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自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)中的計算機仿真論文論文
一、計算機仿真理論教學(xué)內容改革
現代控制理論近年來(lái)發(fā)展迅速，使得我們對各類(lèi)控制對象有了更好的理解，能夠很好地刻畫(huà)實(shí)際對象中事件驅動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，提出了離散事件系統，它的動(dòng)態(tài)行為是由一系列隨機出現的事件驅動(dòng)的，而且控制理論界已經(jīng)給出了很多建模方法和建模工具，如Gracefet圖、自動(dòng)機和Petri網(wǎng)[2,3]。而現有的計算機仿真內容主要是面向連續動(dòng)態(tài)系統，雖然也涉及離散事件系統，但是對離散事件系統建模和仿真方法少有涉獵。離散事件系統的模型大部分來(lái)自計算機科學(xué)研究領(lǐng)域，現代控制理論和控制工程都離不開(kāi)計算機，對此類(lèi)建模工具的了解可以拓寬自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生的知識結構，提升他們思考和解決計算機控制工程問(wèn)題的能力。為此，在計算機仿真課程內容中，我們增加了自動(dòng)機和Petri網(wǎng)的基本概念�？紤]到學(xué)生缺乏離散數學(xué)的基礎，我們擬根據實(shí)際對象建模需要，結合Matlab中的stateflow工具箱，介紹離散事件系統的建模和仿真方法。具體內容包括：
(1)離散事件系統概念；
(2)自動(dòng)機模型；
(3)Petri網(wǎng)模型；
(4)離散事件系統的自動(dòng)機模型的建模方法；
(5)離散事件系統Petri網(wǎng)模型的建模方法；
(6)自動(dòng)機的仿真模型的設計方法；
(7)Petri網(wǎng)的仿真模型的設計方法。
另外，現實(shí)工程領(lǐng)域大多數系統是混雜系統[4]，既有連續變化的特征，又有事件驅動(dòng)的特征，而且連續變量子系統與事件系統之間相互作用相互影響。從20世紀60年代，學(xué)界就開(kāi)始了混雜系統的研究，目前已經(jīng)取得了豐富的成果，涉及混雜系統的建模、分析、控制、調度和優(yōu)化等問(wèn)題。其中，建模和分析方法對自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)知識體系的構建非常重要，事件驅動(dòng)的思想能夠讓學(xué)生將控制理論與實(shí)際過(guò)程更好地建立聯(lián)系，因此在計算機仿真課程中，我們增加了對混合自動(dòng)機和混合Petri網(wǎng)的介紹，并結合實(shí)例闡述如何給出混雜系統的數學(xué)模型以及仿真模型和仿真程序的設計方法。具體內容包括：
(1)混雜系統概念；
(2)混合自動(dòng)機；
(3)混合Petri網(wǎng)；
(4)混雜系統的混合自動(dòng)機建模方法；
(5)混雜系統的混合Petri網(wǎng)建模方法；
(6)混合自動(dòng)機的仿真模型的設計方法；
(7)混合Petri網(wǎng)的仿真模型的設計方法。
二、計算機仿真實(shí)踐教學(xué)內容改革
計算機仿真是一門(mén)實(shí)踐性很強的課程，利用代碼將實(shí)際對象虛擬到計算機中，這就要求自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生不僅要掌握知識概念，還要能夠編寫(xiě)代碼用計算機實(shí)現抽象的概念。如果實(shí)驗課內容設計合理，可以很好地鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。鑒于自動(dòng)控制原理大量?jì)热輰儆趧?dòng)態(tài)系統的分析方法，而仿真是分析系統不可或缺的手段，仿真實(shí)踐課程可以鞏固控制原理的抽象的知識。如何設計仿真課程的實(shí)驗項目對自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的計算機仿真課程非常重要，圍繞自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程體系，我們擬設定如下實(shí)驗項目：
(1)二階電路的C程序仿真實(shí)驗；
(2)單容水箱的C程序仿真實(shí)驗；
(3)電機拖動(dòng)控制系統的C程序仿真實(shí)驗；
(4)一階倒立擺的C程序仿真實(shí)驗；
(5)立體倉庫系統的自動(dòng)機模型仿真實(shí)驗；
(6)立體倉庫系統的Petri網(wǎng)模型仿真實(shí)驗；
(7)Bang-bang控制液位系統的混雜自動(dòng)機、Petri網(wǎng)模型的仿真實(shí)驗；
(8)反應釜復雜控制系統的Matlab仿真。
三、結束語(yǔ)
本文探討了自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)計算機仿真課程的教學(xué)改革問(wèn)題，通過(guò)實(shí)踐改革，使教學(xué)內容更加符合自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的課程體系。從前期的教學(xué)效果看，上述改革能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，鞏固專(zhuān)業(yè)知識基礎，并且有效地提高了學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。
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