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摘要：針對(duì)電力拖動(dòng)基礎(chǔ)的課程特點(diǎn)和教學(xué)任務(wù)要求，開(kāi)展了基于ＭＡＴＬＡＢ的電力拖動(dòng)基礎(chǔ)課程實(shí)踐教學(xué)研究，重點(diǎn)圍繞交直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的仿真建模實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行探討，并以“直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速仿真研究”實(shí)驗(yàn)為例對(duì)自主實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行了說(shuō)明。教學(xué)實(shí)踐表明，仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣由顚W(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解、提高學(xué)習(xí)效果并培養(yǎng)學(xué)生自主探索問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：ＭＡＴＬＡＢ；電力拖動(dòng)基礎(chǔ)；仿真建模；實(shí)踐教學(xué)

電力拖動(dòng)基礎(chǔ)是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，主要包括直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)、交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)以及電力拖動(dòng)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程等多方面內(nèi)容，要求學(xué)生能夠熟練掌握和了解電力拖動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)等方法的理論分析、計(jì)算和控制線路設(shè)計(jì)等知識(shí)，整體內(nèi)容抽象且具有較強(qiáng)的理論性，學(xué)生不易理解。因此，為了提高學(xué)生對(duì)電力拖動(dòng)基礎(chǔ)課程的理論分析能力，幫助學(xué)生理解和掌握課程理論知識(shí)，克服實(shí)驗(yàn)室硬件條件不足的問(wèn)題，引入基于ＭＡＴＬＡＢ的電力拖動(dòng)基礎(chǔ)課程實(shí)踐教學(xué)。此外，該種形式的實(shí)踐教學(xué)，要求學(xué)生課下進(jìn)行自主性和探索性學(xué)習(xí)，能夠進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力和水平。為此，很多理論課程特別是工程學(xué)科將ＭＡＴＬＡＢ引入到課程實(shí)踐教學(xué)中。文獻(xiàn)［１］針對(duì)現(xiàn)代控制理論采用基于ＭＡＴＬＡＢ的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了研究，給出了現(xiàn)代控制系統(tǒng)中６個(gè)教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，獲得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。文獻(xiàn)［２］針對(duì)基于ＭＡＴＬＡＢ的數(shù)字信號(hào)處理課程取樣定理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了研究，由于ＭＡＴＬＡＢ具有高效的數(shù)值計(jì)算以及圖形處理等功能，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行編程和仿真，取得了滿意的授課效果。文獻(xiàn)［３］針對(duì)電子類(lèi)課程采用ＭＡＴＬＡＢ實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)踐進(jìn)行了研究，指出通過(guò)該仿真軟件開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠節(jié)約教學(xué)成本，同時(shí)獲得較好的實(shí)驗(yàn)效果。文獻(xiàn)［４］針對(duì)ＭＡＴＬＡＢ軟件用于定積分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，有助于學(xué)生理解定積分概念和幾何意義。文獻(xiàn)［５］針對(duì)Ｍａｔｌａｂ和Ｌａｂｖｉｅｗ軟件用于電力拖動(dòng)虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，該方法有助于提升學(xué)生的工程設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力。此外，文獻(xiàn)［６－７］針對(duì)ＭＡＴＬＡＢ用于其他課程進(jìn)行了分析與研究，均取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。

１制訂課堂教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)電力拖動(dòng)基礎(chǔ)課程總體培養(yǎng)目標(biāo)，并結(jié)合本次課堂實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，制訂合適的課堂教學(xué)目標(biāo)。合適的課堂教學(xué)目標(biāo)是課堂教學(xué)的總輸入，課前準(zhǔn)備、課堂組織實(shí)施以及課堂效果評(píng)估與講評(píng)均是圍繞其開(kāi)展合作的，要求任課教師必須清晰認(rèn)識(shí)、了解和掌握本課程的培養(yǎng)目標(biāo)及每個(gè)章節(jié)所需要達(dá)到的教學(xué)效果。以“他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速”實(shí)驗(yàn)為實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)為例，該實(shí)踐教學(xué)課程要求學(xué)生能夠理解和掌握他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的理論分析、計(jì)算以及簡(jiǎn)單控制線路設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)。為此，教師可以結(jié)合實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的實(shí)例，要求學(xué)生對(duì)其調(diào)速原理進(jìn)行理論分析、仿真研究以及設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的控制線路。

２制訂課堂實(shí)施方案

針對(duì)“他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速”實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，并根據(jù)具體的教學(xué)要求，制訂合理的課堂實(shí)施方案。剖析“他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速”實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)：要求學(xué)生能夠理解和掌握他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的理論分析、計(jì)算以及簡(jiǎn)單的控制線路設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)。為此，課堂實(shí)施可以劃分為以下幾方面。第一，理論分析。理論分析主要利用直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程分析電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)電氣參數(shù)的變化。例如，當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩且進(jìn)行降速調(diào)速時(shí)，根據(jù)直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件可知，此時(shí)最簡(jiǎn)單的處理方式是新的機(jī)械特性曲線與負(fù)載轉(zhuǎn)矩曲線在新的速度穩(wěn)定點(diǎn)有交點(diǎn)，如圖１所示。而改變直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線的方式有電樞回路串聯(lián)電阻、降低電樞供電電壓以及改變磁通，根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行工況和應(yīng)用對(duì)象，選擇一種合適的直流電動(dòng)機(jī)降速調(diào)速方式。圖１定子回路串聯(lián)電阻調(diào)速方法Ｆｉｇ