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控制工程基础范文1
关键词：xPC；网络控制；滚珠丝杠伺服系统
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）09-0028-02
“控制工程基础”是机械类专业的一门重要专业主干课，它把控制论融入到机械工程领域，培养学生运用控制理论的基本原理来解决机械工程中实际问题的一门学科[1]。该课程的特点是理论性强、概念抽象，对先修课程的知识储备要求较高，主要涉及高等数学、大学物理、理论力学、电工学、机械设计等方面的知识，具有一定的深度和难度。使得学生在学习的过程中，感到难学、乏味，对所学内容不易消化、吸收和巩固，尤其对一些难点、重点内容，在有限的课时内无法实现内容扩展，因此在控制工程基础中合理融入Matlab软件，可以有效扩充教学信息，使教学过程生动形象，紧密联系工程实际，适应新形势下的教学要求[2-4]。
一、xPC系统介绍
xPC系统是MathWorks公司开发的基于RTW（Real-Time Workshop，RTW）体系框架的附加产品，该产品可将PC机转变为一个实时系统，用于产品原型的开发和测试。
采用2台PC机便可构成xPC的双机开发环境，其中一台PC机作为宿主机，另一台作为目标机。在宿主机上安装Matlab2010b用于控制系统设计。在使用xPC前必须安装一个语言编译器，选用Microsoft Visual Studio2010作为语言编译工具。xPC系统不需要在目标机上安装DOS、Windows、Linux等任何一种操作系统，用户只需用特殊的启动盘启动目标机，BIOS是xPC系统实时内核所需的唯一软件。
二、制作xPC目标启动盘
（一）制作软盘目标启动盘
可使用如下步骤生成对应于xPC目标环境的软盘目标启动盘。
1.启动Matlab，并在命令窗口输入如下命令函数：
xpcexplr
打开xPC目标环境设置界面。
2.单击Configuration，出现提示对话框，点BootFloppy标签；
3.将3.5英寸的软盘放入宿主机的软驱中，然后单击Create boot disk按钮；
4.关闭xPC目标环境设置对话框；
5.将软盘从宿主机中取出，放入目标机的软驱中。
（二）制作U盘目标启动盘
制作xPC目标启动盘――U盘的步骤主要有两步：第一，将U盘制作成DOS启动盘，通过从U盘启动的方式能使目标机启动到DOS环境下；第二，生成DOS载入器的目标启动盘。
为使目标启动盘启动到DOS，必须在启动盘上安装最小的DOS系统。因此，可采用专门的U盘DOS启动盘制作软件UltraISO。
1.插入U盘，运行UltraISO。
2.点击“打开”按钮，在弹出的对话框内选择映像文件MSDOS71.ISO，点“打开”载入文件。
3.在菜单栏点击“启动”选择写入硬盘映像。
4.在弹出写入对话框内确认“硬盘驱动器”一项是你插入的U盘后，选择写入方式：USB-HDD+。点击“写入”按钮。
5.在弹出的警告提示点“是”开始写入，片刻后显示刻录成功。
U盘DOS启动盘制作好后，将U盘插到目标机的USB接口上，启动目标机，并对目标机的BIOS进行相应的设置，使目标机从USB启动，若目标机能启动到DOS环境，则U盘DOS启动盘制作成功。
三、运动控制实验
宿主机和目标机通过以太网络连接后，不但增强了数据传输能力，传输数据速率最高可达10MB/s（串口通信速率最大为115kB/s），而且支持远距离通信，只需知道目标机的IP地址和正确设置网关，就可以实现设备的远程控制；同时一台设备可以对多台宿主机，实现滚珠丝杠伺服系统的网络控制[5-8]，由xPC宿主机-目标机组成的控制系统原理图如图1所示。
在宿主机和目标机上安装PCI总线型的以太网卡（与NE2000兼容），同时在目标机上安装NI6024E和NI6601运动控制卡。NI6024E控制卡将控制指令转换成模拟信号后输给伺服驱动器，由伺服驱动器驱动伺服电机实现小车的运动；同时NI6024E控制卡也可以将限位开关的电压跳变转换成数字信号输入到宿主机，而光电编码器的测量信号是经过NI6601读入宿主机，控制模型框图如图2所示。
在Matlab下建立滚珠丝杠控制系统模型如图3所示，通过RTW生成c代码，并将其下载到目标机中，用以对滚珠丝杠系统进行实时控制。xPC提供多种操作实时控制的方法，可以在宿主机上用Matlab的命令行，或者通过宿主机上xPC的远程控制工具（如：xpcrctool）进行实时控制，实验时采用xpcrctool对滚珠丝杠伺服系统进行远程控制，同时在线调节系统参数。
四、实验结果
根据图4所示实验控制系统框图，系统跟踪幅值为的S曲线，采用PD控制的实验跟踪曲线和参考曲线如图4所示，图中实线为参考曲线，虚线为系统跟踪响应，从图中可以看出系统能够快速跟踪参考曲线，实现精确定位。
五、结束语
基于Matlab/Simulink设计滚珠丝杠伺服控制系统，利用xPC进行实时网络控制，对系统进行了运动控制实验.实验结果表明，基于xPC的滚珠丝杠伺服控制系统具有快速性，实时性，易操作等特点，突破了传统的通过RS232串口线连接的空间限制，同时一台设备可以对多台宿主机，节省了空间，也进一步提高了设备的利用率。
参考文献：
[1]李大勇，林海鹏，等.“控制工程基础”课程教学模式的研究与探索[J].中国电力教育，2013，（29）：51-52.
[2]王伟，申爱明，等.MATLAB在《控制工程基础》课程中的应用[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2011，（02）：142-144.
[3]付会凯，杜川.融入Matlab的“机械控制工程基础”教学研究[J].牡丹江大学学报，2013，（05）：152-154+181.
[4]杨秀萍，郭悦虹，王收军.Matlab仿真在《控制工程基础》教学中的应用[J].制造业自动化，2011，（07）：58-60.
[5]吴浩，张峰，李小波.基于xPC的地铁TCU实时仿真测试系统设计[J].系统仿真学报，2007，（19）：765-775.
[6]张乐飞，刘利，王旭永.基于xPC实时控制的中空液压马达伺服系统的研究[J].液压与气动，2005，（6）：45-47.
控制工程基础范文2
关键词：控制工程；机械工程基础；教学改革
作者简介：张红莲（1965-），女，河北保定人，华北电力大学机械工程系，副教授。（河北 保定 071003）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0090-02
“控制工程基础”是机械工程系机械工程及其自动化专业各专业方向的一门主要专业基础课，该课程理论性和实践性都很强，具有重要工程应用意义。课程内容涉及数学物理、电气、电子、机械工程等多门学科的知识，而且比较抽象，是一门具有一定深度和难度的课程。下面结合教与学的过程，谈些思考和体会。
一、课程目标及存在的问题
1.“控制工程基础”课程教学目标
“控制工程基础”是一门综合性很强的专业基础课，课程的理论性和工程实践性都很强，同时，该课程也是普通高等院校机械类大多专业的必修课。华北电力大学（保定）机械工程系有的个专业方向都要求学生必修该课程。
通过学习“控制工程基础”课程，学生能清楚自动控制系统的基本结构和工作原理，掌握自动控制理论在机械工程中的应用；学会分析机械工程系统的性能，掌握设计和校正系统的基本方法；培养学生分析问题和解决问题的综合能力，为进一步学习专业课以及毕业后从事专业工作打下良好的基础。
2.课程教学中存在的问题
由于“控制工程基础”这门课程的理论性强，内容偏抽象，涉及数学知识广泛，同时又具有很强的实践性，涉及多门学科知识，就要求学生在学习这门课程时，不仅具备扎实的高等数学、工程数学等相关课程的知识，还要对涉及的多门学科有必要的了解。但是由于学生对相关基础知识掌握不牢固，对学科交叉的内容理解不够，导致对“控制工程基础”课程学习存在较大困难。结合教学过程，将存在的问题归纳如下：概念抽象，学生难以理解，理论内容枯燥，与实践联系不紧密；学生综合分析问题、解决问题的能力不够，需要提高；学生的学习目标不明确，学习积极性不高，课堂学习状态被动，缺乏学习主动性；由于专业方向分流，几个专业方向的学生学习效果差别较大，这门课的通过率比其他课程的通过率低。
鉴于以上问题，为了提高教学效果，培养学生的分析问题和解决问题的综合能力及创新实践能力，在分析了“控制工程基础”课程特征的基础上，从教学内容、教学方法、实践环节几方面进行了改革与探索。
二、课程的改革与探索
针对“控制工程基础”课程理论性强、概念和基本理论抽象的特点和学生工程数学知识欠缺、不同专业方向学生的差异以及课程内容多学时少等问题，从以下几方面入手：
1.教学内容及教材改进
总结了多年的教学实践和教学反馈，调整了内容，编写了机械工程类适用的《机械控制工程基础》教材，主要内容有：
第1章绪论，明确学习目标，通过工程实例，叙述了控制系统的基本概念及控制工程的发展概况，使学生对该课程有全面的了解。
第2章是拉普拉斯变换，这是整个课程的数学工具，是学习“控制工程基础”课程的基础。但在原来的教材中，这部分作为附录，而不进行课堂教学，学生课下自学，结果是学生不重视。又由于工程数学这部分学生没有学过，基本的变换性质不清楚，影响了对整个课程的学习。因此，教师安排2学时的授课时间，通过实例学习拉普拉斯变换，为学生学习后边各章节打下良好基础。
第3章是物理系统的数学模型及传递函数，本课程以机电自动控制系统作为主要研究对象。首先要建立系统的数学模型，以便从理论上对控制系统进行定性分析和定量计算，这是控制工程的基本方法。传递函数是在拉氏变换基础上建立的一种常用的数学模型，是极其重要的基本概念，是系统分析、研究与综合的有利工具，更是经典控制理论的基础。一个实际的系统，建立了数学模型，就可以用适当的方法对其性能进行全面地分析和计算。对于线性定常系统，常用的工程方法有时域分析法、根轨迹法和频率分析法。
第4章是控制系统的时域分析。根据系统的微分方程，以拉普拉斯变换为数学工具，直接解出系统的时间响应，然后根据响应的表达式及其描述曲线来分析系统的性能，如稳定性、快速性、稳态精度等。这样，学生通过对系统进行时域分析，可以直观简便地了解系统响应的全过程，掌握系统时间响应的全部信息。但是时域分析法在实际应用时常会遇到一些问题，比如复杂系统中存在难以用数学模型描述的元部件，而频域分析法能解决这些问题。
第5章为控制系统的频域分析。这种方法以正弦输入信号的频率为变量，在频率域内通过研究系统的频率特性及其图形来分析系统性能。它是一种经典工程实用方法，可方便地用于控制工程中的系统分析与设计，频域分析法是经典控制理论的核心，也是教学的重中之重。
第6章是系统的稳定性。稳定是控制系统正常工作的首要条件，也是控制系统的重要性能，因此，必须要分析系统的稳定性，并提出确保系统稳定的条件。这章主要研究线性定常系统的稳定性判据及其应用，以及提高系统稳定性的方法。这一章是前几章内容的综合应用，要求学生能够把前边的知识点贯穿起来，提高综合分析问题解决问题的能力。
第7章是根轨迹法。这种方法不直接求解特征方程，而是在[S]平面上由开环零极点确定闭环极点，将系统的某一参数与闭环传递函数特征根的关系描述在一张图上。由于可以利用计算机进行作图，简单实用，所以广泛地应用在控制工程中，并成为经典控制理论的基本分析方法之一。掌握了前面控制系统几种基本方法后，就可以对控制系统进行定性分析和定量计算。
第8章是控制系统的校正，通过这一章，学生能学会如何根据系统预先给定的性能指标，去设计一个能满足性能要求的控制系统。
鉴于这门课程的实际学时数，第7章根轨迹法和第8章控制系统的校正只作简要介绍，要求学生对这两章有个初步了解，对“控制工程基础”这门课程具有系统认识。其他章节都分配相应学时重点深入地教学，借助多媒体现代教学手段来解决内容多学时少的矛盾，利用课堂教学和课下辅导的方式提高教学效果，解决“课程难学”的问题。
2.教学思路的更新
从“控制工程基础”课程体系和内容的系统性出发，从整体上把握课程的教学脉络，使学生对这门课程形成整体的构架，对知识融会贯通。
（1）突出基本概念和基本理论。在“控制工程基础”这门课程中，每一章都提出了一些基本概念，这些基本概念之间又相互关联，串联起来就形成了本课程的知识要点，进而形成系统理论，必然是学习理解的重点。对基本概念和基本理论的思考和掌握，有助于学生养成科学的思维习惯，提高其分析问题和解决问题能力。在讲授过程中除让学生对课程中概念本身的内涵与外延认真理解外，还要让其注意体会每个概念在整个课程理论体系中的作用。因此，针对学生在学习基本概念和基本理论过程中出现的问题，分析原因并提出相应的解决办法，以实现本课程的教学目的。
（2）建立不同分析方法之间的相互联系。对于一个控制系统，稳定性、准确性、快速性是基本要求。其中稳定性是首要条件，它是系统性能的重要指标，贯穿了时域分析和频域分析方法的始终，也是系统综合设计和校正要满足的性能要求。在课程的教学中，以稳定性、准确性、快速性为主线，建立各种系统分析与设计方法之间的联系，有助于对课程内容的理解和掌握，理清各章节之间的逻辑关系。
先通过具体实例，例如以机床运动控制系统为例，来说明对于一个控制系统的分析和设计。首先，必须掌握自动控制系统的基本概念，建立系统的数学模型，才能进行理论分析。而最基本的数学模型是微分方程，但高次微分方程求解较为复杂，需将微分方程转化为代数方程，这就需要进行拉普拉斯变换，大大简化了求解过程，进而得到系统的传递函数。然后，在传递函数基础上，对系统进行分析。常用的分析方法有：时域分析法、频域分析法、根轨迹分析法以及相应的性能指标。这样，一方面，有了系统的性能指标，就能够对系统的稳定性和准确性进行分析判断；另一方面，也可以根据给定要求的性能指标，得到理想的控制系统，从而对原有的控制系统进行综合和校正。这样抓住了稳、准、快这条主线，就理清了各章节之间的逻辑关系，该课程的内容就能够顺利地衔接起来。例如对于稳定性的问题，就可以从多个方面、多个角度来分析判断，可以求解微分方程，可以求闭环特征根，可以用根轨迹法，可以用劳斯判据，可以用奈奎斯特判据等方法，这样自然对这门课程的系统性有了明确认识。
3.教学手段的改进
“控制工程基础”课程是机械工程及其自动化大专业各专业方向都必修的专业基础课，具有较强的理论性和实践性，涉及的知识面宽，包含的信息量大，内容又比较抽象。由于课程内容多课时少，另外，机械类学生工程数学知识以及相关学科的知识欠缺，必须改革教学手段，充分利用现代化教学工具，利用计算机仿真来辅助教学，才能实现高效的课堂教学，使学生收获更多知识。针对不同的专业方向，如，制造和设计、机电和物流、输电工程专业方向，采用分班教学，联系本专业方向的实际应用，将教学内容进行调整。同时，采用计算机多媒体辅助教学与传统的教学模式相结合，在有限的课时内增加了信息量，使枯燥、抽象的理论变得形象和具体。教学中还引入了软件Matlab/simulink，开阔学生的视野。例如时域响应曲线、频域的幅相曲线及对数幅相曲线的绘制，为了提高课堂效果，达到师生互动，教师首先在黑板上画出大致曲线，帮助学生理解，然后利用多媒体，用编好的程序或建立的仿真模型，在屏幕上精确地绘出相应的曲线，并改变系统的参数，再次绘图显示，让学生进行分析比较，得出结论。这样提高了学生的学习兴趣，激发了他们的求知欲，大大提高了教学效果。
4. 加强实践环节
注重实践教学环节，加强控制理论的工程应用。“控制工程基础”课程的理论性强，在理论讲述中，学生未免感觉“空、虚”，因此在教学过程中，要注重实际，结合具体生活和工业生产实例，使学生的学习目标明确，知道控制系统在生产生活中的应用无处不在。这样学生不仅提高了学习兴趣，也更深刻地理解了理论知识。同样，该课程的应用性也很强，必须利用实践环节将理论应用到实践中。课程设置了时域和频域的相应实验，一方面，利用自动控制实验箱，让学生搭建典型环节和典型系统，输入不同的典型信号，通过示波器观察系统的响应曲线。另一方面，将实验曲线和Matlab/simulink软件仿真出来的理想波形进行对比，分析实验结果，得出结论。在课程教学的同时，注重加强对学生综合实践能力的培养，利用开放的实验室，充分发挥学生的主动性，让学生设计完成自动控制系统的相关课题，还结合Matlab/simulink软件进行控制系统的仿真，使学生感到课程的“真、实”，提高了他们综合分析问题解决问题的能力，做到学有所用，为他们的专业学习以及将来工作打下坚实的基础。
控制工程基础范文3
关键词：能力培养 形成性评价 教学环节
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0148-01
根据新时期国家对高等教育的新的要求，为进一步深化本科教育教学改革，提高本科教育教学质量，大力提升人才培养水平，重庆大学机械工程学院进行了机械学科创造性教育教学模式综合改革。综合改革的核心是构建“以能力培养为核心，综合评价为导向，小班上课为保障”的创造性教育教学新模式。通过综合改革，期望能培养学生各方面的能力，提升学生的综合素质[1]。
控制工程基础是机械类专业的专业核心课程，然而又是一门理论性与综合性很强的交叉学科，课程内容较为抽象，学生掌握并不容易。此外，该课程教学活动中存在学时紧、内容多的矛盾[2]。因此，如何在有限的教学时间内开好该课程是急需解决的问题。
1 主要思路
以往的课程改革，往往是从知识传授方面进行，探讨如何更好的将课程的知识点传授给学生。随着控制科学的发展，课程的知识点逐渐增多，然而学时却不能增加甚至会减少，这显然存在矛盾。因此我院提出了新的改革思路，其目标不仅仅是改善知识传授，更重要的是全面的提升学生能力。
经综合考虑，选定了机械类的专业核心课程群进行综合改革试点，将所需要重点培养的能力分配到专业核心课程群中，构建专业核心课程群能力培养矩阵。其中控制工程基础课程在专业核心课程群能力培养矩阵中重点需要培养学生的自主学习能力和解决复杂问题能力。
2 具体措施
2.1 以能力培养为核心，设计课程教学环节
按照机械专业核心课程群能力培养矩阵要求，控制工程基础课程重点需要培养学生自主学习能力以及解决复杂问题能力。为培养这些能力，主要设计了如下的教学环节：
课堂讲授环节。此环节为传统的教学环节，改革前基本上占据了整门课程学时的90%以上。改革后仅要求教师针对课程的重要知识点进行讲授，要求课堂讲授环节控制在总课时的50%以下。
自学环节。为培养学生的自学能力，同时有效的解决课程知识点增多与课时不增反减的矛盾，需要安排学生进行有计划的自学。增加自学环节后，增加了课程的学业挑战度，培养了学生的自学能力。此外，许多简单的知识点无需在课堂上进行讲授，使得其他能力培养环节在课堂上进行实施成为可能。
专题作业及其他讨论环节。根据课程要求，布置几组专题作业，学生可根据自己兴趣自选一组，学生须充分运用课程所学内容完成该专题作业。同时，安排课堂时间进行专题讨论，教师需引导学生的讨论，并进行及时评价。专题作业的目的是锻炼学生使用所学知识，解决一些综合性的问题，从而锻炼其解决复杂问题的能力，以及沟通与交流的能力。
2.2 以综合评价为导向，改进课程的评价方式
传统的考核方式为期末考试，对于以能力培养为核心的教学模式，仅仅使用考试的方式进行评价，显然具有局限性。因此，我们提出了形成性评价与终结性评价相结合的综合评价方式。所谓形成性评价方式，主要是指在实施课程教学环节的过程中进行评价。终结性评价即传统的期末考试。其中行成性评价占比需在60%以上，这样就可以充分调动学生平时的学习积极性，避免期末突击等顽疾，保证课程各教学环节的有效实施。
为了考察课程各个课堂教学环节对学生达到课程培养要求的效果，将二者对应起来设计了课堂教学环节效果评价表，对能力的综合性评价方法进行了探索[3]。如表1所示，评价表中每个单项的评分为0～3分（对应效果为：无，弱，一般，好）。通过初步调查并对评价结果进行统计，得出单项的平均分及各行各列的总分平均分（取整数）。
初步调查结果显示，目前设置的课堂教学环节，总体上能较好的完成课程的要求，但小组交流环节对于课程的贡献度相对较低，应该加强引导，进行完善。
2.3 以小班上课为保障，保证各教学环节的有效实施
显然，以能力培养为核心的教育教学改革，对教师提出了更高的要求，需要教师能够设计合理的教育教学环节并不断完善，并建立科学、公平公正的评价方法。但是以能力培养为核心的教学改革对于教学资源的要求也很高，很难想象一个100人左右的大班能进行有序有效的课堂讨论。因此，我院制定了小班上课的教学安排，通过小班授课，保证各教学环节能有序有效的进行。机械控制基础课程也进行了小班授课的试点，通过教学实践，小班授课的教学效果明显优于大班上课班级。
3 结语
介绍了我院机械学科创造性教育教学模式综合改革基本情况，结合控制工程基础课程，阐述了改革的基本思路和具体措施。根据课程实际设置了课堂讲授，自学环节，专题作业，课堂讨论等教学环节，再采用教学环节与课程要求对应的评价方法进行能力达成的综合性评价。初步研究表明，目前设置的课堂教学环节，总体上能较好的完成课程的要求，但小组交流环节对于课程的贡献度相对较低，应该加强引导，进行完善。该评价方法基本反映了教育教学环节与能力达成的因果关系，但要通过该评价方法来研究教育教学环节与能力培养的基本规律，还需进一步细化和完善。
参考文献
[1] 李良军，严兴春，易树平，等.工程教育专业认证背景下本科毕业生基本要求分析与衡量――以欧美国家的本科毕业生基本要求为鉴[J].高等建筑教育，2013，22（4）：27-33.
控制工程基础范文4
摘要：将双语教学和翻转课堂模式引入“控制工程基础”的教学过程，探讨教学方法并分析实践结果。双语教学适合采用小班授课的方式，将英文原版教材、英文课件和英文微课作为主要资料；课堂研讨与小组项目作业是翻转课堂实践的重要形式。
关键词：控制工程基础；双语教学；翻转课堂
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）50-0083-02
《控制工程基础》是机械工程专业的主干课程，目的在于培养学生建立控制系统数学模型和系统动态性能分析的能力。它是机电专业的基础课程，如果能够良好地掌握课程中的英文词汇和知识点的英文形式，必将有利于机电专业其他英文资料的学习，实现课程的国际化对接。一些控制工程基础的双语教学改革被开展，例如：从理论教学、实践教学和课程考核形式三方面进行了探索，提出了在理论教学中增加机械工程案例教学，在实践教学中采用实物器件与软件相结合的方式[1]。探索了双语课程的师资水平、授课材料和教学方法等，分析了不同阶段中英文授课和学生作业的中英文所占比例[2]。翻转课堂（Flipped Class Mode，FCM）[3]是近年来在世界各国兴起的一种教学模式，在翻转课堂中，课堂时间主要由实验和课内讨论等活动所填充，而传统的课堂讲解则通过微课等形式在课外时间完成。把翻转课堂模式引入控制工程基础的双语教学，教师进行知识点概要讲解，学生在课外根据微视频进行自主学习，课堂上教师与学生基于案例进行讨论和交流，开展翻转课堂双语教学实践。
一、课程教学存在的问题
1.内容抽象，部分知识点难以理解。控制工程基础课程包含的内容较多，包括系统动态数学模型、系统时间和频率特性分析、系统稳定性分析、系统相对误差分析和系统综合与校正等，是一门综合性和理论性很强的课程。一般开设于大三上学期，内容包含很多较难理解的概念、数学公式、理论推导和复杂图形等。学生如果对基本知识掌握不牢固，就会感到该课程学习困难。
2.教师单向传授知识，学生学习兴趣低。由于学时短和教学任务紧凑，控制工程基础课堂经常采取讲授教学模式。虽然教师授课和学生听课是我国教育界普遍采用的教学模式，但是，这种单向的授课方式无法提高学生的知识应用能力，导致学生探索和发现问题的能力较弱；而教师尝试改变教学模式，通常需要扎实的知识基础和付出多倍的备课时间，投入较大。
3.专业课程的国际化对接能力弱。课程国际化是拓展学生国际视野的重要方式，但我国目前高校课程缺乏国际化。在全中文的专业课教学中，学生很少能够了解专业学术英语，不能及时了解国外先进的工程理念和前沿技术的发展，缺乏与国际的接轨；且某些高校的研究生招生考试中指定的控制工程基础专业课教材为英文教材，全中文教学不利于学生的深造与个人发展。
二、课程教学改革的途径
1.课程人数设置。上课人数对于翻转课堂具有重要影响，翻转课堂适合采用小班授课。采用层次型班级开课模式，即开设1―2个小班，每个小班人数限制在20―30人左右，进行翻转课堂双语教学。另外，开设1―2个60―90人的班级，以中文教学为主，配合少量双语教学。学生英语水平是英语授课一个关键要素，应选拔英语水平较高的学生进入小班授课，可以将雅思或大学英语四、六级等作为选拔标准。注意，分层次专业课授课仅是在双语教学准备不太充分的情况下，作为试点和过渡的一种形式。经过几轮授课，待双语课程建设与教师队伍建设完善之后，应实施全面的翻转课堂双语教学，充分体现教育公平。
2.翻转课堂实施形式。翻转课堂包括课外和课堂两个环节。在课外环节，教师根据教学内容抽取和总结出重要的知识点，依据知识点制作成微视频和设计课前练习题，学生根据微视频进行独立自主的学习，并完成相应的练习题。课堂环节主要包括教师讲解、师生互动和学生小组合作。针对控制工程基础，可在每章抽取3―5个核心知识点，教师通过实例、理论、应用和启发思考题等，把知识点讲透，为学生的课外自主学习提供基础。
3.双语教学的教材选用与课件形式。实行双语教学首先要选择一本经典的英文原版教材。英文原版教材信息量大且内容繁多，而中文教材则相对简练，为了充分发挥两种教材各自的优势：（1）选用英文教材作为主讲教材[4]，提炼英文教材中的知识点，配合英文多媒体课件，在课堂上进行知识点的概要性讲解和案例研讨，学生必须在课外借助微视频等资料进行知识点的自主学习；（2）选用中文经典教材作为参考书，且中英文教材的习题可配合使用；（3）多媒体课件采用全英文的制作方式，简练展示关键的专业词汇及相关定义。
4.控制工程基础的实验。控制工程基础的实验教学内容包括典型系统时间响应、二阶系统频率响应和控制系统校正。实验是理解控制原理的一种直观形式，而软件实验有助于课堂讲授和学生上机操作仿真。通过Matlab软件可以有效简化实验教学，采用Matlab可以使知识点生动形象地表示出来，有利于学生直观清晰地理解和掌握抽象难懂的知识点。
三、教学实施效果的讨论
1.课程网站平台有助于推动翻转课堂双语教学的实施。课程网站可以划分为用户模块、交流学习模块、资源模块、监督模块等，例如，在资源模块中，学生可以找到教学微视频、教学课件、课程习题、课程优秀文章等资料。课程网站平台是教学资源的存储体，表现在学生可以通过电脑、智能手机等途径获取微视频资源；课程网站中的留言板、学生问题和教师解答资源形成了一种知识库，可以对后续年级的专业课学习提供良好的借鉴。
2.微视频在翻转课堂教学中直接影响学生课前学习的效率与积极性。教师根据课程教学目标和内容以及参考教材，抽炼和总结出每章节必须掌握的核心知识点与难点，对知识点相关内容进行整合简化。需要讲解的教学内容可以采用公式、文字PPT，配合动画或者视频播放的形式，丰富微视频的效果以避免视频枯燥。每个微视频包含1个知识点，时间大致在8―15分钟左右。在微视频授课中，对于某一个知识点尽可能从多角度讲解，这样有助于避免知识的单调性。例如，讲解控制系统稳定性时，教师除了讲解通过理论计算来分析控制系统的稳定性以外，也可以引入基于Matlab和LABVIEW的实验，这样既扩大了学生的知识面，也可以调动学生对探索未知知识的兴趣。
3.翻转课堂的专业课双语教学要增加课堂研讨和小组项目作业的环节。根据控制工程基础内容，设计典型案例，建立案例库，使用生动、形象的案例调动学生课堂研讨的积极性。要改变学生课堂参与和活跃度低的现状，仅靠知识点提问是不够的，必须通过一些实际控制系统的分析、设计案例，来体现知识点在实际中被运用的情况。另外，小组项目作业也是一个非常重要的环节，设置4―6人的小组，以章节为单位给每个小组设计不同的协作作业。小组成员在课后时间通过资料查找、讨论分析，完成项目作业并形成PPT资料。各小组在课堂上进行项目作业汇报，形成各小组之间相互学习和竞争的效果。教师要注意小组项目作业的合理的难度和工作量，并把个人完成情况反映到学生的平时成绩中。
参考文献：
[1]李泽，杨歆豪.“控制工程基础”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2014，（2）：109-110.
[2]刘天宇.现代控制工程双语教学探索[J].高教学刊，2015，（12）：40-41.
控制工程基础范文5
建筑基础工程勘察、施工加强对基础工程质量的控制与管理是十分必要的，基础工程质量的低下，会造成建筑物的倒塌事故，严重的还会影响到整个建筑工程的质量状况，导致建筑工程生产周期长，易受气候影响。为此，分析了影响施工现场基础工程质量控制的因素，并具体提出了施工现场基础工程质量检查的具体方法，阐述了尽可能避免造成重大的人员伤亡和经济损失的方案。
关键词：
建筑工程;基础工程;施工;质量
中图分类号：
TB
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2014）24-0214-02
传统的以工程规范检验为主，质量管理、安全管理和生产管理内容构成了“工程产品”形成过程中重要的管理体系，但是传统的施工管理方案很难适应现代工程施工的复杂性与动态性。工程质量控制是一项复杂的系统工程，建筑工程项目形体庞大、复杂多样，材料品种众多，不能移动。质量不合格的工程势必要造成重大的人员伤亡和经济损失，严重时还会造成建筑物的倒塌事故，由此，施工项目尽可能的避免“后验”式质量控制管理模式，才可能取得良好的控制效果。
1 基础工程施工质量控制概述
1.1 质量、安全与生产的关系
在管理方法上质量、安全与生产（施工）有很多共通性。核心内容都包括了为了提高产品的安全性，减少质量责任，识别和重视产品质量的安全问题。并且他们构成三位一体的关系。例如，在ISO9004要求，影响施工质量的因素有偶然性因素和异常性因素，力求使质量责任风险降到最低程度，减少质量责任事故。ISO9000规定的质量体系中，有不少包含或涉及安全的问题;施工现场基础工程质量的控制管理，应同安全管理与施工管理紧密结合起来。
1.2 施工质量的构成与影响因素
工程项目建设则是通过一道道工序来完成的。工程的施工质量是一个重要环节。工程实施的各个阶段和环节都对工程质量发生影响和作用，那些凭借一定手段或经验完全可以发现与消除的因素。如施工工艺编制不合理，操作者不按技术规程或施工程序施工，原材料材质不合格，尺寸超过允许偏差，施工设备、检测器具不符合规范要求等，作业环境不符合工艺要求叫做异常性因素，可概括为以下5个方面：施工机具的因素;施工工艺的因素;人的因素;材料、构件、配件的因素;工作环境的因素。异常性因素的构成很复杂，必须要予以避免。采取包括设计质量、施工质量和检验质量等措施。
2 基础工程质量控制的原则
根据建筑施工的特点，分部工程质量、单位工程质量的系统控制过程也是一个由对投入原材料的质量控制开始，为了确保合同、规范所规定的质量标准的实现。施工现场基础工程质量控制的原则质量控制即按照计划和质量改进的要求，采取一系列检测、试验、监控措施、手段和方法，在控制过程中，应遵循以下几条基本原则：
坚持贯彻科学、公正、守法的职业规范;坚持“以预防为主”的原则;坚持“质量第一，用户至上”坚持质量标准、严格检查，一切用数据说话的原则;充分发挥人的作用的原则的原则。
3 施工现场基础工程质量控制的过程
质量控制是从工序质量到分项工程质量，直到完成工程质量检验为止的全过程的系统过程。显而易见，建筑工程项目是由分项工程、分部工程和单位工程所组成的。
4 施工现场基础工程质量控制要点
4.1 审核有关技术文件、报告或报表
项目经理应负总责主要内容包括：审核有关施工机械设备、检测试验仪器的相关合格证件审核施工组织设计、施工方案、施工方法和技术措施;审核有关施工安全技术措施。审核有关材料、半成品的质量检验报告;审核开工报告，并经现场核实;审核设计变更、修改图纸和技术核定书;审核有关工序交接检查，分项、分部工程质量检查报告及相关证实资料;审核反映工序质量动态的统计资料和控制图表;审核有关技术资质证明文件对技术文件、报告、报表的审核是对工程质量进行全面控制的重要手段，各相关部门应恪守各自的职责做好本项工作，确保控制有效。
4.2 现场质量检查控制
（1）开工前检查。
开工前需要检查工序交接以及是否具备开工条件，应与国家或合同规定的验收标准、检验频率和检验方法应与技术规范规定的施工方法和工艺流程相协调;巡视检查对施工操作质量应进行巡视检查。为了使下道工序能顺利展开。凡工序检查不合格，必须采取措施，使其达到合格要求后，开工后能否连续正常施工，能否保证工程质量。在自检、互检的基础上，还要组织专职人员进行工序交接检查，以确保工序合格，与合同图纸和工程量清单的分项所含内容相一致;工序检查宜采用框图的形式，查记录、报表、证书等相配套。以便直观并应与相应的检检验相配合;工程的质量控制指标及检查频率和方法是否明确;工序交接检查应建立制度化控制，工程实施计划和施工方案是否确定;对于关键工序或对工程质量有重大影响的工序，材料、机械、设备、劳力及现场管控人员是否落实到位;检测仪器是否备齐并可靠有效。
（2）分项、分部工程完工后的检查。
为了确保控制不发生损坏、变质等问题;检查机械设备的技术状态，以确保其处于良好的可使用状态。应按规定程序和要求，其控制的具体要求是：汇总各道工序的检查记录及测量和抽样试验的结果，再提出交工报告。
必要时还应进行追踪检查，当分项、分部、单位工程完工后，自检人员应再进行一次系统的自检，经检查认可并签署验收记录后，才允许进行下一工程项目施工。
5 现场质量检查控制的方法
5.1 测量
为了确保测量的成果符合精度规定要求，必须要取得监理工程师的认可。测量包括的内容很多是质量控制必不可少而又十分重要的手段，如果测量是现场控制，还需要各分项工程、分部工程、单位工程、工程段落或总体工程项目中的中间交工和竣工验收时的测量检查等。如高程、尺寸及其线型的测量，定线控制测量，施工放线测量，控制工程位置。
5.2 试验
为了对各个工程项目的材料、配合比、强度等进行有效控制，试验包括的内容很多，如使用功能如平整度、抗滑能力等达到规定要求。各项工程的物理、化学及力学性能。
5.3 分析和观察
观察的主要目的是发现问题，及时进行控制纠正。检查操作程序或操作方法是否符合规定要求，分析是为了解决问题和偏差控制施工的质量、进度等，发现问题，找出原因，对施工现场所展开的施工活动情况及有关收集得到的数据，并在此基础上提出应采取的有针对性的措施。
对施工现场所进行的施工活动进行全过程或部分关键过程（如全工序或工序中的某一关键环节）进行观察。
5.4 监督
各部人员应对所属工作任务负责，施工单位应建立岗位责任制对实施性施工组织设计在实施中的技术上全面负责，确保层层监督，作为施工单位还应根据合同规定，积极主动配合和支持监理工程工作，对质检工作应加大力度检查和监督。总工程师（或主任工程师）应检查和监督各施工队、实验室，技术人员所负责的工作，特别是以确保工程质量。服从政府监督部门的管理。
6 结论
任何偏颇都会带来质量的隐患，建筑工程现场施工质量控制方法是一个综合的系统工程，工程质量控制管理从施工准备、施工过程中和事后质量控制三个环节加以控制，目的是保证工程质量、安全和生产管理构成工程施工过程中重要的管理体系。防止质量事故的发生。只要措施得当、方法可行，质量控制是完全可以达到的。
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控制工程基础范文6
关键词：:设计阶段;工程造价;成本控制
中图分类号： TU723 文献标识码： A 文章编号：
在建筑行业的产业链中，设计阶段前承决策阶段，后启施工阶段。拟建项目一经决策确定后，设计阶段就成为工程造价控制的关键阶段。设计质量、深度是否达到国家标准、功能是否满足使用要求，不仅关系到建设项目一次性投资的多少，而且影响到建成交付后经济效益的良好发挥，如产品成本、经营费、日常维修费、使用年限内的大修费和部分更新费用的高低。设计阶段进行造价控制是充分体现了事前控制的思想。
一、工程造价和建筑结构设计的概念
中国建设工程造价管理协会学术委员会朱思义先生于 1994 年给工程造价下了定义，即“建设工程造价，是完成一项建设工程所需花费(预期花费和实际花费)的费用总和，它包括建筑安装工程费，设备、工器具购置费用，其他费用等。其中多数是以价格为基础构成的。”他还认为“建安工程造价是建设工程造价中的建筑安装工程费用。在涉及承发包的关系中，它与建安工程造价同义。”并指出“工程造价、造价系通称、泛指，在不同的场合，含义不同。它可以指建设工程造价或建安工程造价，也可以指其他相应含义”。
建筑结构设计是建设项目进行全面规划和具体描述实施意图的过程，是工程建设的灵魂，是科学技术转化为生产力的纽带，是处理技术与经济关键性环节，是具体实现技术与经济对立统一的过程，是确定与控制工程造价的重点阶段。结构设计以充分实现建筑设计方案为目的，严格遵守设计规范，保证结构安全为己任，在实施过程中优化设计节约造价把设计师的构想变为可施工的蓝图。
二、建筑结构设计与工程造价的关系
工程建设过程包括项目决策、项目设计和项目实施三大阶段。进行投资控制的关键在于决策和设计阶段，而对项目作出投资决策后，其关键就在于设计。
1、设计方案直接影响投资
据研究分析，设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的 1%不到，但正是这少于l%的费用对投资的影响最高却达到 75%，在单项工程设计中，建筑和结构方案的选择及建筑材料的选用对投资都有较大影响。如结构设计中基础类型的选用，结构形式的选择，对于结构规范的理解应用等都存在着技术经济分析问题。
2、设计方案影响经常性费用
建筑结构设计不仅影响项目建设的一次性投资，而且还影响使用阶段的经常费用，如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修费等，一次性投资与经常性费用有一定的反比关系，但通过建筑结构设计人员努力可找到这两者的最佳结合，使项目建设的全寿命费用最低。
3、设计质量间接影响投资
据统计，在工程质量事故的众多原因中，设计责任占 40.1%，居第一位。不少建筑产品因设计时功能设计不合理，影响正常使用;有的设计图纸质量差，专业设计之间相互矛盾，造成施工返工、停工现象，有的造成质量缺陷和安全隐患，给国家和人民带来巨大损失，造成投资浪费，工程造价提高。
三、建筑结构设计阶段工程造价控制及优化方法
1．树立建筑设计过程中的“成本控制意识”
由于长期计划经济的影响，造成部分设计工作者重视设计技术的先进性，而轻视了经济合理性，留有较明显的计划经济色彩；另一方面，现行的设计收费标准一般是以工程造价为取费基数，对设计中造成的浪费缺乏明确标准和控制措施，不带任何经济责任。致使部分建筑设计人员在建筑设计中一般都比较注重设计产品安全实用、技术先进，强调设计的产值，而对设计产品的经济性重视不足。
随着市场经济的发展，建筑设计走向市场化，设计费由政府拨款制改为实行向建设单位收取的设计收费制，设计单位已转变为自主经营、独立核算、自负盈亏的企业。在这种环境下，建筑设计必须尽可能满足建设单位的“需求”，势必出现部分建筑设计人员为了创作方案中标，设计作品盲目迎合建设单位“需求”的现象。从而造成设计产品的经济性的不合理。
如何解决设计产品经济性的偏颇问题，作者认为：一方面，建筑市场应建立建全建筑设计索赔和设计监理制度，完善详尽合理的管理机制，建筑设计的技术性和经济性才会真正有所保障。另一方面，设计单位内部应实行承包制度或奖惩制度，把建设项目的投资效益直接与设计人员的切身利益结合起来，使建筑设计工作者真正树立建筑设计过程中的“成本控制”意识，时时考虑降低工程造价，才能达到建筑设计成本控制的最优效果和最终目的。
2．完善限额设计，实现动态管理模式
根据“限额设计”的要求，必须按照批准的可行性研究报告及投资估算来控制初步设计，而后依据批准的初步设计总概算控制施工图设计，在保证达到使用功能的前提下，再进行分配的投资额度设计，严格控制技术设计和施工图设计的不合理变更，保证投资额度不超限。限额设计在一定阶段和一定程度上很好地解决了建筑设计的技术性与经济性相结合的问题。但其也存在着一定的不足。主要表现在：其一，多数的限额设计均在初步设计后确定，失去了成本控制的主动性；其二，过分强调限额设计，使价值工程原理受到极大限制，同时限制了设计人员的创造性；其三，强调一次性投入，对项目建成后的维护使用费，项目期满后的报废拆除费用考虑较少。其四，随着建材、设备不断更新，价格不断变化，而定额调整相对滞后，势必对工程造价的约束力相对降低。为此，作为建筑设计工作者必须通过收集、积累造价资料，为工程造价的动态管理提供条件。建立造价资料积累制度，实现工作的标准化、规范化；要建立计算机动态管理系统平台，及时将市场信息、工程进展、投资情况输入系统，利用系统缩短各种与成本控制相关的工作流程，掌控投资额与目标值对比情况，以便采取相应的措施，将投资控制在目标值以内，从而形成建筑设计成本控制动态管理模式。
3．合理的设计周期是设计阶段成本控制的保证
在建筑设计阶段，确立一个科学、合理的工程成本，需要技术与经济相结合的设计理念。运用价值工程原理，在各个设计阶段都要进行多方案比较、论证，才能最终形成在技术上先进经济上合理的最佳方案，这就需要足够的时间作保证。而当前一些建设单位视建筑设计工作为简单的劳务性工作，在短期利益的驱使下，只求速成，给定的设计周期十分仓促。因此，建筑设计阶段需要一个合理的设计周期，这应引起建设单位足够的认识，也是建筑设计工作者必须争取的设计条件。只有具备科学合理的设计周期，才能保证设计成果的准确、安全和经济，从而达到科学、合理成本控制的最终目的。
4．建筑方案的选择与优化是成本控制的关键
建筑方案的选择与优化对建筑设计阶段造价控制意义重大。为此，建筑设计方案要尽可能的细化、优化，具有一定的深度。对不同的设计方案要缜密进行比较和论证，确定切实可行，技术性与经济性相结合的方案，有效地在建筑设计阶段控制工程成本。在方案优选过程中要广泛运用价值工程原理。兼顾功能、成本，保证必要工程费用，消除不必要功能费用，力求以最低的寿命周期、成本费用，实现必要的功能，提高产品价值。要着重于对质量、成本影响较大的因素进行研究，将技术问题和经济问题有机结合。应根据项目实际情况，通过功能系统分析、成本分析，最后经过价值分析得到价值系数，确定最优方案。可见，最优方案的确立是工程成本控制的关键环节。
结语
设计是工程建设的灵魂，对于工程造价的控制已经越来越引起研究者的重视，设计阶段的造价控制起到指导性、决定性的作用。设计阶段中不确定因素最多，设计者的灵活机动性最大，其设计方案的选择对工程建设投资影响最强，对工程项目建成后的运行效果影响也最大。由于本人的知识水平、研究视野以及资料素材的限制，论文的研究内容还存在诸多不够完善的地方，还望给予指正。
【参考文献】
[1] 史有涛. 论结构优化设计. 建筑科学, 2006，22(3)；74-76.
