
02199复变函数与积分变换
02267热工过程自动控制 02265汽轮机原理及运行
02261传热学(二) 03708中国近现代史纲要
02198线性代数
02264锅炉燃烧设备 00015英语(二)
00420物理(工)
02262机械设计基础及电厂金属材料 工业自动化
080603 03709基本原理概论
02297电力拖动自动控制系统 00341公文写作与处理00023高等数学(工本) 03708中国近现代史纲要
02293检测与转换技术04737C++程序设计
02291自动控制理论(一) 00015英语(二)
00144企业管理概论
07732普通物理学00420物理(工) 电力系统及其
自动化
080605 03709基本原理概论
02199复变函数与积分变换
02310电力系统分析 00341公文写作与处理00023高等数学(工本)
02312电力系统远动及调度自动化 03708中国近现代史纲要
02197概率论与数理统计(二)
02306自动控制理论(二) 00015英语(二)
07732普通物理学02311发电厂动力部分 计算机及应用
080702 03709基本原理概论
02324离散数学
02331数据结构
04747JAVA语言程序设计(一) 00341公文写作与处理00023高等数学(工本)
04735数据库系统原理 03708中国近现代史纲要
02197概率论与数理统计(二)
04737C++程序设计
02325计算机系统结构 00015英语(二)
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【关键词】 纠偏辊 电液伺服
硅钢连续退火线中带钢中主要用纠偏辊装置来纠正带钢在运行过程中的跑偏。纠偏辊装置控制实际上就是靠调节纠偏辊的摆动角度来达到纠偏的目的,控制纠偏辊的摆动拟采用液压伺服控制。
1 纠偏辊电液伺服系统方案
硅钢连续退火线中带钢的纠偏控制,可以通过液压缸的移动控制纠偏辊装置的摆动达到纠偏的目的,其输出量是位移,故采用电液位置伺服系统。根据硅钢连退机组的特点,跑偏的因素具有不确定性。因此带钢的纠偏控制中,必须满足系统工作时最高压力不小于10MPa;响应时间不大于一秒;纠偏时精度要求不大于5mm;并且系统抵御外界干扰,运行时安全可靠,使用方便,成本要求不能过高等要求。
1.1 拟纠偏控制电液伺服系统整体分析
根据以上控制要求结合纠偏装置结构特点,制定连续退火线中纠偏电液伺服系统方框图如图1,带钢纠偏电液伺服系统由以下一些基本元件组成。
影响带钢跑偏的因素多且具有不确定性,因此必须连续检测带钢的跑偏位移,基本控制思路是采用位置闭环控制[1]。带钢跑偏的位移是通过位置检测器检测出来,将此位移信号转化成电压信号传输给控制器,再由控制器把信号进行放大,通过电液伺服阀把偏差的电流信号放大后变成流量和压力信号,提供压力油给液压缸推动纠偏装置运动,从而起到纠偏的作用。
1.2 影响纠偏控制因素
(1)传感器的精度及安装位置。传感器的精度对纠偏精度的影响较大,对于精度要求高的纠偏装置应使用高精度的线性传感器[2]。传感器的安装位置应尽量靠近纠偏辊出口处,以减少时间滞后。在选择传感器时,也不能一味追求高精度,应考虑经济性,在满足机组要求的前提下,尽量选择精度较低的传感器[3]。
(2)电液伺服系统系统。电液伺服系统系统设计的关键是选择性能较好的伺服阀,首先考虑到纠偏系统的张力和设备自动和动负荷的大小,计算出纠偏阻力,由此得出液压缸的工作压力,可以推算出活塞面积。然后依据纠偏量大小选择适合的液压缸行程及其他参数。还需要考虑纠偏时速度确定流量。综合系统有关性能参数,最终选择合适的伺服阀。以上的选择方法可以保证纠偏系统不会出现过多的故障,另外伺服阀需要有抗污能力。系统中固有频率不高,所以在此电液伺服系统中常选用动圈式伺服阀。
2 带钢纠偏液压系统原理
根据现场生产实践要求,在液压回路方面,本系统采用自动和手动相结合的液压传动方案,可满足自动纠偏和手动调试以及故障的处理。
纠偏系统对液压缸的摆动要求很高,而其中换向是最核心的问题。系统拟采用伺服阀实现自动控制。在压油和回油油路中用单向阀作背压阀,增加运动的平稳性和避免外负载的突然变化对系统的冲击,同时在压油回路中设置安全阀。系统拟采用由恒压式变量泵组成的容积调速回路,这样能够满足纠偏速度跟随生产线的速度变化而相应进行调节,同时保证流量不随外载的变化而变化。由于纠偏系统是实时工作的,油缸不停的需要运动,造成系统油温较高,故对油液增设自动循环水冷却装置,此外在控制油路中安装了带压差继电器的过滤装置对油进行精过滤处理[4]。根据以上设计思路,设计纠偏系统液压系统原理如图2。
3 结语
确定电液伺服纠偏控制系统方案,就可以根据系统的本身特点,选取各分系统的组成元器件,最终确保系统的控制精度和实现自动控制。为后期的现场调试提供了有力的理论依据。
参考文献:
[1]李素娥.酸洗连轧生产线带钢的跑偏控制及仿真分析[D].中南大学硕士论文,2008.
[2]凌振宝.传感器原理及检测技术[M].长春:吉林大学出版社,2003:68-89.