MATLAB软件在《电机和拖动》课程任务驱动教学法中的应用,本文是教学法类有关论文写作技巧范文与《电机与拖动》和MATLAB和教学法有关学年毕业论文范文.
教学法论文参考文献：
张芳,姚威
（北京信息科技大学自动化学院,北京100192）
摘 要：对于《电机与拖动》课程中实验性、实践性与操作性较强的教学内容采用任务驱动教学模式,让学生通过MATLAB软件搭建仿真模型进行仿真,完成学习任务,有助于学生理解和掌握课程难点,提高其学习兴趣和效果.本文列举了两个直流电机电力拖动的实例,学生利用所学理论知识和MATLAB软件搭建仿真模型,在完成任务的过程中自发的去学习专业知识和技能,激发学习兴趣,将抽象问题形象化、具体化,在更大程度上提高学习效果和质量.
关键词：电机与拖动；任务驱动；MATLAB
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）07-0211-02
基金项目：本文系北京信息科技大学2015课程建设项目（2015KGYB10）资助
作者简介：张芳（1979-）,女（汉族）,宁夏中宁县人,北京信息科技大学自动化学院,讲师.
《电机与拖动》课程是电机基础和电力拖动两门课程的综合,课程理论性强,涉及的基础理论偏多；与工程实际联系紧密,一直被公认为教师难教、学生难学的“两难”课程.传统的教学方法,采用图片、幻灯片、视频等资料介绍电机的结构、工作原理、拖动制动方法等,这很难让学生掌握和理解,同时学时有限电机与拖动课程的实验学时已经寥寥无几,教师上课时也不能为学生一一演示.任务驱动教学法是一种能够很好应用于以实验性、实践性与操作性较强的教学内容的教学方法,它的含义是以富有趣味性,能够激发学生学习动机与好奇心的情景为基础,与教学内容紧密结合的任务为载体,使学习者在完成特定任务的过程中获得知识与技能的一种教学方法[1,2].为了加深学生对理论知识的理解,提高学生的学习兴趣,将电机与拖动课程的一些内容设计为任务驱动教学模式中的任务,让学生自己主动学习电机工作原理并利用MATLAB软件搭建模型进行仿真,不仅有助于学生理解和掌握该课程的难点,使之不再感到抽象,而且能够调动学生的学习积极性,大大提高教学效果和质量[3-5].
一、MATLAB介绍
MATLAB是美国Math Works公司开发的一种科学与工程计算软件,具备丰富的矩阵运算、良好的人机交互、模块化的系统仿真及绘制图形曲线的功能,可以广泛应用于各个领域,受到广大工程设计人员的青睐.在《电机与拖动》课程教学中,可以利用其Simulink工具箱中power system元件库及现有的算法程序,搭建不同的电机仿真模型,绘制各个变量曲线,使抽象的概念更加形象生动.
二、仿真任务实例———直流电机的起动
任务描述：利用MATLAB软件搭建直流电机的直接起动模型,观察起动过程中直流电机转速、电枢电流、励磁电流和电磁转矩的变化过程.学生在搭建仿真模型时,首先需要在simulink的power system元件库中找到直流电机的模型,如图1所示.图中F+、F-对应他励直流电机的励磁端,一般外接直流电源即可；A+、A-对应他励直流电机的电枢端,起动、制动、调速时需外接元件后再接直流电源；TL对应直流电机的负载转矩；m包括直流电机的转速、电枢电流、励磁电流和电磁转矩等四个变量.
双击直流电机模型可以调节其参数,例如电枢电阻、电感,励磁电阻、电感,互感,转动惯量,摩擦力矩,粘滞摩擦系数,初始转速.正常情况下,功率在4千瓦或者4千瓦以下的电动机,在起动时会采用直接起动方法,即直接合闸起动.在各种中小型直流电机中,起动时为了限制起动电流的大小,会在电枢回路中串入阻值可变的电阻,起动过程中,随着转速n的不断提高,一步步将该串入的电阻短路连接,这种方法就是直流电动机的串电阻起动.直流电动机的起动仿真模型需要直流电机电枢供电的直流电源模块、直流电动机模块、定时模块、增益模块,还有示波器模块.由于直流电动机的m端口的输出信号有4个,所以将示波器模块的输入端口设置为4,这样就可以清楚的看到电动机的4个输出参数了.他励直流电动机的直接起动仿真模型如图2所示.
在Simulink模型窗口中打开Simulation/Start菜单项,或者在菜单栏单击开始按钮（一个绿色的播放按钮）这时系统就会开始运行,当运行到达设定的仿真时间时系统终止运行,并在示波器输出仿真结果,直流电动机直接起动的仿真结果如图3所示.分别是转速n的输出曲线,电枢电流Ia的输出曲线,励磁电流If的输出曲线,电磁转矩Te的输出曲线.
根据直流电动机的直接起动仿真结果可以看出,转速从0开始慢慢增大,到1s左右,达到峰值并趋于平稳；电枢电流由0增大到峰值然后慢慢回落到0；励磁电流由于是单独电源供电,所以从头至尾没有变化；电磁转矩的变化曲线和电枢电流的变化曲线是一致的.此次仿真和实际情况下直流电动机直接起动时的仿真曲线大致相同,与理论分析一致.
三、结论
将MATLAB软件应用于《电机与拖动》课程教学中,尤其是在任务驱动教学模式中引入一些仿真任务,让学生在学习理论知识的同时,积极主动利用simulink搭建仿真模型,可以将许多抽象的概念和原理以生动、形象地通过仿真曲线、图形表示出来,用传统的教学方式不易讲透的一些工程实际问题可借助于该软件搭建模型进行仿真分析,使学生能深入理解和掌握,提高教学效果和学习效率.
参考文献：
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[2]陈高燕,何建平,祁强.《电机与拖动》实验课程的教学视频案例设计[J].实验科学与技术,2014（5）：121-124
[3]魏立明,陈伟利,韩成浩.MATLAB软件在电机与拖动课程教学中的应用[J]. 吉林建筑工程学院学报,2014,31（4）：84-87
[4]沈霞,许瑾,王洪诚,等“. 电机与拖动”系列课程与教材建设研究[J].中国电力教育,2012（2）：72-73
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