濱州學(xué)院電氣工程系 賈榮叢

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《現(xiàn)代控制理論》課程教學(xué)改革研究

濱州學(xué)院電氣工程系 賈榮叢

【摘要】《現(xiàn)代控制理論》課程是電氣類專業(yè)的專業(yè)課程。針對(duì)本課程的特點(diǎn)，本文以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，引入MATLAB軟件教學(xué)，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《現(xiàn)代控制理論》的興趣，加深學(xué)生對(duì)本課程概念、理論的理解，實(shí)踐證明取得了良好的效果。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代控制理論；MATLAB；應(yīng)用型人才

1 引言

現(xiàn)代控制理論是我校電氣類專業(yè)的專業(yè)核心課程。該門課程在課程體系中起著承上啟下的作用，在電氣類專業(yè)本科生人才培養(yǎng)方案中起到至關(guān)重要的作用。本課程主要討論系統(tǒng)的能控能觀性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及系統(tǒng)的綜合。它是研究多輸入多輸出系統(tǒng)的關(guān)鍵性課程。針對(duì)我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，電氣類專業(yè)的理論型教學(xué)也需要向應(yīng)用技術(shù)型教學(xué)進(jìn)行改革。為了適應(yīng)應(yīng)用技術(shù)型教學(xué)的需要，我校課程的設(shè)置也進(jìn)行了相應(yīng)的改革。本文以我校為例，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，引入MATLAB軟件教學(xué)，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)-本文以龍貝格觀測(cè)器的建模仿真為例，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《現(xiàn)代控制理論》的興趣，加深學(xué)生對(duì)本課程概念、理論的理解。

2 龍貝格觀測(cè)器的建模與仿真

2.1 龍貝格觀測(cè)器模型建立

龍貝格觀測(cè)器的原理：所建模擬系統(tǒng)與實(shí)際物理系統(tǒng)要并聯(lián)運(yùn)行，將模擬系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)的輸出之間的誤差經(jīng)補(bǔ)償器后反饋給模擬系統(tǒng)，這樣，模擬系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)得到修正以接近真實(shí)實(shí)際系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)模擬系統(tǒng)的輸出收斂于真實(shí)的系統(tǒng)輸出值時(shí)，說明此時(shí)模擬系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與真實(shí)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型相同，進(jìn)而模擬系統(tǒng)的狀態(tài)量與真實(shí)系統(tǒng)的狀態(tài)量相等。

圖1 RLC電路圖

由此，理解原理以后，我們就可以根據(jù)以上龍貝格狀態(tài)觀測(cè)器的原理進(jìn)行觀測(cè)器的設(shè)計(jì)，并能構(gòu)造出狀態(tài)觀測(cè)器的動(dòng)態(tài)方程為：

畫出如圖2的龍貝格觀測(cè)器動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。

2.2 龍貝格觀測(cè)器模型仿真

基于龍貝格觀測(cè)器對(duì)RLC電路模型進(jìn)行觀測(cè)，并在MATLAB/Simulink環(huán)境中進(jìn)行來建模仿真，仿真模型如圖3所示。

圖2 龍貝格狀態(tài)觀測(cè)器動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖

圖3 龍貝格觀測(cè)器仿真模型

2.3 仿真結(jié)果

圖4 仿真結(jié)果

由圖4中的波形對(duì)比可知，i的兩個(gè)輸出波形完全一致，uc的兩個(gè)輸出波形也是完全一致，可以說明在初始狀態(tài)相等時(shí)，即的情況下，龍貝格狀態(tài)觀測(cè)器估計(jì)值與RLC電路模型實(shí)際值完全相等。

3 結(jié)束語

針對(duì)我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，電氣類專業(yè)的教學(xué)也需要向應(yīng)用技術(shù)型教學(xué)進(jìn)行改革。為了適應(yīng)應(yīng)用技術(shù)型教學(xué)的需要，本文以我校為例，將MATLAB軟件引入到《現(xiàn)代控制理論》教學(xué)中，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，加深學(xué)生對(duì)本課程概念、理論的理解，實(shí)踐證明取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]劉同娟等.MATLAB建模仿真及應(yīng)用[M].中國(guó)電力出版社,2009.

[2]邵玉斌.MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真實(shí)例分析[M].清華大學(xué)出版社,2008.

[3]吳海濤等.基于MATLAB/Simulink的光伏電池建模與仿真[J].青島大學(xué)學(xué)報(bào),2006,12.

[4]肖巖.無位置傳感器永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].華中科技大學(xué),2012.

[5]K.H.Park,T.S.Kim,S.C.Ahn and D.S.Hyun. Speed Control of High-Performance Brushless DC Motor Drivers by Load Torque Estimation. IEEE 2013.

基金項(xiàng)目：濱州學(xué)院2015年度專業(yè)核心課程建設(shè)項(xiàng)目（BYHXKC201515），濱州學(xué)院科研基金項(xiàng)目（BZXYG1520），濱州學(xué)院服務(wù)地方項(xiàng)目專項(xiàng)合同（BZXYFB20140809），濱州學(xué)院服務(wù)地方項(xiàng)目專項(xiàng)合同（BZXYFB20140804），山東省精品課程電氣工程核心課程群（2013BK004）。