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摘 要 为培养应用型人才，加大实践环节的建设，“运动控制系统”课程构建了多样化的教学实践平台，采用模拟装置和自制研发的控制系统实验软件包，来完成相应的验证实验，同时结合西门子实验室，完成面向工业现场的、自主性、设计性实验。课程实验形式的多样，既提高了学生的学习兴趣，又拓宽了知识面，加深了学生对自动化专业所设课程的全面理解，对于提高课程的教学质量、学生的动手能力、就业有着重要的意义。
关键词 运动控制系统 实践教学 多样化 能力培养
中图分类号： TP311 文献标识码：A
“运动控制系统”课程是新疆大学的校级精品课程，也是电气工程学院自动化、电气工程及自动化专业的一门很重要的专业核心课程，涉及面广，实践性强，是与实际生产结合极为紧密的课程之一。学习理论知识之余，加强课程的实践教学是一个急待解决的课题。
1 验证性实验
1.1 模拟实验装置
实验室购置了14台天煌教仪的DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置，该装置可以完成“电力电子技术”，“直流调速系统”，“交流调速系统”，“电机控制”等多门课程的验证性实验。“运动控制系统”课程的验证性实验就可以在该装置上完成。按照实验内容的不同，学生根据原理图，选取相应的实验模块，正确完成实验线路的搭建，通过万用表，示波器读取实验数据，观察实验曲线。转速、电流双闭环直流调速系统的实验原理框图如图1所示。
1.2 虚拟实验平台
1.2.1基于MATLAB/simlink的系统仿真
借助仿真软件MATLAB，根据系统各组成部分的参数，建立系统的simlink仿真模型，可获得系统的仿真曲线，从而分析系统的性能。转速、电流双闭环直流调速系统的仿真模型，如图2所示。
1.2.2基于matlab/GUI的系统仿真平台
基于Matlab提供的用户界面（GUIDE）开发设计了调节器设计软件。通过GUIDE创建各种图形句柄对象，实现仿真平台的用户界面。同时，GUIDE可以在用户GUI的设计过程中，直接自动生成M文件框架，通过这个框架，用户可以直接在其中编写自己的函数代码。
电流调节器和转速调节器的设计，采用工程设计的方法，即先设计电流环，再设计转速环的设计顺序，通过对两个环的框图化简及调节器结构的选择，对调节器的参数进行计算。
电流调节器设计的主界面如图3，用户在界面中填写已知的系统参数或加载实例，可视化的仿真界面如图3。
2综合型、开发型实验平台
“运动控制系统”是一门与实际工业现场应用密切联系的课程。为加强课程的实验教学，提高学生的工程实践、综合应用能力，从工程应用角度出发，结合相关专业课程，构建了面向工业现场的综合型、开发型实验平台。
2.1.1恒压供水的综合实验系统
为了与生产实际紧密结合，结合PLC、变频控制等知识，以ABB ACS 400型变频器和MODICON TSX 3722Micro系列可编程序控制器为基础，开发了全自动变频调速恒压供水的综合实验系统，本实验系统由变频器、PLC、压力表、压力变送器、电器控制板、控制面板、控制对象等组成如图4。
控制对象是双层水箱，上层相当于用户用水层。下层相当于供水层，由2台Y90S-2型三相交流异步电动机拖动着扬程30 m的SG8—33型管道供水泵进行供水。供水管上安装了监测水压的远传压力表和压力变送器，上水箱安装了监测水位的液位变送器。实验系统具有灵活性，根据不同的控制要求实现各种不同的控制方式。通过改编程序、变频器参数的设定等方法可以完成内容比较丰富的多种综合性和设计性实验。实验时，学生可根据不同的实验内容组成系统，为学生创造尽可能接近工业现场的良好实验环境。
2.1.2 基于S7-200的电机测速系统
控制对象是国产的三相异步电动机，基本参数为：PN = 1500KW，UN = 380V，IN = 3.7A，nN = 1400r/min，fN = 50HZ，使用西门子公司的MM440变频器进行驱动；检测环节采用欧姆龙光电编码器（型号为E6B2-CWZ6C，分辨率为600P/r），给定电压为直流24V。
通过所学的课程传感器、运动控制系统与PLC的相关知识，结合欧姆龙光电编码器的特点和S7-200 PLC高速计数口的设置参数，自行设计搭建出电机测速系统，如图5所示。
新疆大学运动控制系统课程的实验形式多样性，将传统的模拟实验与MATLAB环境下的仿真实验相结合；基础理论验证类实验与自主型、綜合型、设计型实验相结合；基本实验与创新实验相结合；既锻炼了学生的动手能力，又充分满足了学生的好奇心及探究知识的积极性，真正做到了理论与实践相结合，在知识积累、科研能力培养、素质锻炼等方面起到了很好的效果。
参考文献
[1] 尚丽，淮文军.基于Matlab/Simulink和GUI的运动控制系统虚拟实验平台设计[J].实验室研究与探索，2010， 29（6）：66-71
[2] 方清城，罗中良，官峰.等.Matlab在运动控制系统实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2007，24（1）：73-75.
[4] 肖龙海.Matlab在“自动控制原理”课程教学过程中的应用[J].中国电力教育，2008，24：61-62.
[5] 史旭华，俞海珍.基于工控组态软件及Matlab的计算机控制实验平台[J].工业控制计算机，2008，21（6）：14-15.
[6] 王印松，岑玮.基于Matlab/Simulink电力系统仿真工具箱的拓展[J].电力系统保护与控制，2009，37（20）：84-88.
[7] 马超，刘峻.基于Matlab/Simulink的异步电动机的仿真与分析[J].甘肃电力技术，2009（4）：24-26.
关键词 运动控制系统 实践教学 多样化 能力培养
中图分类号： TP311 文献标识码：A
“运动控制系统”课程是新疆大学的校级精品课程，也是电气工程学院自动化、电气工程及自动化专业的一门很重要的专业核心课程，涉及面广，实践性强，是与实际生产结合极为紧密的课程之一。学习理论知识之余，加强课程的实践教学是一个急待解决的课题。
1 验证性实验
1.1 模拟实验装置
实验室购置了14台天煌教仪的DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置，该装置可以完成“电力电子技术”，“直流调速系统”，“交流调速系统”，“电机控制”等多门课程的验证性实验。“运动控制系统”课程的验证性实验就可以在该装置上完成。按照实验内容的不同，学生根据原理图，选取相应的实验模块，正确完成实验线路的搭建，通过万用表，示波器读取实验数据，观察实验曲线。转速、电流双闭环直流调速系统的实验原理框图如图1所示。
1.2 虚拟实验平台
1.2.1基于MATLAB/simlink的系统仿真
借助仿真软件MATLAB，根据系统各组成部分的参数，建立系统的simlink仿真模型，可获得系统的仿真曲线，从而分析系统的性能。转速、电流双闭环直流调速系统的仿真模型，如图2所示。
1.2.2基于matlab/GUI的系统仿真平台
基于Matlab提供的用户界面（GUIDE）开发设计了调节器设计软件。通过GUIDE创建各种图形句柄对象，实现仿真平台的用户界面。同时，GUIDE可以在用户GUI的设计过程中，直接自动生成M文件框架，通过这个框架，用户可以直接在其中编写自己的函数代码。
电流调节器和转速调节器的设计，采用工程设计的方法，即先设计电流环，再设计转速环的设计顺序，通过对两个环的框图化简及调节器结构的选择，对调节器的参数进行计算。
电流调节器设计的主界面如图3，用户在界面中填写已知的系统参数或加载实例，可视化的仿真界面如图3。
2综合型、开发型实验平台
“运动控制系统”是一门与实际工业现场应用密切联系的课程。为加强课程的实验教学，提高学生的工程实践、综合应用能力，从工程应用角度出发，结合相关专业课程，构建了面向工业现场的综合型、开发型实验平台。
2.1.1恒压供水的综合实验系统
为了与生产实际紧密结合，结合PLC、变频控制等知识，以ABB ACS 400型变频器和MODICON TSX 3722Micro系列可编程序控制器为基础，开发了全自动变频调速恒压供水的综合实验系统，本实验系统由变频器、PLC、压力表、压力变送器、电器控制板、控制面板、控制对象等组成如图4。
控制对象是双层水箱，上层相当于用户用水层。下层相当于供水层，由2台Y90S-2型三相交流异步电动机拖动着扬程30 m的SG8—33型管道供水泵进行供水。供水管上安装了监测水压的远传压力表和压力变送器，上水箱安装了监测水位的液位变送器。实验系统具有灵活性，根据不同的控制要求实现各种不同的控制方式。通过改编程序、变频器参数的设定等方法可以完成内容比较丰富的多种综合性和设计性实验。实验时，学生可根据不同的实验内容组成系统，为学生创造尽可能接近工业现场的良好实验环境。
2.1.2 基于S7-200的电机测速系统
控制对象是国产的三相异步电动机，基本参数为：PN = 1500KW，UN = 380V，IN = 3.7A，nN = 1400r/min，fN = 50HZ，使用西门子公司的MM440变频器进行驱动；检测环节采用欧姆龙光电编码器（型号为E6B2-CWZ6C，分辨率为600P/r），给定电压为直流24V。
通过所学的课程传感器、运动控制系统与PLC的相关知识，结合欧姆龙光电编码器的特点和S7-200 PLC高速计数口的设置参数，自行设计搭建出电机测速系统，如图5所示。
新疆大学运动控制系统课程的实验形式多样性，将传统的模拟实验与MATLAB环境下的仿真实验相结合；基础理论验证类实验与自主型、綜合型、设计型实验相结合；基本实验与创新实验相结合；既锻炼了学生的动手能力，又充分满足了学生的好奇心及探究知识的积极性，真正做到了理论与实践相结合，在知识积累、科研能力培养、素质锻炼等方面起到了很好的效果。
参考文献
[1] 尚丽，淮文军.基于Matlab/Simulink和GUI的运动控制系统虚拟实验平台设计[J].实验室研究与探索，2010， 29（6）：66-71
[2] 方清城，罗中良，官峰.等.Matlab在运动控制系统实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2007，24（1）：73-75.
[4] 肖龙海.Matlab在“自动控制原理”课程教学过程中的应用[J].中国电力教育，2008，24：61-62.
[5] 史旭华，俞海珍.基于工控组态软件及Matlab的计算机控制实验平台[J].工业控制计算机，2008，21（6）：14-15.
[6] 王印松，岑玮.基于Matlab/Simulink电力系统仿真工具箱的拓展[J].电力系统保护与控制，2009，37（20）：84-88.
[7] 马超，刘峻.基于Matlab/Simulink的异步电动机的仿真与分析[J].甘肃电力技术，2009（4）：24-26.