时间：2022-02-25 02:45:42
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇自动控制原理，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
前言：社会经济的发展和建设，对于自动化的需求越来越甚。对于教学工作的开展来说，同样需要做好相应教学工作的改革和创新，通过自动控制原理的切入，做好相应课程的设计，最终达到让学生掌握实践与理论知识，并对理论知识予以灵活应用的程度。因此，相关教师要注重理论教学与实践教学两个方面进行深入研究，做好相应课程教学设计。
一、课堂教学的改革
1.精选授课内容，强化“ 三基”教学
由于“自动控制原理”课程包涵内容复杂且知识信息量非常大，而教学学时又非常有限，这就要求教育者在实际教学时突出重点和难点，对基本知识点、基本原理和基本实验方法要讲透彻，对局部重点内容要精选授课，做到重点答疑解惑，同时，做好相关的后期有针对性的习题或者课题演练，达到强化学习的目的，教师应该尽可能引导学生去自主的实践，从实践总结，结合理论，强化自我知识体系，完善自我能力，
2.合理运用现代化教学手段，提高教学效率
现代教学手段已经有了很大的突破，包括多媒体在内的各种教学手段早已走进课堂。粉笔加黑板是传统的教学基本特点，教师是课堂的主宰，老师的灌输式教育让学生的抽象思维能力没有发挥余地，而教师的教学实验效果也往往收不到很好的效果。今天，课堂上的计算机辅助教学（CAI）已司空见惯，它已经是现代教育科学与教育技术的重要拼图，教学软件和CAI 课件的介入，让课堂活跃了起来，学生们的思维也开发出来，用更多的除了语言以外的内容去增加学生对知识点的理解，尤其是课程中涉及的图标、曲线等内容，采用课件之后，内容一目了然，直观的同时也提高了教学效率。
3.利用MATLAB语言，培养综合分析能力
由美国Mathworks公司的第四代计算机语言MATLAB语言，该语言主要面向科学计算、数据可视化以及交互式程序设计。控制系统分析与仿真设计是该软件的主要强项功能体现，同时MATLAB语言绘图功能特别强劲。目前，MATLAB语言已经是我国“自动控制原理”课程的主要辅助教学工具之一。通过该软件，可以让学生通过软件自我的建模、仿真过程，了解控制系统的工作原理和工作过程，让学生对系统模型方面概念的理解不停留在纸面上，串联自身的知识点，消化和吸收了书本内容。教W实践来看，“自动控制原理”课程教学中引入MATLAB语言，加深了学生对自动控制原理广义上抽象性的理解，知识涵盖点更加直观性。同时课堂上的学生也学会了使用先进的软件，理论和实践有机结合，提高了动手能力和理论能力的综合素质。
二、实验教学的改革
1.自动控制原理实验教学的基本内容
实践出真知，所以，教学中，培养学生的动手能力、基本科研能力和创新能力是检验教学效果的考核之一，因此教师教学中，应有的放矢的增加实验教学内容和知识涵盖点，实验教学模块的设立能强化学生对抽象的理论概念的理解和消化，进而将知识应用到实验和实践中，学会用科学的方法，有效的数据和涵盖的技术来分析和整理问题，解决实际中存在的问题， 进而将诸如控制元件、传感器、自动控制原理、仿真方法等分散的知识点进行综合串联，既学习了书本知识，又强化了动手能力，理论和实践结合的方式来完成综合性的实验，进而达到育人的真正教学目的。
2.自动控制原理实验教学的模式
合理安排、增加实物综合性实验这是目前普遍采用的一种教学方法，既能加深理论理解，又能对原理性的知识进行系统化的学习，从而达到良好的教学目的。MATLAB/SIMULINK 数字仿真环境的虚拟实验模式也是一种被广为传播的一种教学方法，该方法拥有先进的计算机语言和一定的仿真能力，让学生能切实感受控制系统和仿真设计。
这两种实验教学模式的相互结合， 使学生感受到物理实验和虚拟实验的各自优缺点，尤其是后者，成功的解决了在虚拟环境中难以建立真实系统的问题。此外， 得益于计算机的推广，“自动控制原理”实验教学的场地、时间不再受到限制，甚至部分教学内容得到拓展性的延伸， 越来越多的学生选择用课外时间完成有关的实验教学项目。
结语：
随着国家对自动化控制要求的加剧，做好相应教学工作开展就显得非常重要。教师要注重从自动控制原理出发开展相应的教学工作，做好相应的教学改革，真正让学生掌握自动控制技术，并做好相应的实操教学，让学生的应用技能不端提升。
参考文献：
[1]牛剑峰. 综采液压支架跟机自动化智能化控制系统研究[J]. 煤炭科学技术，2015，12：85-91.
各个相关的高校对于自动控制原理这一门课程的教学都是相当关注和重视的，为此他们通过对教育部指定的教材或者是自编的教材进行了精选，还对授课教师做出了精细的挑选。也有个别高校创设了省市级别或者是国家级别的精品课程，并制作了多媒体课件，这种种手段都是为了自动控制原理教学的改革和实践做准备。而自动控制原理教学的改革和实践也一定会为这一门课程注入新的力量和生命，为我国的自动化专业提供可行的理论支撑和人才力量。
2.自动控制原理教学的特点和改革的必要性
2.1 自动控制原理教学改革的特点
对于自动控制原理这一门课程的教学而言，其特点可以从三个方面简单地说起：
①自动控制原理这一门课程要求它必须要有直观的工程背景。到目前来说，自动化控制已经在农业、工业、航空、军事以及社会科学等各个领域都得到了广泛地应用。由此可见，学生在对这一门课程进行学习的时候往往都没有对其应用的领域有一个直观且感性的认识，学习缺乏主动性，再加上没有实践的机会，使这门课程和现实相脱节[1]；
②自动控制原理这一门课程所涉及到的理论知识比较多。在对各种控制系统的数学模型进行建立的时候需要涉及到电学、光学、力学、热学等物理方面的知识，也需要有电机、电路和电力电子等方面的知识，还必须要具备非常熟练的建模能力和运用繁杂的知识解决实际问题的能力。由此可见具有扎实的数学功底是学好这门课程的关键，这就要求学生必须具备良好的数学素养[2]；
③自动控制原理这一门课程包含了很多的图形。像是根轨迹图、对数坐标图、极坐标图和工程应用原理图等，这些图形会使教学的直观性更强，但它会消耗更多的教学时间。
2.2 自动控制原理教学改革的必要性
根据上述所说的特点，关于自动控制原理教学的改革是势在必行的。因此采用传统的教学方法来对自动控制原理这一门课程进行教学必然不能有效地提高学生学习的效率，也会为学习带来一定的麻烦，使教学实践紧张，教学内容冗杂，教学知识点太难，这样便不能够达到应有的教学效果。由此可见，为了使学生更好地将自动控制原理的基本知识掌握且扎实，也为学生今后的相关工作打下坚实的理论基础，从而解决好教授与学习、理论学习与实践操作、中文教材和外文教材等多方面的问题， 对自动控制原理的教学进行改革是势在必行的。笔者认为对于这一门课程的改革需要从教学的目标还有教材、教学方法、教学实践等方面来进行。
3.自动控制原理教学的改革与实践
3.1 优化教学的内容，培养学生的系统思维
在具体的教学当中需要对自动控制原理的教学内容做出优化，以此来避免因为这一门课程和其他课程方面存在着共同性而过多地浪费学生的学习时间。因此，在具体教学当中，相关的教师需要全面了解所学专业学生的所有课程，重点突出本门课程的重点，将自动控制原理这一门课程与其他课程相通的地方简要带过。对于自动控制原理原理这一门课程来说，其教学的主要内容应该对系统的控制理论和控制方法做出简要的讲述分析和反馈，除此之外还需要对根轨迹发、时域法以及频域法等三大经典方法和线性系统的矫正方法做出重要的讲解。在理论分析上，自动控制原理需要更加注重工程的定义、工程的物理意义和工程的实际应用，因此需要对这一方面的内容做出详细的阐述。在对学生的培养上，需要积极培养学生的系统细微方式和系统创新能力[3]。自动控制原理这一门课程的主要研究对象是负反馈系统，所以其学习的内容是对负反馈系统的设计与分析。因此，在具体的教学当中需要在这个基本的框架下系统地展开思维的练习，教师需要注重紧抓课程的关键，对学生系统思维方式进行训练，在实践过程当中遇到新的系统时，学生便能够更好地自主对该系统进行分析和控制。
3.2 将理论结合实践，激发学生学习的兴趣
使自动控制原理的理论和实践更好地结合起来，不仅仅需要有严密的理论体系，更要有生动可行的工程实例。在具体的讲授当中，教师需要更加重视对基本方法的介绍和对基本概念的讲解，最好要在对理论的推导过程当中将工程实例的应用概念引出，这样便能够和实际的工程紧密地结合起来。而在具体的教学当中将人工实例加入进来可以增加学生学习的兴趣和学习的积极性、主动性。举例来说，比如在对PID控制进行讲解的时候，教师可以将温度控制结合起来，以此来讲解工程PID参数整定的实例，然后再将调节器的正定参数按照先比例后积分再微分的程序置于一些经验数值之后，然后进行给定位扰动，对系统过渡过程的曲线做出观察，如果曲线不够理想，那么对调节器的相关值做出调整，如此进行反复的凑试，这样方便寻找最佳的正定参数，直到控制质量和所要求的相符合为主。这样通过具有实际意义的讲解能够使学生对于自动控制理论这一门课程讲解的理解更加的深入[4]，并且在学生对课程进行深入理解的同时，也将其自主学习自动控制理论的兴趣激发出来，如果学生自身足够优秀的话，还能够自愿地区参加大学生科研立项，对相关的单片机和微机原理课程进行自学，从而实现对最终目标的控制。因此，在理论联系实际的同时，更需要注重对学生工程思维习惯的控制和培养，对符合工程参数的选址进行强调和合理估计，将工程经验进一步建立起来。
3.3 强化实践环节以提升学生的综合实力
实践教学是对理论知识的一种验证，对于培养学生的动手能力具有十分重要的意义，而对自动控制原理进行实践教学更是培养学生自主创新能力和科研能力的一个最为重要的环节。对自动控制原理进行实践教学可以采用自动控制原理的试验箱，对典型环节和典型的电路模拟分析课程进行开设，还要安排好关于闭环电压控制系统和聘礼特性的测试以及系统参数的确定工作。要做好关于根轨迹的矫正工作和频率矫正工作，做好系统串联的矫正工作，紧抓转台反馈系统，和状态观测器等基本实验，这样能够将学生对基础知识的理解和认识加深，更加方便锻炼学生的动手能力。在对基础实验进行强化的同时还需要设计一些必要的综合性质的试验，这样可以利用实验室的硬件环境，对典型的控制系统做出研究和分析，比如水位的控制系统、直流电机的调速系统、温度的监控系统等，只有让学生将所学到的所有原理和知识综合运用在一起，才能够培养起学生利用科学分析方法解决实际问题的能力。可见设计性试验可以强化教学实践的环境，对于提升学生的综合实力具有重要意义。
【关键词】MATLAB 自动控制原理 计算与仿真
1 前言
传统的“自动控制原理”教学，是教师在黑板上对理论进行板书讲解，学生边听边做笔记，这种方法的优点是可以根据需要保留，便于学生前后对知识进行比较、联想、帮助理解，但是它的缺点也是显而易见，自动控制原理的图像较多，画图不但需要大量的时间，而且很难画的很精确，随着科技的日新月异，计算机的多媒体技术在教学中得到了广泛的应用，只要在计算机上安装MATLAB软件，可以随时实现计算与仿真。
2 问题的引入
在自动控制原理课程中，经常会遇到如下的计算求解，经常用到待定系数法、配方或者求极限等方法，想办法把它化为我们书上拉普拉斯变换表上的标准形式，从而求出时间域函数，求解的过程相对来说比较复杂，而且有的函数不易求解，对于比较复杂的问题可以用MATLAB来简化之。
3 MATLAB软件在自动控制原理中的求解
利用matlab软件求传递函数的脉冲响应
从以上的例题中我们可以看出，利用MATLAB软件嵌入到自动控制原理中求解，可以减少繁杂的计算。这样高职学生更加容易接受。
4 SIMULINK仿真在自动控制原理中的应用
MATLAB具有可靠丰富的运算、图形绘制、数据处理、图像处理和方便Wiindows编辑等功能，在教学过程中，将MATLAB语言嵌入到自动控制理论中应用，使得学生能把自动控制原理抽象内容（图形、模型的建立等）变得直观性，调动了学生的积极性和创造性，加深了学生对自动控制系统理论的理解，培养学生分析能力和综合能力，免于学生花费过多的时间在本课程的计算和作图上，这样使得学生对自动控制原理这门课不再谈虎色变。
例3：已知一个单位负反馈系统开环传递函数为
分别求出K=1和K=10时，系统单位阶跃响应曲线并求单位阶跃响应稳态误差。
首先利用劳斯判据判断闭环系统是否稳定，若稳定，才能求出稳态误差，不稳定，则无稳态误差，由已知条件是单位负反馈的开环传递函数，求闭环传递函数，从而求出它的特征方程。
通过对特征方程的求解，该系统是稳定的，我们则可以求解稳态误差。
首先要在SIMULINK新建的窗口建立模型，并按题目要求来设置仿真参数和运行，仿真之后，双击示波器Scope模块以显示系统的单位阶跃响应曲线，从示波器Scope的图形读出单位位阶跃响应稳态误差。如图1、2所示。
实验曲线表明，Ⅰ型单位反馈系统在单位阶跃输入作用下，稳态误差essr=0，即Ⅰ型单位反馈系统稳态时能完全跟踪阶跃输入，是一阶无静差系统。
5 结束语
传统的理论教学方法求解传递函数的脉冲响应、根轨迹图形以及稳态误差等这些问题计算非常的繁琐，本文针对这一基础上提出，将自动控制原理和MATLAB语言与应用俩门课程有机地结合起来，充分利用Simulink这一强大的仿真模块。通过在Simulink环境中，直接采用托放式操作，方便快捷地建立起直观的仿真模型，该方法必须要掌握MATLAB语言的编程，在MATLAB软件上操作起来比较简单，可以直观得到分析结果，对高职学生的数学基础知识要求比较低。
参考文献
[1]张燕红，郑仲桥.MATLAB在自动控制原理中的应用[J].常州工学院学报，2008，21（5）：34-37.
关键词：自动控制；虚拟实验平台；课程；Labview；Matlab
引言
“自动控制原理”是自动化类专业重要的专业基础课程，主要分析了控制系统的基本概念、控制系统物理对象建立数学模型的方案、控制系统时域、变换域求解的基本方案、系统的稳定性等方案。对学生掌握自动控制系统的分析与设计方法，为工程应用方面的自动控制系统的设计调试奠定了重要的基础。为了适应高职教学理实一体化的教学要求，增强学生对于抽象知识的理解，在课程讲授过程中，实验具有不可替代的重要作用。通过一定的实验学生能够加深对于理论知识的理解，提升实践技能以及分析解决问题的方案。自动化控制系统的实验设备和实验场地收到了一定的限制，因此采用虚拟的实验平台进行课程实验的教学就显得尤为重要。随着虚拟仪器技术的出现和计算机技术的发展，采用NI公司的Labview编程语言，开发出基于Labview虚拟实验系统，结合第三方公司提供的数据采集卡，对虚拟实验系统稍加改动就能够实现既可以在课堂上进行模拟实验，又能结合学校原有的硬件电路设备进行硬件实验的综合实验系统，可以显著提高教学效果和实验效果。
1 虚拟开发工具Labview简介
虚拟仪器作为现代仪器仪表发展方向，已迅速成为一种新的产业，尤其在发达国家中发展更快，其设计、生产和使用已经十分普及，虚拟仪器将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试仪器的主流。Labview是一种基于图形的集成化程序开发环境的图形化编程软件，软件在数据采集、仪器仪表控制以及数值分析方面具有重要的应用价值，很好地实现了虚拟仪器的概念。
NI公司的Labview虚拟仪器开发软件具有开放性、模块化设计、可多次重复使用等方面的优良特征。在自动控制系统的性能测试中，可以防线地进行通用仪器模块的添加或者新的仪表的更换，与传统的实际仪表相比，使得自动控制系统的测试功能得到了有效的扩展。软件设计采用的结构化解释型开发平台，所谓解释型指的是Labview开发的虚拟软件不能够直接在Windows操作系统下直接完成，而是要通过相对应的平台支持运行；Labview采用了顺序结构、循环结构和条件结构的三种基本结构，通过模块化的方案构成，形成的每一个子程序VI可以相互进行直接调用，Labview在控制系统中进行虚拟平台的开发非常方便。
2 应用Labview开发虚拟实验平台的基本步骤
在进行自动控制系统虚拟实验平台中，首先要能够确定实验平台的基本功能，按照自动控制原理实验的要求，本虚拟平台设计实验设计的实验有基于Labview的一阶系统典型环节虚拟实验系统、基于Labview的二阶系统瞬态响应虚拟实验系统、基于Labview的系统校正虚拟实验系统、基于Labview的采样系统虚拟实验系统、基于Labview的采样系统校正虚拟实验系统、基于Labview的频率特性虚拟实验系统、基于Labview的系统稳定性分析虚拟实验系统、基于Labview的非线性系统虚拟实验系统等八个实验模块，每个实验模块相对独立，并遵循如图1所示的设计流程。
3 自动控制原理虚拟实验平台的设计开发
应用Labview进行自动控制系统虚拟实验平台的开发，首先需要进行控制面板的设计，要求实验平台的面板符合学生学习的要求，界面要能够简介清晰，符合高职学生的使用习惯。
所有八个实验开发的过程基本一致，文中以频率特性虚拟实验系统为例，分析应用Labview进行频率特性虚拟实验系统开发的过程。本实验平台要求能够对自动控制系统进行能够针对不同的传递函数，进行幅值、相位和频率的测量，并可以画出幅频特性和相频特性曲线。首先进行实验面板的设计，设计效果如图2所示。
图2 频率特性仪器面板
设计中分别采用了5个Array 控件进行输入传递函数分子和分母参数值，输出幅值等参数的设置；幅频特性以及相频特性则借助于XY Graph 控件进行显示；1个OK Button 控件，进行实验的进入以及实验系统的退出。定义变量如表1所示。
表1 输入输出变量定义表
根据频率特性的原理表达式，
（1）
（2）
写入频率特性的MATLAB文件到各个节点：
w=logspace（-1，1，100）； figure（1）
[mag，pha，w1]=bode（num，den，w）；
subplot（211）； hold on semilogx（w1，mag）；
subplot（212）； hold on semilogx（w1，pha）；
end subplot（211）； grid on
title（'Bode plot'）； xlabel（'Frequency（rad/sec）'）； ylabel（'Gain dB'）；
subplot（212）； grid on xlabel（'Frequency（rad/sec）'）；
ylabel（'fhase deg'）； hold off
程序写入完毕则执行Functions》All Functions》Array》Reshape Array操作，功能是将输出变量t和 y 的维数统一，完成连线并执行仿真，频率特性仪的仿真效果如图3所示。
4 结束语
根据自动控制原理课程的内容以及课程的特点，应用NI公司的Labview进行了虚拟实验平台的开发，使学生能直观的领会和理解自动控制原理课程的分析方法和处理结果，对调动学生的学习积极性以及提高学生的实验效果和实验兴趣都有重要的意义。Labview开发自动控制原理实验平台对如二阶系统瞬态响应虚拟实验系统、系统校正虚拟实验系统、采样系统虚拟实验系统等自动控制原理中典型的实验进行了仿真以及分析，对于学生能够正确理解实验的过程、实验原理以及数据分析都具有现实的意义，尤其是针对高职类学生的自动控制原理课程的教学具有更为凸出的重要作用。
参考文献
[1]吴志锋.基于Web的虚拟仪器技术[J].西安：西安电子科技大学出版社，2001（9）.
[2]焱华，王汝杰，雷振山.LabVIEW入门与提高范例教程[M].北京：中国铁道出版社，2006.
[3]李玉柏，彭启综.虚拟仪器关键技术分析[J].电子测量与仪器学报，2007（8）.
[4]National Instruments. LabVIEW User Manual [M]. Texas： National Instruments， 2003.
关键词：自动控制原理；独立学院；范例教学；结构主义教学
作者简介：周战馨（1970-），女，吉林省吉林市人，常州大学信息学院，副教授；张继（1981-），男，江苏常州人，常州大学信息学院，讲师。（江苏 常州 213016）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）19-0113-02
在多年的教学实践中，我们发现独立学院电气自动化专业的学生来源复杂，学习能力参差不齐，学习目标各种各样，这些都给“自动控制原理”教学带来很大困难。同时，进入21世纪以来，科学技术在不断加速中发展，尤其在电子、电气和材料等领域，新材料和新技术层出不穷。但是目前高等院校开设的“自动控制原理”作为一门专业基础理论课，内容比较抽象，更多强调培养学生动手解算能力，与实际应用有些脱节。
为了达到独立学院培养目标，通过系统分析实际教学情况，查阅并参考近现代教学理论[1]和各个学校开展的教学改革，[2，3]在实际教学实践中进行了有益探讨。
一、问题分析
第一，独立学院电气自动化专业生源复杂，学习能力偏差和学习目标不明确。由于笔者所在常州大学地处江苏省，经济发展在国内处于前列，尤其在电子、电气和能源新材料等方面。地方经济逐步转向科技型，对应用人才需求旺盛。因此从政府、企业到普通群众无不认识到掌握技术、具有技能的重要性。随着国家对高等教育改革的进一步推进，给更多的青年人带来机会，面对高就业率，电气自动化专业得到了更广泛的关注。这样就形成了学生中既有理科背景的，还有少部分文科背景的；既有高考偶然因素失利的，也有勉强达到录取分数线的；既有喜爱电气自动化专业的，更有不少是为了就业和父母期望而来的。在教学中明确体现了不同生源学生的学习能力差别。前两年的大学学习过程，只能基本上帮助大部分人适应大学教学节奏，在学习方法和学习效率方面基本没有改进。反而不断增加了他们的学业压力，引发一部分人消极情绪，对自身的改进没有了信心。第三年进入专业课学习，少部分对知识掌握好的学生，由于外界不断对他们的肯定，学习积极性得到提高，主动与老师互动；大部分学生对专业知识刚接触，对于抽象的理论知识不知道有何用处，对自身能力的潜力认识不够，满足于考试通过，拿到学分。
第二，独立学院培养目标不断变化，受母体高校影响大。自独立学院开设之初，其培养目标随着社会经济技术的发展和人们对其在高等教育中作用认识的加深，在不断发展变化。从最初的对主流学校的有益补充，发展到主要培养技能型和技术型人才；在师资和教学设施建设上，基本都是参照所母体学校进行。为了保证教学质量和教学进度，很多师资都是从母体学校借调。所以保证了对人才的培养质量，满足了学生和家长对学校的期望，却加重了任课教师的教学强度。任课教师要面向不同基础，不同理解能力和学习能力的学生。
第三，由于我国近些年经济持续高速发展，对技术人才需求随之增长。更多的企业为了自身的可持续发展，引进先进技术设备；越来越多的技术型小企业获得发展空间；社会上不断涌现新专业方向、新技术应用领域。高中毕业生不能够通过短时培训胜任岗位；普通高等学校的毕业生缺少实际动手能力，对工作岗位待遇期望值高。独立学院通过十年多的不断完善，已逐步注重市场调研，充分结合母体学校的专业特长，加强学生的应用能力的培训，但是目前仍不能满足社会需求。
二、实践探讨
面对以上实际情况，从掌握基本知识和应用角度出发，在以下三方面做了教学改进。
1.实施“缺漏”教学，让学生掌握最基本的概念和原理
心理学家M·瓦根金提出的范例教学非常适用于独立学院“自动控制原理”的教学。他强调让学生掌握课程中最基础、最本质的因素。因此根据电气自动化学生的学习背景，我们精选出最典型、最有代表性的概念和原理作为授课重点，并增加相应的授课学时。对于负反馈系统的理解，增加实际系统分析，对同一个电机速度控制系统在不同情况下作用进行分析。首先进行定性分析，然后再进行定量分析；对于控制系统稳定性，打破章节限制，集中讲解其重要性和分析手段；对于控制系统设计部分，侧重于讲解思路，只把PID控制器作为重要知识点。
实践证明，学生认为学习节奏比较适中，对概念的理解比较清晰，减少了为了达到教学进度使得部分学生跟不上的现象；教师对设计部分内容降低要求，比较符合独立学院电气自动化专业学生的实际学习背景，减弱了母体高校教学要求的影响。
2.应用“结构主义”教学方法
作为三大教学论之一，结构主义教学论强调心理学与教育学的紧密结合。要学习和掌握学科的基本结构；要组织螺旋式课程；要广泛使用发现方法。将原发现过程再编制，应用于教学中学生学习过程。发展学生的归纳、推理等思维能力。目的是让学生形成迁移能力，这种理论特别适用于“自动控制原理”的教学。以电机速度控制系统为重点，设置多种工作状态。首先演示控制系统工作状态，让学生通过测试设备发现问题，引导学生分析可能的原因，提供相应的理论分析方法，共同分析现象所体现的控制系统原理。因此提高了学生参与的积极性，也增强了他们自身理解问题和解决问题的自信心。由于对电机速度控制系统的分析对控制系统三个指标——稳定性、快速性和准确性完全覆盖，使学生对控制系统原理的基本结构有清晰的理解。许多学生不再和教师探讨“自动控制原理”课程对以后工作有什么作用，与自身生活有什么联系，传递函数表示什么，画根轨迹作用是什么等等。对学习能力的培养，使学生自主学习能力加强，能够缩短适应工作岗位的进程。
3.提高MATLAB和网络的使用率
MATLAB是控制系统分析设计的一个平台。[4]对于喜爱虚拟世界的年轻人而言，许多实际控制系统的理解难度比较大，但在虚拟世界，可以出错，可以随时修改，同时不受元件成本、安装要求的限制。教师在教学过程中，利用MATLAB即时演示控制系统工作现象。在入门阶段，教师充分考虑到学生英语基础低面导致独立阅读帮助文件进展慢的情况，专门安排时间引领学生掌握基本仿真命令。
由于智能手机的普遍使用，几乎本专业所有学生都能随时查询信息。通过引导学生查询与“自动控制原理”课程相关内容，使学生学会正确搜索学术信息，对信息的使用要先进行基本判断。如对于利用SIMULINK进行仿真验证，许多学生直接使用网络上提供的模型。但在仿真时经常出错。此时教师帮助学生分析出错原因，通常是在学生提出三个修改后仍不成功的情况下。由此鼓励了一部分动手能力强学生的学习兴趣。
三、总结与展望
通过采用新的教学理念，紧密结合怀德独立学院电气自动化专业“自动控制原理”实际教学情况，实施了淡化理论知识推导，注重理论知识框架的掌握；减少对计算的要求，提高对应用软件的运用能力；降低对控制系统设计的学习要求，加强典型实际系统分析能力和对基本概念的理解。
分析当前教学效果，可以得出学生的自信心得到提高，教师的教学能力得到提升，摆脱了以前学生面对理论知识学习没兴趣、没信心，教师面对学生只能放慢教节奏，全面降低教学要求，课堂很少互动的被动局面。
当然，要使“自动控制原理”课程的教学效果进一步提高，还需要对教师的应用能力进行培训，提供机会让他们走出学校到企业去，了解技术应用新动向、新需求。学生更需要走出学校，提高对本门课程在实际系统中重要性的认识。这些均是我们以后需要做的工作，希望电气自动化专业的毕业生能很好地符合社会需求，更快地适应岗位。
参考文献：
[1]巨瑛梅，刘旭东.当代国外教学理论[M].北京：教育科学出版社，2004：21-163.
[2]谢志刚，齐晓慧，王永川.自动控制原理教学中的方法论探讨[J].中国教育技术装备，2009，（12）：31-32.
[3]宫二玲，谢红卫，张纪阳.融入实践环节，提高学习兴趣——《自
关键词：自动控制原理；实验教学模式；虚拟实验
作者简介：任琦梅（1978-），女，河南平顶山人，河南城建学院电气与信息工程学院，讲师；董燕飞（1976-），女，河南平顶山人，河南城建学院电气与信息工程学院，副教授。（河南 平顶山 467036）
基金项目：本文系河南城建学院2013年度科学研究基金项目（项目编号：2013JZD007）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0139-02
“自动控制原理”是自动化及相关专业必修的一门重要的专业基础课，是一门理论性较强的工程科学，概念抽象，内容丰富，涉及知识面广。实验教学是自动控制原理教学的重要组成部分，通过实验可以使学生加深对理论知识的理解，并且初步将理论知识应用于工程实际。如何有效地组织实验教学，提高学生的工程应用能力、创新能力和综合素质，是实验教学改革中重要的研究内容。笔者结合几年来自控原理实验教学的经验，对常见的一些实验方式进行分析，对实验教学模式进行探讨。
一、常见的实验方式
1.采用信号发生器、模拟实验箱和慢扫描示波器构成实验平台
这种实验方式是在实验箱上用运算放大器、电阻、电容等元件搭建电路，模拟典型环节或系统，由函数信号发生器提供阶跃、脉冲、正弦波等信号作为环节或系统的输入信号，在慢扫描示波器上把响应曲线显示出来。
（1）优点：学生在实验过程中通过搭建电路可以对控制系统的构成有一个感性的认识；进一步练习和熟悉信号发生器、慢扫描示波器等仪器的使用，提高学生的动手能力。
（2）缺点：因为系统的阶跃响应过渡过程很快，普通示波器无法显示，因此需要使用慢扫描示波器，增加了实验室建设的成本；实验的主要目的是对控制原理中抽象的理论知识有更深的理解，但学生在实验过程中要花大量的时间来连接线路和调试仪器，容易忽视对实验结果的分析；实验中经常会受到元件参数不稳定的影响和设备条件的限制，使实验值和理论值不相吻合或误差过大，导致学生产生错误的理解；某些内容无法实验，或实验结果不直观、不准确：如根轨迹部分无法进行实验；频率特性部分Bode图需根据示波器得到的李萨育图形进行计算描点绘制，Nyquist图需根据测出的数据描点绘制。
2.采用模拟实验箱、AD/DA转换卡、计算机构成实验平台
这种实验方式也是在模拟实验箱上搭建电路来模拟典型环节或系统，模拟实验箱和计算机通过A/D、D/A转换卡和数据线进行通信，由计算机产生各种典型输入信号，经过A/D转换后送给模拟电路，输出信号经过D/A转换后送到计算机中进行显示。
如典型二阶系统的阶跃响应实验，模拟电路图如图1所示：
（1）优点：和第一种实验方式一样，学生在实验过程中通过搭建电路可以对控制系统的构成有一个感性的认识；计算机代替了函数信号发生器和慢扫描示波器的作用，降低了实验室建设成本；实验过程中无需过多调试仪器，实验过程变得简单，节省了实验时间，使学生可以把重点放在对实验结果的分析上；计算机强大的处理功能使实验结果更加准确直观，测量方便：如阶跃响应曲线上超调量和调整时间可以直接读数，频率特性实验中可以直接显示Bode图和Nyquist图。
（2）缺点：仍然没有解决根轨迹部分无法做实验的问题；做系统校正实验或高阶系统实验时，实验线路连接麻烦，出错时不容易检查，且修改系统参数不方便；实验结果的准确性和实验项目的设置对实验软件有依赖性，不能很灵活地自行设置实验内容。
3.利用MATLAB软件进行仿真实验
这种实验方式是利用MATLAB和SIMULINK软件强大的仿真能力，通过软件编程的方法在计算机上实现环节或系统的构建、参数的修改、输入信号的产生和实验结果的显示。
也以典型二阶系统的阶跃响应实验为例，在MATLAB软件命令窗口输入以下程序：
wn=1；t=[0：0.1：15]；
for z=[0：0.1：1，1.5，2]；
num=wn^2；
den=[1 2*z*wn wn^2]；
step（num，den，t）
hold on
end
hold off
即可得到图2所示相应曲线，图中自动以不同颜色分别显示阻尼比为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2时的阶跃响应曲线，对比分析性能非常方便。
也可以在SIMULINK中建立二阶系统的模型，类似系统框图的形式，在输入端接阶跃信号模块，输出端接示波器模块，仿真后也可得到系统的响应曲线。
（1）优点：MATLAB软件具有强大的数据处理和图形处理的能力，且编程方法简单易懂，实验结果更加准确直观；对根轨迹等部分在常规实验平台上无法进行的内容可以很容易地进行实验；系统模型用软件实现使得系统结构和参数的修改非常容易；SIMULINK中结构图的模型表示方法与理论教学中一致，加深学生对理论知识的理解；可以自行设计实验项目和实验内容，很方便地进行设计性实验。
（2）缺点：直接用软件编程进行实验，使学生缺乏对实际系统的感性认识。“控制系统仿真”课程往往在“自动控制原理”课程之后开设，学生在实验时对MATLAB语言和环境不熟悉，可能需要花大量时间在MATLAB编程上，而忽略了对实验结果的分析。
4.利用研发的虚拟实验系统进行实验
基于一些仿真功能强大且交互性好的软件（如MATLAB、EWB、LabVIEW等），根据实验项目和实验内容，研发界面友好的虚拟实验系统。学生在研发的虚拟实验系统上进行仿真实验。
同样以典型二阶系统的阶跃响应为例，图3是笔者研发的虚拟实验系统实验界面：
实验界面上显示了典型二阶系统的模拟电路图、系统框图和传递函数，在输入参数面板相应位置输入电阻R1和电容C的值，点击控制面板上的“绘制出曲线”即可在左侧示波器位置显示出响应曲线，系统的相关参数和性能指标同步显示出来。
（1）优点：实验过程简单，学生无需进行编程，根据提示搭建电路或改变参数即可得到实验结果，着重对实验结果的分析，提高了实验效率；实验结果准确直观，响应曲线、根轨迹、Bode图等清晰明了，便于学生对比分析；增设综合性、设计性实验，实验项目更加丰富，学生也可自行设计实验内容，提高学生的创新能力；实验形式更灵活、更开放，突破了时间、空间和实验条件的限制，只要有计算机即可进行实验，学生可自主选择时间和地点。
（2）缺点：学生通过虚拟环境进行实验，不接触实际器件和搭建电路，容易缺乏对控制系统的感性认识；仿真结果在理想情况下进行，实际系统的故障和异常运行情况不能完全反映，学生缺少对实际问题的分析。
二、结论
通过对上述实验方式的比较，传统的模拟实验教学模式可以增加学生对控制系统的感性认识，提高学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力；虚拟仿真实验教学模式灵活方便，可以拓展学生的思维，进行更复杂的系统分析，并增加设计性实验项目，提高学生的创新能力。将虚拟仿真实验和物理实验结合起来更有利于提高学生自动控制理论分析设计和计算机仿真与系统调试的综合能力，提高学生的工程实践应用能力。
综合实验成本和实验效果的考虑，多数高校现在采用的是第2种和第3种实验方式配合使用，对简单的环节和系统的阶跃响应实验用第二种实验平台，使学生对实际系统有一个感性的认识，对复杂的高阶系统、根轨迹、系统校正等实验用第三种实验方法，使学生对抽象的理论知识有更深的理解。
从虚拟实验的角度来说，第4种方法要优于第3种方法，可以使不熟悉仿真软件的学生从相对复杂的编程过程中解脱出来，把实验的重心放到系统的分析和设计上。部分高校已经进行了自动控制原理虚拟实验的研究并开发了一些虚拟实验教学系统，但其规范性、通用性和开放性有待改进。对此进行深入研究，设计出界面友好、操作简便、实验项目合理丰富、通用性强的自动控制原理虚拟实验系统，不仅能有效提高自动控制原理课程的实验教学效果，也可以为许多电气电子类课程开设实验提供新的思路。
参考文献：
[1]夏德钤.自动控制理论[M].第3版.北京：机械工业出版社，2007.
[2]肖理庆，李巍.“自动控制原理”实验教学改革[J].电气电子教学学报，2012，（3）.
Abstract: The paper, through the practice and feeling in the teaching reform of "Automatic Control Theory", mainly discusses the importance to pass in course fulfillment in the reform education, illustrates in detail the diversity of choice, form of teaching and cultivation of students' self-study ability, and emphasizes the necessity of practice. The aim is to inquire into the path concerning engineering course reform in education and method.
关键词： 自动控制原理；教学改革；实践环节；教学质量
Key words: Automatic Control Theory；teaching reform；practical links；teaching quality
中图分类号：G42 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）01-0287-02
0引言
“自动控制原理”课程[1]作为工科学生的一门专业基础课,在它们的成长过程中将起到不可替代的作用。该课程涉及到控制系统的模型建立、系统分析及系统设计的基础理论和相关技术，理论性较强但又源于工程技术。其特点是概念抽象、数学含量大、计算繁杂，既难教，也难学。对于该课程的教学，传统教学方法存在以下一些弊端：其一，是先进行理论教学，然后进行实践教学，理论学习具有盲目性，缺乏针对性，学生在学习理论时，不知道重点与非重点，只是盲目进行接收，所学内容和目的不够清楚，难以提高学生的学习积极性。其二，是本门课程对数学的知识要求比较高，学生若没一定的数学功底，虽然教师在讲台费尽心血地向学生讲述，但是学生在底下往往却听得一塌糊涂模棱两可。其三，是学生做作业时没有实践操作的机会，从而缺乏感性认识，很难提高思维能力与实践动手能力。其四，是采用教师只是授课，学生只是听课，没能达到“互动式”教学方法，因此难以激发学生的学习兴趣。
针对上述原因，根据我校的实际情况，以提高教学质量为主要目标，对自动控制原理课程的教学方法进行了改革，采用了多媒体教学手段和充分的理论与实践相结合的教学方法，同时也积极采用“互动式”教学方法，克服了上述缺点，取得了一定的经验与实效。
1精心组织授课内容,使学生有最大的收益
1.1 精选教材，以期事半功倍之效果教学各环节中，教材的选用是极其重要的。它不仅是教师授课的依据，也是学生预习和复习的依据。一本好的教材要求内容深浅适度，讲述条理清晰，结构编排合理,理论分析透彻。特别是对于“自控控制原理”这门课程，内容体系十分庞大，既有时域分析，又有频域分析；既有连续时间信号分析，又有离散时间信号分析；还要兼顾到基础知识的应用，这就涉及到了信号与系统、通信、自动控制等不同领域的知识。要能够兼容并蓄，给学生以最全面的知识，最精辟的理论，最清晰的条理，必须是一本好教材才能做到。我校选择的是国防工业大学出版社、胡寿松主编的自动控制原理。这本书我们认为其编排非常合理，符合人类思维的习惯；讲述透彻，难度适当。本书在基本理论和方法的阐述上，把物理问题与其数学表述和论证密切的结合起来，注意引入现代数学概念，使这些理论和方法有较为坚实的数学基础，这对于深入准确的理解本书内容是有益的。另外，大多数学校的考研专业课基本上都采用该教材，所以它为学生早日圆自己的考研梦奠定了一定的理论基础。该教材以并行的方式建立连续时间和离散时间信号与系统的分析方法。考虑到当前的实际情况，在具体安排上，仍分章先讨论连续的再讨论离散的；先讨论线性系统再讨论非线性系统；然后是线性系统的状态空间分析。这样，把系统看作一个整体，从分析方法的角度，按时域分析、变化域分析和状态变量分析的次序划分章节，强调了连续系统与离散系统的共性，也突出了它们各自的特点。这将有利于基本概念和基本方法的理解与掌握。实践证明,这一途径在教学上是非常可取的,它可以利用连续和离散时间方法之间的共同点来分享各自所获得的理性和感性知识,而两者之间的差异又可用来加深理解各自不同的独特性质，据学生反应,他们完全有能力自学。这是一本好教材所应达到的境界，让读者有“温故而知新”的能力，从而达到事半功倍之效果。
1.2 多种形式施教，培养学生自学能力学生的自学能力应该是大学阶段着重培养的一种能力。在他们走出校门后，这种能力将会大有用武之地。教师应该给学生以锻炼机会。在该课程讲授中对于不同内容，采取了重点讲授、指导学生自学、组织有目的地讨论等多种形式，注意启发式教学，使学生既掌握了知识，又锻炼了能力。如“线性系统时域分析”一章，是该课程的重点和基础，学生刚刚接触到这一概念，关于系统的各种性质、基本概念都要花大力气去讲，以期打好坚实的基础。当在后续章节中频繁的用到这些知识时，学生就不会感到前面的知识有欠帐。而在讲完了连续时间信号的时域分析和频域分析，再开始离散系统的分析时，尽可放手让学生去自学。因为两章中讲述的方法完全并行展开，且在概念上也相差无几，只要前面章节中关于时域分析与频域分析的性质较清楚，学生感到完全可以自学，没有必要再按部就班地讲。教师此时所起的作用只是将重点提出，略作陈述。必要时，再整理出一些问题，供同学们讨论以加深印象。此外，对于离散系统和状态变量分析这两章，应先让学生利用课余时间回顾、复习一下时域和频域分析、线性代数、积分变换等的知识，适当的时候在课堂上串讲一下，这样可以使学生巩固一下以前的知识，加深对该课程的理解。这样就节约了大量的课时，同时也锻炼了学生的自学能力。这种施教方式深受学生欢迎，充分调动了学生学习的积极性，使他们的潜能得到了充分地发挥。另外，教师要积极采用“互动式”教学方法，充分体现“学生为主体，教师为主导”的现代式教学理念，使得教师和学生进入最佳状态。教师要在课堂上经常穿插一些具有启发式的提问和一些带有启发性的问题，围绕教学重点有意识的设计几个，给学生提供一定的酝酿思考时间，让学生充分利用这一时间，进行归纳总结，举一反三，深入研究问题，这也是培养学生自学能力的一条捷径。
1.3 充分利用习题课，加强与学生沟通对这类集数学基础与工程应用[4]于一身的课程，只了解一些理论知识是远远不够的，必须补充一定量的习题，以巩固所学知识。我们所选的教材后面有大量的习题，不仅有关基础内容，还有可以扩展和深入探讨的内容，甚至是在各领域研究中的前沿问题，经整理归类后，都出现在习题中，可以说是正文部分的扩充。我们从中挑选难度适当的习题考验学生，从中也发现了学习中存在的问题。每章讲述完毕后上的习题课，集中将问题较多的部分拿出来讲解透彻，加深了对理论知识的理解。同时，习题课上及答疑的时间多了解学生的心声，他们的问题，他们的需求，可以对上课内容的选择和讲述的方式进行有目的的调整，以期“教学相长”，达到更好的教学效果。这对课程教学是一个有力的帮助和促进。
2加强实践环节
作为一名工科[2]学生，大多数都面向工厂、企业、公司的技术工作岗位上，这就需要有一定的动手和创造、开发新产品的能力，所以实践环节尤为重要，必不可少。我们书本上的知识学得再好，它终究是理论，如果没有实践的过程，它只不过是个空架子，只有把理论很好的应用到实践中，这才真正体现了该门课程的实用价值。从工程教育本科层次的培养目标上讲，不管是重点研究型大学还是一般教学型大学，都是培养“应用性”人才，这是一个基本事实。也就是说，人才培养方向及规格侧重于向工程技术教育方向倾斜，突出强调“工程技术应用”能力培养，是工程应用型本科人才培养的本质特性。强化实践能力培养，构建以工程应用能力培养为主线的实践教学体系。它由基本技能层、专业工作能力层、工程实践与创新能力层组成。实践教学应与理论教学[4]同步，边理论边实践，使其加深对该课程的理解；不能等理论讲完再集中做实验，这样以前所学的知识都忘得差不多了，收效甚微。采用“二阶段能力培养”的实践教学模式:第一阶段,采用基础实验、工程训练培养学生的基本技能。这主要针对授课内容进行编写实验讲义；第二阶段,采用综合性、设计性实验和课程设计培养学生的知识综合应用能力和设计能力。这主要是对课本内容的拓宽，合理的设计一些软、硬件试验，培养学生的工程实践能力和创新能力；同时，改革实验教学方法，推行全开放实验教学模式，更好地培养学生独立工作能力，促进学生的个性发展。
3加强基础知识的扩展，寻找与相关课程的联系，开拓学生视野
基础理论[5]知识学习的目的，是为了更好地应用。我本人主要担任信号与系统、自动控制原理课程教学，这两门课程又有千丝万缕的联系。本门课程的知识在许多领域都有非常重要的应用，教师所要做的就是为学生开启一扇扇进入知识殿堂的大门，让他们看到里面光彩夺目的宝藏。而真正要得到这些宝藏，还需要他们再付出艰辛的努力。在讲述了离散系统分析时，讲解零阶保持器以后，曾就信号在滤波、调制等通信理论方面的应用做了入门性的介绍，并指出在语音信号处理方面也有广泛的应用。例如，现在非常热门的数字音响为什么比模拟音响会有更高的保真度，各种传播媒介（广播、电视、卫星）的传播机理，使学生了解到多彩的世界都是以先进的科学知识作后盾的。总之，限于课时有限，对这些课外知识，不可能花大量时间去讲述，只能点到为止，从而激发他们学习的兴趣。事实表明，学生们已经可以把所学知识应用于解决问题中了。
二十一世纪的主人正是我们现在所教的这些学生，帮助他们打好坚实的理论基础，培养分析问题和解决实际问题的能力，是我们教师不可推卸的责任。我们相信,随着教学改革的进一步深入，我们一定会为祖国现代化建设培养出具有扎实基础知识、高文化素质和强实践能力的新一代科学与工程人才。以上总结正是在这种责任心的强大驱动下，对本门课程教学改革所作的一些探索。
参考文献：
[1]刘伟.《自动控制理论》的教与学.江苏技术学院学报[J].2004，10（2）:91-93.
[2]罗建书.对工科数学教改的认识与实践.高等教育研究，2004（1）:49-53.
[3]刘国荣.工程应用型本科教育特性及其创新人才培养体系的研究与实践.中国大学教学，2004（12）:39-41.
【关键词】MATLAB语言；GUI；虚拟实验平台
1. 研究意义
本文以典型线性实验系统为研究对象，基于 MATLAB 设计出实时控制统一的实验平台。该实验平台依托MATLAB数值计算以及数字仿真功能，可以完成控制系统模型分析、综合设计、仿真研究和在线分析的整个过程，实现验证性、开放性、设计性等不同层次实验的要求，为设计开发实验平台打下基础。GUI的设计是基于MATLAB的GUIDE开发环境，利用面向对象的编程技术，达到使实验者可以通过简单的鼠标拖放以及参数的修改完成仿真实验。以二阶系统的阶跃响应输入为例，有效验证虚拟实验平台的运行效果。通过实验设计可靠的控制策略并根据实验现象和实验数据修改控制参数等来控制试验系统的稳定性。
2. 二阶系统的阶跃响应简介
分析二阶系统的动态特性对于研究自动控制系统的动态特性有重要意义。因为在实际工作中，在一定条件下，忽略一些次要因素，常常可以把一个高阶系统降为二级系统来处理，仍不失其运动过程的基本性质。二阶系统的实验电路如图1所示。
图1二阶系统的实验电路
已知典型的单位反馈系统来分析二阶系统的单位阶跃响应及其动态指标。假
设初始条件为零，输出量的拉氏变换为：
系统的特征方程为s2+2εWn+W2n=0 ；由特征方程可以解出特征方程式的根，这些根与阻尼比 ε有关。可以分几种情况来分析二阶系统的动态特性。
2.1过阻尼的情况。
系统的特征根为
由于阻尼比大于1（ε>1） ，所以-P1 及-P2均位于根平面（即s平面）虚轴的左侧，并且均在是实轴上。动态响应曲线由稳态分量和暂态分量组成。暂态分量又包含两项衰减指数项，一项衰减指数项为-P1=-（ε-ε2-1） Wn ，另一项为-P2=-（ε+ε2-1） 。当ε1 时，后一项的衰减指数比前一项的衰减指数衰减得快，因此后一项暂态分量只是在响应的前期对系统有所影响，而在后期影响甚小。可以看出这种情况下系统是为无震荡无超调的单调递增的暂态响应，如图2所示。由实验的阶跃响应图可以得出在过阻尼情况下，动态特性为单调变化曲线，没有超调和振荡，但调节时间较长，系统反应迟缓。2.2欠阻尼的情况。
当 0
2.3临界阻尼的情况。
当 ε=1时为临界阻尼，这种情况是无超调，这时的二阶系统的动态响应为一条上升曲线，如图4所示。
图4临界阻尼的阶跃响应
2.4无阻尼的情况。
（1）当ε=0 时为无阻尼的情况，这时系统为无衰减的震荡，其震荡角频率为 Wn，系统动态响应曲线如图5所示。
图5无阻尼的阶跃响应
（2）综上所述可以看出，在不同的阻尼比时二阶系统的动态响应有很大的区别，因此阻尼比ε 是二阶系统的重要参量。当ε0 时，系统不能正常工作，而在 ε1时，系统的动态响应进行的又太慢。所以对于二阶系统来说，欠阻尼情况（ 0
3. 线性系统稳定性的研究
（1）一个系统正常工作的首要条件，就是它必须是稳定的。所谓稳定，是指系统受到瞬时扰动的作用，使被控量xc（t） 偏离了原始的平衡状态而产生偏差Δxc ，当瞬时扰动消失后， Δxc 逐渐衰减，经过足够长的时间，Δxc 趋近于零，系统恢复到原来的平衡状态，则系统是稳定的。反之，若Δxc 随着事件的推移而发散，则系统是不稳定的。
（2）线性系统的稳定性取决于系统本身固有的特性而与扰动信号无关，它取决于瞬时扰动消失后的暂态分量的衰减与否。暂态分量的衰减与否取决于系统闭环传递函数的极点（系统的特征根）在s平面的分布：如果所有极点都分布在s平面的左侧，系统的暂态分量将逐渐衰减为零，则系统是稳定的；如果有共轭极点分布在虚轴上，则系统的暂态分量做简谐震荡，系统处于临界稳定状态；如果有闭环极点分布在s平面的右侧，系统具有发散震荡的分量，则系统是不稳定的。
（3）由上述分析可知，线性系统稳定的充分必要条件是：系统的特征方程根（即系统的闭环传递函数的极点）全部为实数或具有负实部的共轭复数，也就是所有闭环特征根分布在s平面虚轴的左侧。由讨论结果知道：ε>0 时，系统的极点均位于s左半平面，系统的动态过程呈现指数衰减或衰减振荡，系统是稳定的；ε0 时，系统的极点位于虚轴或s右半平面，系统的动态过程呈现等幅振荡或发散振荡，系统是不稳定的。
4. GUI简介
（1）图形用户界面（Graphical User Interface，简称为GUI）是用户与计算机进行信息交流的窗口，它的设计是虚拟实验仿真平台的主要工作之一。用户可以通过某种方式来选择或者激活用户界面上菜单、对话框以及控件等图形对象，来运行一些特定的M文件。
（2）利用MATLAB7.0版中的图形用户界面设计向导编辑器GUIDE进行可视化编程，即可完成软件界面的创建。在图形的设计过程中，GUIDE提供了下面一些工具：菜单编辑器、对象浏览器、属性编辑器、控件布置编辑器、网格标尺设置编辑器和GUIDE应用属性设置编辑器等。用户将它提供的工具与编程经验结合起来，可以方便地创建友好的图形用户界面。各级界面主要利用向导编辑器GUIDE中提供的控件（如按钮、文本框等）来设计友好的交互式界面。使用Property Inspector修改控件属性，如背景色、前景色、字体及大小、位置、标志、类型等，控件不同属性也不相同。借助GUI设计面板提供的控件布置编辑器/Align Objects0，可以很容易的对所选对象进行水平、垂直和间隔排列布置。
（3）通过图形界面中的控件的操作来完成图形界面的功能，这些操作是通过函数代码的执行来完成的。函数代码的编制可以通过编写回调函数实现，在编写时可以把该控件的函数代码直接书写在/Callback0属性中，也可以把函数代码放在一个自定义的M文件中，而在/Callback0中只写上其文件名。当操作该控件时，系统会自动执行/Callback0中所要求执行的内容，完成相应的功能。
图6虚拟实验平台的四个模块
图7二阶系统的阶跃相响应界面
图8系统稳定性分析界面
关键词：自动控制原理；教学改革；网络
作者简介：李霞（1979-），女，吉林省吉林市人，东北电力大学自动化工程学院，讲师；姜文娟（1979-），女，吉林省吉林市人，东北电力大学自动化工程学院，讲师。（吉林 吉林 132012）
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）35-0043-02
现代社会，自动控制技术广泛应用于现代科学技术的众多领域，对于生产效率的提高和科研进步起着越来越重要的作用。对于高校的自动化及相关专业，“自动控制原理”是一门主要基础课程。该课程对学生奠定学科专业研究基础、建立较完善的专业知识体系概念、培养学生独立思维与分析能力都具有重要的指导作用。一直以来，针对该课程的教学改革都是自动控制及相关专业教师致力研究的重要课题。[1，2]
而随着科技和社会的进步、制度与政策的变迁，新的形势为“自动控制原理”课程的教学提出了新的挑战。本文针对新形势下该课程面对的新问题及其解决方式提出想法与探讨，希望为该课程的建设与改革贡献一点微薄之力。
一、“自动控制原理”课程特点及传统教学方式
“自动控制原理”是控制及相关专业的重要专业基础课。该课程要求具有较扎实的数学基础和较广泛的工科背景认识，而知识的讲解却比较偏重于原理的阐述，逻辑性与抽象性较强，推导、公式与抽象概念较多。
传统的教学方式一般是以教师为主体，结合图解和例题进行逻辑性较强的推导与讲解。这种教学方式存在学生对知识的工程背景不感兴趣、不够理解等问题，但在一定程度上给学生打下了较为坚实的学科理论基础，训练了学生的的逻辑思维和解决问题的能力，在过去的教学中起到了较好的教学效果。[3]
二、新形势带来的新机遇与新问题
进入21世纪以来，随着科技的进步和政策的变迁，新的形势为课程教学带来了新的问题和机遇。如何解决新的问题、抓住新的机遇成为了“自动控制原理”课程教学面对的新问题。将新形势为“自动控制原理”课程教育带来的部分主要问题归纳为以下几点：
1.教学目标变化的影响
随着近年来高校招生数量的增加，社会对高等教育的期待值日益发生变化。大部分高校的教育目标已由“精英教育”转向“大众化教育”。高等教育不再仅仅强调理论推导，而转为重视实际的动手能力。作为自动化及相关专业学生，理解专业课程相关工程背景，具有实际解决问题的能力和创新能力成为了培养的重要目标。这对传统的强调理论推导的教学方式提出了新的挑战。如何实现使学生从被动的背公式、做习题到主动理解知识、具备独立解决问题能力与创新意识成为教学中必须解决的问题。
2.社会价值观变化的冲击
随着我国国力增强的进程，社会价值观日益发生着变化，旧有的教育净土也面临着冲击。社会价值观的物质化和浮躁倾向对学生的学习心态也产生着影响。刻苦钻研精神的流失、学习精力集中程度的下降、对知识的渴求程度降低都影响着“自动控制原理”课程的教学效果。如何使学生认识到该课程的重要性，如何使学生踏实地进行较为抽象的理论研究是教学中必须思考的课题。
3.网络时代带来的利与弊
21世纪是一个信息时代。互联网作为一种新的传播技术和交流工具，为知识获取的途径与形式提供了更多选择。[4]网络时代的到来对于“自动控制原理”教学工作而言有利有弊。网络的海量信息和方便的知识获取途径有利于学生开阔眼界、拓展知识面、理论联系实际；而从另一个角度而言，网络上部分过于简单的知识描述不利于学生逻辑思维的形成，对习题及其答案的便利获取可能造成学生不愿思考、不劳而获的习惯，多而驳杂、未经选择的知识可能对学生学习的效率和精力的集中造成不利影响。如何更好地利用网络资源的有利面，减小其不利影响，这也是新形势下“自动控制原理”教学改革中需要考虑的问题。
三、对教学改革的探讨
世易时移，教学方式也需要与时俱进才能够获得更好的教学效果。因此“自动控制原理”课程教学方式的改革对控制及其相关专业而言具有十分重要的意义。对于新形势下该课程教学方式的改革特提出几点想法与大家共同探讨。
1.教学内容的改革
“自动控制原理”课程传统教学中注重逻辑性，注重理论推导的授课方式有其必然性与优越性。但是仅仅局限于抽象理论的解题而不深入思考其实际意义对学生的能力培养是不利的。
在新的教育目标指导下，培养有特色、有能力的创新型人才必然是高等教育的发展趋势。而根据各学校自身特色与教学优势，在坚持逻辑清晰、推理严谨的基础上，增加与本专业相关、与所在院校工程背景结合紧密的实例分析，使学生在学习理论的基础上更进一步理解知识的工程意义，对于学生的学习兴趣和创新精神的培养都将有较好的作用。
2.授课方式的改革
“自动控制原理”课程的课程特点决定了理论知识以板书推导为主的授课方式仍是目前行之有效的授课方式之一，但可考虑在此基础上更好地结合多媒体教学，并引入生动、切题、与本行业结合紧密的视频资料进行辅助，增加学生的直观感性认识，增强学习的目的性，更好地培养学习兴趣。
针对部分推导较为繁琐而结果较直观的部分，如根轨迹分析等内容，可考虑引入MATLAB等程序运行演示，使复杂抽象的概念看起来更直观；而对部分具有实验条件的部分内容，如一阶、二阶系统分析等内容，直接结合实验进行教学可能会有更好的教学效果。
3.主动学习能力的培养
网络时代的到来使知识的获取途径更加多样化。而网络浏览方式是对信息有目的性的主动获取，这是有别于传统知识获取方式的新特点。
更好地利用即时交互工具，及时了解学生的学习状态，解决学习中的疑问；更好地利用网络资源，建设合理、方便、人性化和即时性的教学网站，结合网络资源提出更多具有可行性、创新性的问题，让学生带着疑问主动获取知识、解决问题。这些对学生主动学习能力的培养都有较重要的意义。
4.课外学习的补充作用
对学生的独立思考和动手能力的培养仅仅依靠课堂教学时间是远远不够的。传统教学方式希望通过大量习题与作业以达到加深知识理解的目的，但对知识内涵理解不深的学生而言，可做到的也仅仅是对解题熟练度的训练。
而设置合理的课外学习途径作为教学方式的补充应是此类问题较好的解决办法。
首先，网络的日益发达，使教学资料、视频等上网成为可能。在教学网站的建设中，设置专门的模块作为学生复习、预习和了解理论知识工程背景的平台，对于加深学生对知识的理解应有较好辅助作用。
其次，科技的发展、软件虚拟技术的提高使虚拟实验软件的建设成为可能。设计并上传基于课程知识而又具有人性化界面、较全面合理的辅助教学功能的虚拟实验软件能够较为有效地弥补实际实验条件的不足，并且有利于提高学生的学习兴趣、培养独立思维和动手能力。
另外，组织具有创新性和可思考性的小型设计、进行专业知识相关实习或参观等活动都将对学生独立思维能力的培养和课堂教学效果起到有益的补充作用。
5.科研精神培养的重要作用
科研精神的培养是潜移默化的。它的教育范围不仅仅局限于“自动控制原理”一门课程。然而这项教育却是所有教学改革中最重要、最基础，也是最难完成的一项课题。教学改革仅仅从教师、教学条件与环境等方面努力，改变的仍然是外因；而学生自身的主观认识才是教育成功的内在因素。
所谓“教书育人”，教师个人严谨求实的精神，教学环境中追求真知的氛围，有意识地对学生的科研精神和正确价值观进行培养，这些将是教学改革是否成功的决定性因素，也将是学生一生取之不尽的真正财富。
四、结论
新的形势为“自动控制原理”课程教学带来了新的机遇和挑战，教学改革势在必行，而改革的手段不一而足，需要更细致深入的探讨、研究与实践。
教学改革唯一的目的就是加深学生对课程知识的接受和理解，培养合格的专业人才。在此目标指导下积极、谨慎地进行改革，针对具体授课对象打造具有学校自身特色的、更适合实际情况的教学方式必将对“自动控制原理”课程教学效果的提高起到积极的促进作用。
参考文献：
[1]胡寿松.自动控制原理[M].第四版.北京：科学出版社，2001.
[2]徐颖秦，潘丰.自动控制原理立体化教学新体系的探索与实践[J].电力系统及其自动化学报，2012，24（2）：152-155.
关键词：自动控制原理；计算机辅助教学；考核方式多元化
作者简介：陈兆岭（1967-），男，江苏泰州人，江苏大学电气信息工程学院，讲师；刘国海（1964-），男，江苏扬州人，江苏大学电气信息工程学院，教授。（江苏 镇江 212013）
基金项目：本文系江苏省“十二五”高等学校重点专业建设（批准号：苏教高[2012]23号）、2011年江苏大学校级教学改革与研究项目（重点）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）05-0086-02
“自动控制原理”是一门理论性和工程实践性都较强的专业基础课，是后续专业课程不可缺少的先行基础课，[1]江苏大学电气信息工程学院所有专业的学生都要学习这门课。为了提高教学质量，课程教学组根据课程特点采用多种教学手段，对课程教学进行了全方位的改革实践。
一、课程特点和教学改革的必要性
“自动控制原理”课程的特点是：内容成熟丰富、涉及知识面广、理论性强、比较抽象但又和工程实践联系紧密、可供使用的教学手段更新发展快，同时习题多、难度大，是具有一定深度和学习难度的课程，往往让学生感到难学，教师感到难教。[2]教师在讲授过程中也容易过分强调理论知识的数学推导而忽视工程应用，使这门课类似数学课。[3]若教师对这门课程采用以“教师为中心”的单一教学模式，沿用传统的“课堂板书讲授+验证实验”的教学方法，则不利于学生系统地掌握课程知识点，会导致学生缺乏学习兴趣和主动性，从而无法达到良好的教学效果。[4，5]因此教师必须更新观念，大力倡导积极主动的学习方式，充分应用先进的现代教学手段，建立一套包括理论讲授、计算机辅助教学、实践教学、作业讲解、网络资源共享、评价体系和学术讨论相结合的全方位的课程教学改革新体系，充分调动教师和学生的积极性，努力提高教学质量。
二、全方位教学改革实践
江苏大学“自动控制原理”课程教学组经过认真研究，本着“以学生为中心”、“厚基础、重实践、重能力”的指导思想，在省重点专业建设和校级教学改革与研究项目的资助下，对课程体系进行整体优化，将多种教学手段并举，实现了师生之间学习过程的双向互动，取得了良好的教学效果。
1.精选教学内容
为了解决“自动控制原理”课程内容多、学时少的矛盾，教师必须根据教学大纲的培养目标突出重点优化整合教学内容。根据江苏大学电气信息工程学院各专业的学习需要，本课程组分别精选了90、75、60和45学时的课堂教学内容。自动控制系统分析与设计的主要内容和重点是研究系统的特性，即稳定性、动态性能、静态性能。“稳、快、准”贯穿了时域分析、根轨迹分析和频域分析的过程，教师在讲课过程中又以工程上应用广泛的频域分析为重点和难点，将基本概念、基本原理和基本方法讲透，让学生了解和学习“控制论”的思想方法。课程开始时就向学生推荐几本国内有影响的参考书，对于教学大纲中规定的了解内容则略讲，或让学生课余自学，这样不但培养了学生的自学能力和独立思考解决问题的能力，也节省了课时。
教师也要注重介绍控制学科前沿的最新发展，使课程具有先进性和时代感。增加MATLAB软件的应用，减少讲授系统根轨迹绘制、频率特性绘制的内容，而将重点放在应用根轨迹法和频域分析法进行工程分析与设计上，使学生掌握专业的知识与技能。
根据以上原则，课程组成员编写的教材《自动控制原理》将于2013年由机械工业出版社正式出版发行。
2.课堂教学手段多样化
课堂教学是教师讲授和学生学习的重要环节。为了增强授课效果，教师应采用讲授式、探究式、案例式、讨论式和对比式等教学方法相结合，采用以多媒体课件为主、减少板书时间、增加Matlab软件应用内容介绍、增加师生互动交流时间等教学手段。
课程组教师根据授课内容的不同，将多种教学方法相结合，如绪论部分采用了讲授式、案例式、对比式等方法介绍自动控制的定义、特点、实例、基本内容和基本要求；采用探究式、讨论式和对比式等方法分析时域法、根轨迹法和频域法的区别与联系、应用范围、优缺点等。
由于课程理论性强、公式推导多，采用传统的板书方式耗时费力，而采用多媒体课件教学，不但节省课时，而且图文并茂，增加了信息量，提高了课堂教学效率。为了适应学生的思维速度，在公式推导时，教师利用多媒体动画一步步地给出演算过程，产生了和板书相同的效果。
教师引入基于Matlab的计算机辅助教学，避免了高次方程解根、高阶系统性能指标计算等烦琐计算，可以把时域、根轨迹、频域分析和校正系统的绘图很快地在计算机上绘制出来，还可以方便地分析系统传递系数、开环零极点变化等对系统性能的影响。这不仅提高了课堂的教学效率，也使学生巩固了所学知识，拓宽了思路， 提高了学生的学习的兴趣和热情，同时为后续的课程设计、毕业设计的分析和计算工作打下良好基础。
采用的多媒体课件和引入的Matlab辅助教学节省了课时，增加了师生课堂互动交流的时间。教师在授课过程中可适当地留一些悬念，启发学生思考后再进行讲解，效果更好。如在讲授奈氏稳定判据时，抛出问题：当有p个开环极点在s平面的右半部时，奈氏曲线会如何变化，奈氏稳定判据应用时应作哪些修改。通过学生独立思考、师生互动解决问题后，学生对奈氏稳定判据的本质理解更深刻，印象更清晰。
教师每讲完一章应归纳出本章知识点作为学生复习的重点，引导学生及时复习。
3.改革作业完成方法和实验方式
课后及时做作业，有利于学生深入理解学习内容、巩固所学知识。教师课后布置一些概念性强的习题，要求学生阅读参考书，利用Matlab指令或Simulink模块进行仿真，这样既拓展了学生的思维模式又能让经典的专业知识与时展相结合，使学生在掌握成熟的专业理论的同时理解本专业的性质和实际应用特点。
实验方面采用验证实验和设计实验相结合、仿真实验和物理实验相结合、课堂实验和开放实验相结合的方法。需要在课堂完成的验证实验有四个，同时学生也可自主设计实验，学生根据所学的知识利用实验室的设备自由设计实验，以验证所学的理论知识，充分发挥学生个体的能动性、创新性来自主设计一些自动控制系统。通过实验，学生掌握了诸如实际温控系统的组成、PID控制器的设计和调节，更好地将理论知识应用到实际系统中。
课程组教师结合自身的科研课题，吸收部分学生实际参与；组织学生开展各种丰富多彩的课内外科技活动，进行大学生电子设计制作培训；组织学生参加全国大学生电子设计竞赛、校“星光杯”科技作品大赛、大学生科研立项等活动，学生每年都取得不俗成绩。
4.网络资源的建设和利用
江苏大学开发了“自动控制原理”课程的网络课堂，教师充分利用校园网络资源进行网上辅助教学。网络课堂系统主要分为三大模块：资源中心模块、教师管理模块和学生自主学习模块。课程教学大纲、教案概略、参考文献目录、网上提交作业、在线测试、实验预约、师生互动、网络课件、部分授课录像等都已上网使用，并逐步充实和完善。学生可在网上下载所需学习资料用于课前预习和课后复习。网络资源中心不断更新充实国内精品课程、学术期刊和相关技术资料等内容，为学生的自主学习提供了一个良好平台。除此之外，该系统还包括随机出题的习题库子系统，学生可以随时通过习题库进行自我测验，同时也有网上辅导体系，学生可以随时与教师互动答疑。
5.考核评价方式多元化
江苏大学“自动控制原理”课程改变期末一张考卷定成绩的传统做法，总评成绩由平时成绩和考试成绩组成，平时成绩占25%，考试成绩占75%。平时成绩主要考核上课出勤、课堂参与情况、作业成绩、实验成绩。试卷命题要知识覆盖面广，分为基本要求部分和提高部分，前者约占试卷总分值的75%，主要考核学生掌握基本知识的程度，后者约占试卷总分值的25%，主要考核学生灵活运用所学知识的能力，难度与考研题接近。这样做既考核了学生掌握基本知识的情况，又促进学生深入学习研究，保证了考核结果的区分度。
6.教改研讨活动制度化
“自动控制原理”是学院的重点教学课程，学院成立了专门的课程教学小组，并持续吸收自动化系新教师加入。多年来，课程组坚持开展经常性的、有计划的教学研究活动，针对课堂教学中的重点、难点以及新问题开展专题讨论，深化课程的教学改革，不断地更新和完善教学内容，改进教学方法。学校每年开展一次讲课竞赛，提高教师讲课技能，积极申报省市和学校的教学改革项目，所涉及的内容有：课程教学体系整体优化、教学内容与方法改革、课程群建设、双语教学、教材建设、实验室建设、多媒体教学研究与建设、网络教学平台建设等。学院鼓励对外交流，鼓励教师发表教学改革论文，派出课程组教师参加每两年举办一届的“全国自动化教育学术年会”，直接和兄弟院校交流教学经验，学习先进的教学方法和手段，将“自动控制原理”课程的教学改革推向新的台阶。
三、教学效果
“自动控制原理”课程的全方位教学改革，取得了良好的教学效果。学生普遍反映学习兴趣浓厚、课程内容充实、学习效率提高，考核总评成绩提高，不及格率下降至7%以下。相当数量的学生在教师的研究课题中发挥较大的作用，每年参加的全国大学生电子设计竞赛，都能取得几项一等奖，对江苏大学的电气工程及其自动化专业（国家级特色专业）和自动化专业（江苏省品牌特色专业）的建设起到了促进作用。
参考文献：
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[2]李振龙，乔俊飞，孙亮，等.自动控制原理课程体系结构和教学方法探讨[J].教学研究，2009，32（2）.
[3]符强.《自动控制原理》课程的探究式教学研究[J].四川教育学院学报，2012，28（3）.
关键词：自动控制原理；辅助教学改革；微信平台
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）08-0079-03
一、背景及意义
自动控制技术是一门非常重要的现代科学技术，广泛应用在电力、冶金、汽车制造、机器人、航空航天、军事、智能家居等领域，在人类生活的各个领域创造了一个又一个文明，影响着人类的生产生活方式，因此人们需要掌握一定的自动控制技术。《自动控制原理》是学习自动控制技术的基础学科，是许多专业的基础课，掌握好《自动控制原理》是必要的。《自动控制原理》具有理论性强、实践性强、内容抽象、系统分析繁杂、涉及的知识面广等特点。学生学习起来具有一定的难度和深度，而且学生容易陷入枯燥、厌学的恶性循环，这会阻碍学生的学习[1-3]。传统的《自动控制原理》课堂教学是师生之间面对面地交流，教师可以根据学生的听课状态了解授课情况从而可以随时微调教学内容及进度，课堂的教学环境容易营造一种浓厚的学习氛围，有利于学生快速进入角色，使学生听课注意力集中，这有利于及时交流，所以传统课堂教学在大学以其不可比拟的优势占据主导地位。但是也有着不足，例如课堂学习的时间有限、不够自由灵活、课堂教学情景无法再现等。因此需要发展一些辅助教学来弥补传统课堂教学的不足，增加传统课堂教学的手段和丰富教学内容，做到以传统课堂教学为主，辅助教学为辅。
21世纪初，随着计算机的发展、互联网的出现使辅助教学发展翻开新的篇章。以互联网为基础的E-Learning（在线学习）学习方式弥补了上述不足，以互联网及其强大的信息交换能力，使学生可以重复观看上课录制好的教学视频、教师上传的教学课件等，但是在实践过程中发现，虽然E-Learning学习方式能够在一定程度上增加学习的自由性、激发学习的兴趣，但仍旧不可避免地受到电脑、网络以及不能随时随地沟通的约束[4]。因此，在近年来，我校师生积极探索新的辅助教学方式――以手机终端为基础的M-Learning（移动互联学习）学习方式。
M-Learning顾名思义是基于移动终端的教学方式。以智能手机和4G网络为代表的移动互联网的迅猛发展，使人们的生活方式发生着巨大的改变，越来越多的人变得手机不离手。大学生作为智能手机使用者的中坚力量，无时无刻不在使用手机，因此出现了所谓的“低头”族。辅助教学新阶段M-Learning（移动互联学习）正在被应用到大学课程教学中。M-Learning辅助教学不仅具有E-Learning辅助教学的各种功能，还能弥补E-Learning辅助教学的不足，如在移动平台上可以随时随地进行沟通。此外，它的特点还有信息传播更加快速化、微型化、碎片化，信息获取也更加自由，师生之间可随时随地进行互动，等等。
在智能手机琳琅满目的APP应用中，微信这一款即时通信免费聊天软件无疑是最具发展成移动教学平台潜力的。《企鹅智库：2016年微信影响力报告》表明，学生使用微信的比例达到14.4%；平均每天打开微信10次以上的用户达到61%；35.8%的微信读书用户提升了自己的阅读量。微信月活跃用户规模达到6.5亿。这说明微信在人际互动交往软件中占绝对统治地位，因此开展以微信为基础的移动互联网教学具有良好的使用基础。
二、微信具有的功能
微信是一款功能强大的即时通信软件，主要功能有聊天、朋友圈分享、微信公众号等。微信的聊天系统有强大的功能，不仅可以发送文字，还可以发送语音、图片、视频和office文件等。语音、视频交流使人与人之间的交流更加密切和方便，可浏览office文件的功能使办公更加方便。我校《自动控制原理》教师已经建立以专业为单位的“自动控制原理”微信交流群，群内包含任课教师及学生，在群组内学生可以S时随地向教师询问相关问题，教师也可以任务书。同时支持私聊和群聊的聊天模式使人际交往更加灵活，使得教师除了一对多的答疑外，也可以进行一对一的辅导。除聊天系统功能强大以外，朋友圈分享功能也是微信的一个特色。微信的朋友圈分享可以实现文章的转发、文字和图片的发表或者视频的链接，朋友圈还具有强大的评论功能，这个功能不同于QQ的说说，没有互加好友的人不能看见对方的评论。除了上述两个常用的功能外，还有面对面加群、附近的人、摇一摇等功能，具体见表1[5]。
除了个人用户的功能强大之外，微信还推出了公众号功能，公众号可以实现自媒体活动，即实现一对多的媒体性的行为和活动。微信公众号分为“服务号”和“订阅号”，作为个人目前只能申请订阅号，在订阅号中可以向所有关注的人推送微消息、微活动、微语音、微视频等。我校教师尝试建立并完善以《自动控制原理》教学为内容的公众号，在公众号内搭建多个板块，如科技前沿、历史回溯、教学天地等，并且每位教师随时可以推送与自己研究领域相关的文章、前沿科技等。
微信所展示出的各种功能与以往的E-Learning方式相比，使学生的学习方式更加灵活、自由性更高、时间地点的约束进一步降低。同时它是课堂教学的进一步延伸，无论是答疑解惑还是丰富课堂教学内容都具有良好的效果。
总之，微信整合了手机短信、通话、邮箱、论坛等多种功能，形成了一个操作简单、高效的多模态、一体化的移动交互平台。微信的这些功能不仅使人们的生活更加方便，同时也为《自动控制原理》课程的改革提供了新的发展方向和平台。
三、微信教学具有的特点
虽然微信具有如此之多的功能，但是操作起来却一点都不烦琐与复杂，而且在不同功能之间切换很方便。例如，在信息交流时，语音和文字功能相互转换比较方便，可根据自己的使用环境选择一种方便的输入方式。
微信的信息一般以简短的文字内容、快速的照片分享等“微”信息为主，适合当下“快餐式”的阅读习惯，同时由于信息具有“微”特点，使得信息更灵活，内容更丰富，以及信息传递更加精准[6]。
微信交流具有实时性，这使教师和学生不必专门准备特定的时间进行沟通和学习。同时作为“互动式”教学方式，教师不仅能有效地传递知识，而且能够及时地从学生的学习和疑问中得到教学效果反馈，从而及时调整教学进度。
朋友圈不仅能够状态、心情以及最近的活动，同时也可以使师生之间的互动更加密切，建立起亦师亦友的关系。同时，学生也可以最新的成果、作品以获得成就感和满足感。
四、基于微信平台的教改
我校师生积极探寻如何利用微信开展《自动控制原理》的课程教学，以满足学生的学习要求。微信教学平台的具体内容如下：
朋友圈：学生可以通过微信朋友圈扩散消息。例如，学生可以发送一些与《自动控制原理》有关的文章、学习技巧、科普知识等，也可以推送自己做出的成品以及自己的发明创造等。教师可以通过朋友圈对学生的内容进行点赞、评论等，增加与学生之间的互动。这不仅可以从学习上关心学生，更可以从生活上及时送上关心和分享学生的喜悦，使师生之间能够加深了解，打破传统的师生身份的观念，建立起亦师亦友的关系。例如，曾有位学生腿部骨折却无钱治疗，我校师生通过朋友圈U散消息来筹集资金，并为他送上关心和祝福。
微信群：任课教师可以建立以上课班级为单位的微信群。教师通过该群可以组织学生学习讨论，可以发起课程评价，也可以进行统一答疑、布置作业等。学生在群里还可以畅所欲谈，减小师生之间的身份差距。当然，任课教师除了这种一对多的辅导之外，还可以进行一对一的辅导。智能手机的便利性，使这种交流可以随时随地进行，它打破时空的局限性。例如，在下班回家的公交车上，教师就可以通过语音的方式完成交流讨论。
微信公众号：公众号的合理设计可以极大地增加学生学习的乐趣和对信息的获取。例如，公众号下可以列举各位任课教师的特点、研究领域等以供学生根据自己所喜好的方向有针对性地选择教师来辅导。也可以推送如生产生活中的创新性应用的实例和前沿科技发展理论等资料，来增加课程的趣味性和吸引力，令整个课程显得丰富多彩。目前，我校教师建立了“华电自动控制原理”的微信公众号，公众号的内容性还在不断探索和完善。
利用微信平台建设移动互联网教学主要集中在课外的延伸以提高兴趣、课后的复习以巩固知识和课下的交流以方便答疑，但这不并是说微信在课前和上课时不能被加以利用。例如，在课前，教师可以通过微信群通知学生需要准备的资料、需要预习的内容等；课后，上传与下节课内容有关的动画等以此激发学生的学习兴趣；再如微信表情中筛子功能，可作为上课随机点名回答问题的方式；利用微信群可以在课上做问卷调查等。
五、结论
基于微信平台的《自动控制原理》辅助教学不仅能够弥补传统课堂教学、网络教学的不足，打破课堂教学的时空限制和原有网络教学的局限性，还在此基础上丰富了教学手段、增加了学习趣味。这一辅助教学不仅仅变革了教学形式，还改变了教学理念，使“灌输式”学习变革为“交互式”学习，同时，更加注重学生的学习质量、学习体验，它进一步推动了教育信息化的发展，完善了教学内容。
参考文献：
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【关键词】MATLAB；VB；ActiveX技术；自动控制原理
1.引言
在自动控制原理教学中[1，2]，经常要对控制系统的稳定性进行分析，通过频域变化、z变换、s变换等来解决时域问题，从而改变和判断系统的收敛情况。各种方法虽是可以达到结果，但繁琐，计算起来较慢，且学生和老师需在计算机房花费大量时间来验证、编程，对教学的及时性、串联性，学生的感官性认识都有所影响[3]。
Visual Basic[4]是一种可视化的程序设计语言，在其编程环境中采用了面向对象的可视化设计工具、事件驱动的编程机制、动态数据驱动等先进的软件开发技术，为用户提供了一种所见即所得的可视化程序设计方法。但是它的数值计算能力不是很强，而由美国MathWorks公司推向市场的MATLAB软件恰好弥补了这一缺陷。该软件是一种面向科学和工程计算的解释性语言，具有强大的数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示能力，为用户提供了一个强有力的科学及工程问题分析计算及程序设计的工具，可根据不同处理对象的需要，通过简单的编程，方便地完成相应的功能[5]。
基于VB和MATLAB的上述特点，本文利用VB来设计界面作为主程序，调用由MATLAB编写的子程序，从而实现对自动控制系统中系统的稳定性的分析，还可以画出相应的Frequency图、Nichols图、Nyquist图、Bode图，进行自动控制系统的性能分析。有效地提高了自动控制原理课程的教学计划，也提高的学生的感性认识和积极性，提高了教学质量。
2.软件工具
2.1 借助Active X部件
Active X部件是一些遵循Active X规范编写的可执行代码，比如一个.exe、.dll或.ocx文件。它允许应用程序或组件控制另一个应用程序或组件的运行，它包括自动化服务器和自动化控制器。在程序中加入Active X部件后，它将成为开发和运行环境的一部分，并为应用程序提供新的功能。Active X部件保留了一些普通VB控制的属性、事件和方法，它特有的方法和属性大大地增强了程序设计者的能力和灵活性。Active X实际上是在调用一种部件，而无需要求该部件对应的程序正在运行，这会使得其功能更加强大。在VB中创建MATLAB的Active X对象后，就可以使用这个对象所包含的各种方法，实现对MATLAB的调用[6-8]。
在VB中创建MATLAB Active X的方法如下：
Dim Matlab As Object
Set Matlab=CreatObject（“Matlab.Application”）
在创建Matlab Active X对象后。就可以利用该对象所包含的各种方法实现对MATLAB的调用。
2.2 基于MATLAB的自动控制系统性能分析
一个控制系统的全部性质都取决于其闭环传递函数，如稳定性取决于其极点，稳定精度取决于其比例系数，动态性能既取决于其极点，又与零点有关。闭环传递函数的零点和开环传递函数的零点相同，比例系数之间也有简单的关系，都不难确定[9，10]。唯有闭环传递函数的极点，即闭环特征方程的根，计算比较困难。控制系统的这些基本性能在经典控制理论中主要通过时域响应曲线分析法、根轨迹法与频率响应法等对系统进行设计、分析，为此我们借助Matlab强大的专业绘图功能（如响应曲线、Bode图、Nyquist图、Frequency图、Nichols图等），对系统的各种性能进行分析。控制系统传递函数模型：
（1）
在MATLAB中，直接用分子/分母的系数表示，即：
num=[b1，b2，b3，…，bm]
den=[a1，a2，a3，…，am]
则该系统的频率响应数据可由式（2）得出。
（2）
3.基于Visual Basic及MATLAB接口实现的自动控制系统
例如某控制系统的开环传递函数为：
本例设计的是利用VB来设计界面作为主程序，借助与Active X部件调用由MATLAB编写的子程序，画出相应的Frequency图、Nichols图、Nyquist图、Bode图、step图和rlocus图，并对自动控制系统的稳定性从频域和时域进行了分析。
3.1 该系统的频域分析
用户界面设计如下：
在VB中编写的频域分析主程序如下：
Private Sub Command1_Click（）
Dim matlab As Object
Dim result As String
Set matlab = CreateObject（"matlab.application"）
Call matlab.minimizecommandwindow
result = matlab.execute（"clear"）
result = matlab.execute（"" & Text1.Text & ""）
result = matlab.execute（"freqs（num， den，w）"）
result = matlab.execute（"print -f1 -dbitmap e：＼ freqs.bmp"）
Picture1.Picture = LoadPicture（"e：＼ freqs.bmp"）
Call matlab.quit
Set matlab = Nothing
End Sub
Private Sub Command5_Click（）
Unload Me
End Sub
Private Sub Form_Load（）
Me.Left = 0
Me.Top = 0
Me.Width = Screen.Width
Me.Height = Screen.Height
End Sub
在Matlab下编写的函数子程序如下：
num=[250]；
den=[1 20 75 0] ；
w=0：0.1：100；
[m1，p1]=bode（num，den，w）；
p1=p1-T*w'*180/pi；
subplot（211），semilogx（w，20*log10（m1））；
subplot（212），semilogx（w，p1）；
[x，y]=nyquist（num，den，w）；
clg；plot（x，y）；
[x1，y1]=freqz（num，den，sqrt（-1）*w）；
[mag，pha]=nichols（num，den，w）[7]；
3.2 该系统的稳定性分析
3.2.1 利用Bode图进行分析
此系统开环传递函数的特征根全部位于虚轴左侧，即p=0。由图中可以知道，在的频率范围内，未穿越-180o线，故该系统闭环后是稳定的。
3.2.2 利用Nyquist稳定判据进行分析
要判断闭环状态的稳定性，必须绘制出的幅相特性图，根据绘制幅相频率特性图的规则，特性曲线的起点在实轴上，终点是以-270o进入原点。系统闭环稳定与否，主要取决于特性曲线与实轴的交点。
（3）
由得。将代入得：
（4）
的幅相频率特性图如4所示。由图知的幅相特性绕（-1，j0）的转角为零。所以该系统闭环状态是稳定的[6]。
4.结论
通过对VB和Matlab的链接进行了总结性研究，以Active X部件为基础的链接方法，实现对自动控制原理中控制系统进行了教学编程，可对系统的连续函数和离散函数进行分析，并举例说明和分析了系统开环传递函数的稳定性，画出了系统的Bode图、Nyquist图、Frequency图、Nichols图来验证设计的链接的正确性。很好的改变了老师在教学中枯燥的现象，丰富了课堂的活跃性，提高了教学质量，是可以推广应用的好的教学手段。
参考文献
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