應用型人才培養(yǎng)導向下智能控制教學改革探討

徐操

摘 要：本文以應用型人才培養(yǎng)為導向，分析了智能控制課程教學中存在的問題，筆者結(jié)合多年的教學實踐，在教學內(nèi)容整合優(yōu)化、實驗仿真和設計實踐環(huán)節(jié)等方面進行了教學改革探討。

關(guān)鍵詞：應用型；智能控制；教學改革

一、教學中的主要問題

由于具有內(nèi)容豐富、概念較抽象、信息量大等特點，智能控制傳統(tǒng)教材的課程體系存在如下問題：①教學內(nèi)容不合理。多數(shù)智能控制教材的理論知識過多且內(nèi)容過于深奧，公式推導過多且復雜難懂，教材內(nèi)容的實用性不強。②教學方法單一。由于該課程內(nèi)容抽象，理論知識點多，大多數(shù)教師把理論知識講解放在首要位置，沒有把理論和實際應用相聯(lián)系， 講授過程“滿堂灌”，導致學生學習起來感覺晦澀難懂，慢慢就會失去興趣。③教學資源少，無實驗實踐環(huán)節(jié)。大多數(shù)智能控制教材中沒有實驗方案和實驗環(huán)節(jié)，多數(shù)高校也沒有智能控制實驗室和實驗平臺，無法進行智能控制課程實驗。

二、教學改革方法及思路

1.對教學內(nèi)容進行整合優(yōu)化

智能控制課程主要特點有概念抽象、理論性強、信息涵蓋范圍大等，教材中實例少，教學有偏重理論的趨勢，需要進行教學內(nèi)容整合優(yōu)化。通過整合優(yōu)化，把教學內(nèi)容分為“預備知識”“重點內(nèi)容”“案例分析”“系統(tǒng)仿真設計”四個部分。

通過內(nèi)容整合，可以突出課程重難點，使學生在少學時的情況下全面掌握知識體系，并把原理部分和應用實例相結(jié)合。以模糊邏輯推理中的多輸入多規(guī)則推理方法（即削頂法）為例，在“預備知識”中講解其推理原理和基本方法；在“重點內(nèi)容”中，通過具體實例分析，加深對其理論方法的理解；在“案例分析”中研究如何采用單片機程序來掌握削頂法；在“系統(tǒng)仿真設計”中采用MATLAB模糊邏輯工具箱中的圖形交互工具來掌握削頂法，這樣通過不同側(cè)面對同一個重點內(nèi)容進行講解，可以強化和加深學生的理解，使學生實現(xiàn)學習上質(zhì)的飛躍。

2.增加實驗仿真環(huán)節(jié)

采用MATLAB中的模糊邏輯工具箱的輔助設計功能，可以方便設計模糊控制系統(tǒng)。通過增加實驗環(huán)節(jié)，設計使用圖形交互工具構(gòu)成模糊邏輯推理系統(tǒng)實驗，使用模糊工具箱的命令行函數(shù)方式實現(xiàn)模糊邏輯推理系統(tǒng)實驗，采用PID參數(shù)自整定方法構(gòu)成控制系統(tǒng)實驗，采用BP網(wǎng)絡模式識別仿真實驗等。實驗內(nèi)容新穎，覆蓋面廣泛，針對性強，并且以應用為主線，實驗設計圍繞著采用MATLAB模糊邏輯工具箱解決工程實際中的問題，體現(xiàn)了以應用型人才培養(yǎng)為導向的培養(yǎng)目的。

3.設置綜合性、設計型實踐環(huán)節(jié)

利用電氣與電子工程學院已有的過程控制實驗室設置智能控制系統(tǒng)綜合性、設計型的實踐環(huán)節(jié)。本過程控制實驗室采用北京華晟經(jīng)世信息技術(shù)有限公司基于ProfibusDP現(xiàn)場總線的A3000現(xiàn)場控制系統(tǒng)，包括智能儀表控制系統(tǒng)、ADAM4000-DDC控制系統(tǒng)、PCI采集卡控制系統(tǒng)，基于PLC S7-300的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、HMI觸摸屏監(jiān)控與控制設備以及基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。

智能控制系統(tǒng)的設計按照如下步驟進行：設計任務分析→查閱文獻→總體方案設計→工作原理分析→智能控制算法研究→智能控制系統(tǒng)硬件設計→智能控制系統(tǒng)軟件設計→MATLAB仿真及結(jié)果分析→結(jié)論。設計型實踐項目包括多容水箱液位模糊控制系統(tǒng)設計、多容水箱液位單神經(jīng)元自適應PID控制系統(tǒng)設計、鍋爐水溫模糊控制系統(tǒng)設計等。通過設計型實踐環(huán)節(jié)，使學生學會針對具體對象設計相應的智能控制系統(tǒng)，培養(yǎng)學生運用理論知識解決實際控制問題的能力。

三、結(jié)語

智能控制作為自動化、電氣工程專業(yè)高年級學生的專業(yè)核心課，是一門具有綜合性強、理論性較深的特點的交叉學科。通過整合優(yōu)化教學內(nèi)容、增加實驗仿真環(huán)節(jié)和設置設計型實踐環(huán)節(jié)等教學改革方法，能提高學生的興趣，使學生較快掌握智能控制系統(tǒng)的精髓，并能用智能控制原理和方法分析、設計智能控制系統(tǒng)。從近幾年的教學改革實踐反饋效果來看，學生反映良好，達到了較好的教學效果。

參考文獻：

[1]韋 巍.智能控制技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[2]劉金琨.智能控制（第3版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.