自動化專業(yè)中的計算機仿真論文論文

時間：2024-10-15 02:07:16 自動化畢業(yè)論文我要投稿

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　　一、計算機仿真理論教學內容改革

自動化專業(yè)中的計算機仿真論文論文

　　現(xiàn)代控制理論近年來發(fā)展迅速，使得我們對各類控制對象有了更好的理解，能夠很好地刻畫實際對象中事件驅動的動態(tài)過程，提出了離散事件系統(tǒng)，它的動態(tài)行為是由一系列隨機出現(xiàn)的事件驅動的，而且控制理論界已經給出了很多建模方法和建模工具，如Gracefet圖、自動機和Petri網[2,3]。而現(xiàn)有的計算機仿真內容主要是面向連續(xù)動態(tài)系統(tǒng)，雖然也涉及離散事件系統(tǒng)，但是對離散事件系統(tǒng)建模和仿真方法少有涉獵。離散事件系統(tǒng)的模型大部分來自計算機科學研究領域，現(xiàn)代控制理論和控制工程都離不開計算機，對此類建模工具的了解可以拓寬自動化專業(yè)學生的知識結構，提升他們思考和解決計算機控制工程問題的能力。為此，在計算機仿真課程內容中，我們增加了自動機和Petri網的基本概念�？紤]到學生缺乏離散數學的基礎，我們擬根據實際對象建模需要，結合Matlab中的stateflow工具箱，介紹離散事件系統(tǒng)的建模和仿真方法。具體內容包括：

　　(1)離散事件系統(tǒng)概念；

　　(2)自動機模型；

　　(3)Petri網模型；

　　(4)離散事件系統(tǒng)的自動機模型的建模方法；

　　(5)離散事件系統(tǒng)Petri網模型的建模方法；

　　(6)自動機的仿真模型的設計方法；

　　(7)Petri網的仿真模型的設計方法。

　　另外，現(xiàn)實工程領域大多數系統(tǒng)是混雜系統(tǒng)[4]，既有連續(xù)變化的特征，又有事件驅動的特征，而且連續(xù)變量子系統(tǒng)與事件系統(tǒng)之間相互作用相互影響。從20世紀60年代，學界就開始了混雜系統(tǒng)的研究，目前已經取得了豐富的成果，涉及混雜系統(tǒng)的建模、分析、控制、調度和優(yōu)化等問題。其中，建模和分析方法對自動化專業(yè)知識體系的構建非常重要，事件驅動的思想能夠讓學生將控制理論與實際過程更好地建立聯(lián)系，因此在計算機仿真課程中，我們增加了對混合自動機和混合Petri網的介紹，并結合實例闡述如何給出混雜系統(tǒng)的數學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(tǒng)概念；

　　(2)混合自動機；

　　(3)混合Petri網；

　　(4)混雜系統(tǒng)的混合自動機建模方法；

　　(5)混雜系統(tǒng)的混合Petri網建模方法；

　　(6)混合自動機的仿真模型的設計方法；

　　(7)混合Petri網的仿真模型的設計方法。

　　二、計算機仿真實踐教學內容改革

　　計算機仿真是一門實踐性很強的課程，利用代碼將實際對象虛擬到計算機中，這就要求自動化專業(yè)的學生不僅要掌握知識概念，還要能夠編寫代碼用計算機實現(xiàn)抽象的概念。如果實驗課內容設計合理，可以很好地鍛煉學生解決實際問題的能力。鑒于自動控制原理大量內容屬于動態(tài)系統(tǒng)的分析方法，而仿真是分析系統(tǒng)不可或缺的手段，仿真實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驗項目對自動化專業(yè)的計算機仿真課程非常重要，圍繞自動化專業(yè)課程體系，我們擬設定如下實驗項目：

　　(1)二階電路的C程序仿真實驗；

　　(2)單容水箱的C程序仿真實驗；

　　(3)電機拖動控制系統(tǒng)的C程序仿真實驗；

　　(4)一階倒立擺的C程序仿真實驗；

　　(5)立體倉庫系統(tǒng)的自動機模型仿真實驗；

　　(6)立體倉庫系統(tǒng)的Petri網模型仿真實驗；

　　(7)Bang-bang控制液位系統(tǒng)的混雜自動機、Petri網模型的仿真實驗；

　　(8)反應釜復雜控制系統(tǒng)的Matlab仿真。

　　三、結束語

　　本文探討了自動化專業(yè)計算機仿真課程的教學改革問題，通過實踐改革，使教學內容更加符合自動化專業(yè)的課程體系。從前期的教學效果看，上述改革能夠激發(fā)學生的學習興趣，鞏固專業(yè)知識基礎，并且有效地提高了學生解決工程實際問題的能力。

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