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本設計是根據(jù)我院新建“電機驅動與控制實驗室”的設備,利用單片機對直流電動機和交流電動機的控制及各種特性。我重點研究的是直流電動機的閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過本次設計,使同學順利完成學校制定的實踐教學任務。
單片機把通過測量元件、變送單元和A/D轉換接口送來的數(shù)字信號直接反饋到輸入端與設定值進行比較。然后,對其偏差按某種控制算法進行計算,所得數(shù)字量輸出信號經(jīng)D/A轉換接口直接驅動執(zhí)行裝置,對控制對象進行調節(jié),使其保持在設定值上。
在電氣時代的今天,電動機一直在現(xiàn)代化生產(chǎn)和生活中起著十分的重要的作用。無論是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防、醫(yī)療衛(wèi)生、上午與辦公設備,還是在日常的生活中的家用電器,都大量地使用著各種各樣的電動機。對電動機的控制可分為簡單控制和復雜控制兩種,簡單控制是只對電動機進行啟動、制動、正反轉控制和順序控制。這類控制可通過繼電器、可編程控制器和開關元件來實現(xiàn)。復雜控制是只對電動機的轉角、轉矩,電壓、電流等物理量進行控制,而且有時往往需要非常精確的控制。以前對電動機的簡單控制的應用很多,但是,隨著現(xiàn)代步伐的邁進,人們對自動化的要求越來越高,使電動機的復雜控制逐漸成為主流。
國內外研究現(xiàn)狀
PID控制器最先出現(xiàn)在模擬控制系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的模擬控制器PID控制是通過硬件(電子元件和液壓元件)來實現(xiàn)它的功能。隨著計算機的出現(xiàn),把他一直到計算機控制系統(tǒng)中來,將原來的硬件實現(xiàn)的功能用軟件來代替,因此稱為數(shù)字PID控制器,所形成的一整套算術則稱為數(shù)字PID算術。數(shù)字PID控制器與模擬PID控制器相比,具有非常強的靈活性。電動機的的控制技術的發(fā)展得力于微電子技術,電力電子技術、傳感器技術、微機應用技術、自動控制技術、微機應用技術的最新發(fā)展成就。正是這些技術的進步使電動機控制技術在近二十年內發(fā)生了翻天覆地的變化。其中電動機的控制部分已由模擬控制逐漸讓位予以單片機為主的微機處理控制,形成數(shù)字與模擬的混合控制系統(tǒng)和純數(shù)字控制系統(tǒng)的應用,并正相全數(shù)字控制方向發(fā)展。電動機的驅動部分所用的功率器件經(jīng)歷了幾次更新?lián)Q代,目前開關速度更快,控制更容易的全控制功率件MOSFET和IGBT成為主流。功率器件控制條件的變化和微電子技術的使用也使新型的電動機控制方法能夠得到實現(xiàn),脈寬調控方法、變頻技術在直流調速
由單片機作為電動機的控制器具有以下特點:
1.使電路更簡單。
模擬電路為了實現(xiàn)控制邏輯需要很多電子元件,使電路復雜。采用微機處理后,絕大多數(shù)控制邏輯可通過軟件來實現(xiàn)。
2.可以實現(xiàn)復雜的控制。
為基礎理由很強的邏輯功能,運算速度快、精度高,與大容量的存儲單元,因此有能力實現(xiàn)復雜的控制。
3.靈活性和適應性
微處理得控制方式是由軟件來完成的。如果需要修改控制規(guī)律,一般不必修改系統(tǒng)的硬件電路,只修改程序即可。在系統(tǒng)調試和升級時,可以不斷嘗試選擇最優(yōu)參數(shù),非常方便。
4.無需零點飄逸,控制精度高
數(shù)字控制不會出現(xiàn)模擬電路中經(jīng)常出現(xiàn)的零點漂移問題。無論被控制量的大小,都可以保證足夠的控制精度。
5.可提供人機界面,多機聯(lián)網(wǎng)工作
現(xiàn)在普遍采用單片機作為電動機的控制器。實際上可作為電動機控制器的元件還有很多種,例如工業(yè)控制計算機、可編程控制器、數(shù)字信號處理器。
工業(yè)控制計算機科委功能強大,它有極高的速度、強大的運算能力和接口功能、方便的軟件環(huán)境;但由于成本太高、體積大,所以只用于大型控制系統(tǒng)。
可編程控制器則正好相反,它只能完成邏輯判斷、定時、計數(shù)和簡單的運算。由于功能太弱,所以它只能用于簡單的電動機控制。
單片機介于工業(yè)控制計算機和可編程控制器之間,它有較強的控制功能,低廉的成本。人們在選擇電動機的控制器時,常常是再先滿足功能的需要的同時,優(yōu)先選擇成本低的控制器。因此,單片機往往成為優(yōu)先選擇的目標。從最近的統(tǒng)計數(shù)字也可以看出,世界上每年要有25億片各種單片機投入使用。彈片及時目前世界上使用量最大的微機處理器。
三、主要內容與待解決的問題
主要內容:
1、學習直流電動機原理及驅動技術,掌握數(shù)字PID控制技術;
2、完成相關設備的接口硬件設計;
3、通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序;
4、系統(tǒng)聯(lián)合調試,寫出相應的使用說明。
現(xiàn)有條件: 直流電動機、直流發(fā)電機、MCS-51單片機、微型計算機
重點解決的問題:
利用數(shù)字PID技術實現(xiàn)對電動機的閉環(huán)控制
四、設計方法與實施方案
畢業(yè)設計的實施主要是結合直流電動機及單片機的理論知識,利用與其配套的實驗箱,完成預期要解決的實驗項目和實訓項目,從而對其結果進行分析與總結,通過數(shù)字PID技術提高電動機的效率。通過收集各種資料,完成畢業(yè)論文的撰寫。
五.進度計劃 畢業(yè)設計課題的相關資料的收集與整理,熟悉系統(tǒng)的相關操作和原理,完成開題報告。
第3周至第4周
系統(tǒng)學習直流電動機、直流發(fā)動機原理,完成硬件安裝與線路聯(lián)接。
第5周至第12周
系統(tǒng)學習數(shù)字PID控制技術、數(shù)字濾波技術。通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序;完成直流電動機閉環(huán)控制系統(tǒng);
第13周至第14周
聯(lián)機調試;開始整理相關資料,撰寫使用說明書和畢業(yè)論文。
第15周至第16周
全面完成畢業(yè)設計,準備進行答辯
預期成果:通過該系統(tǒng)的設計開發(fā),為實現(xiàn)直流電動機閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)字化控制奠定基礎。
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在普通機床上采用適合現(xiàn)場實時控制的MCS-51系列單片機為控制器,以運行特性好,可靠性高的步進電機為驅動執(zhí)行元件的數(shù)控改造方法。敘述了機床改造方案及系統(tǒng)的組成原理,并給出了系統(tǒng)硬件及軟件設計框圖。普通機床經(jīng)數(shù)控改造后,其加工精度和生產(chǎn)率有較大的提高,是提高企業(yè)數(shù)控化率的1條切實可行的途徑。
本論文介紹了針對普通銑床X6325的數(shù)控化改造的設計過程,較詳細地介紹了X6325機械部分改造的方案及數(shù)控系統(tǒng)部分的設計。機械部分改造的方案,拆除原機床的手輪和絲杠的螺母副,選用滾珠絲杠螺母副。在原進給手動端增加帶箱,以便安裝同步帶及步進電機。數(shù)控系統(tǒng)部分的設計基本方案是采用以8051為CPU的控制系統(tǒng)對信號進行處理,由I/O接口輸出步進脈沖,經(jīng)光電隔離電路,功率放大到步進電機,再經(jīng)同步帶帶動滾動絲杠轉動,從而實現(xiàn)X,Y,Z3個方向的進給運動。
關鍵詞: X6325銑床;數(shù)控系統(tǒng);改造;設計;單片機;
Abstract
NC improvement of general machine tool was introduced led by Single-Chip computer MCS-51 and drived by setp motoro The improvement plan of machine tool and composition principle of NC system were narrated,the hardware structure and design process of software were also provided after general machine tool have been rised in working precision and productivity. It is a feasible way for enterprise to raise the NC control rate.
This paper presents the process of X6325 designing numerical control reform,and explicitly introduces the design of X6325 mechanical and numerical control system reforms。The desiger that the mechanical part transfmed,remove the handwheel of the former lathe and vice nut of the silk pole,select silk pole nut vice ball for nse,is entering to add to manual end and take the case originally.So that installation is being taken and walks into the electrical machinery in setp.Numerical control system reforms which has 8051 as cpu to cope with the signal,and output the step pulse through the I/O interface。After transmitting and slowing down by force 1 gear, the step pulses drive the leading screw to roll。Thus achieve the vertical movement and the crosswise movement。X axis、Y axis andZ axis process togethe movement。
1 總體設計方案 本文由wWW. DyLw.NeT提供,第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學論文和畢業(yè)論文以及服務,歡迎光臨DyLW.neT
本設計采用CAN總線作為數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制的通信方式,以ATMEL公司生產(chǎn)的AT91SAM9263 ARM芯片為主控單元,結合A/D轉換技術、故障診斷專家系統(tǒng)實現(xiàn)某型火箭炮隨動系統(tǒng)的故障檢測。總體設計框圖如圖1所示。
數(shù)據(jù)采集單元由信號調理模塊和A/D轉換模塊組成,其中信號調理模塊用于模擬信號的放大、濾波和提高電路負載能力,A/D轉換器完成模擬信號向數(shù)字信號的轉換,ARM主控單元實現(xiàn)系統(tǒng)控制與故障診斷,數(shù)據(jù)采集單元與ARM系統(tǒng)控制與故障診斷模塊之間以CAN 總線的方式進行通信,工作人員通過操作觸摸屏顯示界面完成故障檢測。
2 系統(tǒng)硬件設計
2.1 數(shù)據(jù)采集單元
數(shù)據(jù)采集單元由信號調理電路和A/D轉換模塊組成,用于采集某型號火箭炮隨動系統(tǒng)液壓泵、高平機等被測部件的液壓或氣壓的狀態(tài)信號,其結構圖如圖2所示。
信號調理電路如圖3所示,采用OP27運算放大器進行設計,它的作用是把傳感器輸入的信號進行放大,同時利用其輸入阻抗高、輸出阻抗小的特點以滿足A/D轉換芯片對驅動源阻抗的要求。
A/D轉換電路將經(jīng)過信號調理模塊調理后的模擬信號轉換為數(shù)字信號,文中選用TLC2543CN和STC89C52分別作為A/D采樣芯片和微控制器[3],其設計如圖4所示。TLC2543CN是TI公司生產(chǎn)的12位串行模/數(shù)轉換器,使用電容開關逐次逼近技術,12位分辨率,10 μs的轉換時間,11路模擬輸入,輸出數(shù)據(jù)長度可通過編程調整[4]。A/D轉換模塊與51單片機之間以I2C總線的方式進行通信,只需要一條串行數(shù)據(jù)線SDA(DATA_OUT)和一條串行時鐘線SCL(CLOCK),具有接口線少,控制方式簡單,器件封裝形式小,通信速率較高等優(yōu)點。 經(jīng)信號調理后的11路模擬量數(shù)據(jù)分別通過端口NO0?NO10進入TLC2543CN進行A/D轉換,TLC2543CN通過[CS],DATA_INPUT,DATA_OUT,MEOC,I/O CLOCK這5個引腳與STC89C52單片機進行通信。為了減小外界環(huán)境及器件本身引入的噪聲和擾動,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,在這5個信號與單片機之間進行光電耦合隔離處理。由于光信號的傳送不需要共地,所以可將光耦器件兩側的地加以隔離,達到提高系統(tǒng)信噪比的作用,光耦隔離器件選用Avago Technologies 生產(chǎn)的6N137,電路如圖5所示。需要注意的是,電路板中6N137兩端的電源不能共用,否則起不到隔離的作用。
2.2 CAN總線通信模塊
數(shù)據(jù)采集單元和ARM系統(tǒng)控制與故障診斷模塊之間以CAN總線的方式進行數(shù)據(jù)通信和控制。CAN總線具有可靠性高、實時性強、較強的抗電磁干擾能力、傳輸距離遠等特點,尤其適用于隨動系統(tǒng)傳感器多、各檢測點信息交換頻繁和干擾源復雜的情況。CAN總線通信模塊的實現(xiàn)有2種解決方案[5]:一類是采用帶有片上CAN的微處理器,如Philips的80C591/592/598、Atmel的AT90CAN128/64/32等;另一類是采用獨立的CAN控制器,如Philips的SJA1000。考慮到應用的靈活性,本文采用獨立的CAN控制器SJA1000。CAN總線通信模塊結構框圖如圖6所示,選用STC89C52單片機作為CAN總線通信模塊的微控制器,CAN總線控制器和收發(fā)器分別選用Philips公司生產(chǎn)的SJA1000和PCA82C250[6]。CAN總線規(guī)范采用三層結構模型,STC89C52單片機用以實現(xiàn)應用層的功能,SJA1000和PCA82C250則分別對應于數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。為了增強CAN總線通信模塊的抗干擾能力,在CAN控制器與CAN收發(fā)器之間進行光電耦合隔離處理,與數(shù)據(jù)采集單元一樣,本文也選用6N137進行處理。
CAN總線通信模塊接口電路主要由4部分組成:微控制器STC89C52、獨立CAN控制器SJA1000、光電隔離器件6N137和CAN總線收發(fā)器PCA82C250。微控制器STC89C52用于數(shù)據(jù)處理、實現(xiàn)對SJA1000的初始化、通過對SJA1000的控制實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收和發(fā)送等通信任務;獨立CAN控制器SJA1000和收發(fā)器PCA82C250經(jīng)過簡單總線連接可實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的全部功能。STC89C52通過DATA_INPUT向TLC2543CN發(fā)送一定格式的指令,在DATA_OUT引腳可獲取到A/D轉換的數(shù)據(jù);由于SJA1000的數(shù)據(jù)線與地址線是共用的,所以將STC89C52的P0口與AD0?AD7直接連接的同時,還要將地址鎖存信號線ALE進行連接,以便區(qū)分在同一時刻AD線上傳遞的是地址還是數(shù)據(jù);SJA1000的中斷管腳INT連接單片機的外部中斷INT0;MODE管腳與高電平VCC連接以選擇Intel模式;為了保證上電復位的可靠,復位電路采用IMP708芯片進行智能控制,IMP708芯片集看門狗定時器、掉電檢測電路、電源監(jiān)控電路等于一體,保證SJA1000芯片的可靠運行;RX0和TX0是數(shù)據(jù)的收發(fā)管腳,經(jīng)光電耦合器件6N137后連接到CAN收發(fā)器上,用以電氣隔離;PCA82C250有3種工作模式:高速、斜率控制和待機,本文選擇斜率控制模式,通過在Rs引腳與地之間接一個100 kΩ的電阻來實現(xiàn);為了消除在通信電纜中的信號反射,提高網(wǎng)絡節(jié)點的拓撲能力,需要在CAN總線兩端接入兩個120 Ω的終端電阻[5]。
2.3 系統(tǒng)控制與故障診斷模塊
數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)控制模塊采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT91SAM9263 ARM芯片作為主控單元,以觸摸屏作為人機交互方式完成系統(tǒng)控制和故障診斷。AT91SAM9263主頻 200 MHz;內置CAN總線控制器,全面支持CAN2.0A和CAN2.0B協(xié)議;內置TFT/STN LCD控制器,支持3.5~17英寸TFT?LCD 液晶屏,最高分辨率可達2 048×2 048。考慮到系統(tǒng)的可擴展性,本文將系統(tǒng)控制與故障診斷模塊單獨成板。技術保障人員可以通過操作觸摸屏上顯示的人機交互界面完成對隨動系統(tǒng)的故障檢測。
3 系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)軟件設計主要分為A/D轉換模塊、數(shù)據(jù) 處理模塊、CAN總線通信模塊和系統(tǒng)控制與故障診斷模塊4部分。主流程圖如圖7所示,首先對STC89C52單片機進行初始化,包括CAN總線工作方式的選擇、驗收濾波方式的設置、驗收屏蔽寄存器和驗收代碼寄存器的設置、波特率參數(shù)設置、中斷允許寄存器的設置以及A/D轉換模塊的初始化等;當單片機接收到故障檢測命令時,進行A/D采樣,然后由單片機對采集到的數(shù)據(jù)進行處理,通過量值轉換得到實際的工況數(shù)據(jù);最后由CAN總線通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)控制與故障診斷模塊進行故障檢測,診斷結果由觸摸屏顯示以指導維修人員進行現(xiàn)場維修。
3.1 A/D轉換模塊軟件設計
A/D轉換模塊程序設計流程圖如圖8所示。
3.2 數(shù)據(jù)處理模塊軟件設計
數(shù)據(jù)采集過程中難免受到噪聲的影響,為了保證采到數(shù)據(jù)的準確性,可以對其進行一定的算法處理。本文在故障檢測時,對同一采樣點進行5次采樣,然后用快速排序算法對這5個數(shù)據(jù)進行排序,取中值作為故障檢測的有效數(shù)據(jù),以減小誤差帶來的影響。采集到的數(shù)據(jù)與實際值之間成嚴格的線性關系,將采集到的數(shù)據(jù)值乘以系數(shù)K即可獲得實際的工況數(shù)據(jù),其流程圖如圖9所示。
3.3 CAN總線通信模塊軟件設計
CAN總線通信模塊的程序設計主要分為初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收3個部分:
(1) 初始化。CAN總線初始化主要是對通信參數(shù)進行設置,通過對時鐘分頻寄存器、驗收碼寄存器、驗收屏蔽寄存器、總線定時寄存器和輸出控制寄存器的配置實現(xiàn)對CAN總線工作模式、接收報文的驗收碼、驗收屏蔽碼、波特率和輸出模式的配置和定義[7]。值得注意的是,這些寄存器的配置需要在復位模式下進行,因此在初始化前應確保系統(tǒng)已進入復位狀態(tài)。 (2) 數(shù)據(jù)發(fā)送。本文采用查詢方式,進行CAN總線的數(shù)據(jù)發(fā)送,首先應將CAN總線的發(fā)送中斷禁能。發(fā)送數(shù)據(jù)前,主控制器輪詢SJA1000狀態(tài)寄存器的發(fā)送緩沖器狀態(tài)位TBS以檢查發(fā)送緩沖器是否被鎖定,若發(fā)送緩沖器被鎖定,則CPU等待,直到發(fā)送緩沖器被釋放,然后將從現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)送緩沖區(qū)并置位命令寄存器的發(fā)送請求位TR,此時SJA1000將向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖如圖10所示。
(3) 數(shù)據(jù)接收。同數(shù)據(jù)發(fā)送一樣,本文采用查詢方式進行數(shù)據(jù)的接收,也應將CAN總線的發(fā)送中斷禁能。主控制器輪詢SJA1000狀態(tài)寄存器接收緩沖狀態(tài)標志RBS以檢查接收緩沖器是否已滿,若未滿則主控制器繼續(xù)當前的任務直到檢查到接收緩沖器已滿,讀出緩沖區(qū)中的報文,然后通過置位命令寄存器的RRB位釋放接收緩沖器內存空間。數(shù)據(jù)接收流程圖如圖11所示。
3.4 系統(tǒng)控制與故障診斷模塊軟件設計
系統(tǒng)控制與故障診斷模塊是在Linux平臺下利用Qt SDK開發(fā)完成的,數(shù)據(jù)庫采用嵌入式系統(tǒng)中廣泛采用關系型數(shù)據(jù)庫SQLite[8]。軟件采用模塊化設計思想,包括顯示界面、系統(tǒng)控制、檢測數(shù)據(jù)庫和故障診斷等4部分。系統(tǒng)界面基于QT/GUI開發(fā),用于故障檢測結果顯示、調取數(shù)據(jù)庫輔助人工診斷等人機交互;系統(tǒng)控制模塊用于系統(tǒng)啟動與關閉、初始化及多線程處理;檢測數(shù)據(jù)庫用于對專家系統(tǒng)中經(jīng)驗知識、故障診斷規(guī)則集進行組織、檢索和維護,及用于存儲系統(tǒng)采集的工況參數(shù);故障診斷模塊是該檢測裝置核心,本文利用故障診斷專家系統(tǒng)對隨動系統(tǒng)進行故障診斷,給出診斷結果。考慮到故障診斷的實時性要求,程序采用多線程編程來實現(xiàn)。
圖10 CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送程序設計流程圖
圖11 CAN總線數(shù)據(jù)接收程序設計流程圖
4 結 語
為了測試隨動系統(tǒng)故障檢測裝置在各種情況下的故障檢測能力, 本文通過人為制造故障的方式對該系統(tǒng)進行了大量實驗。在反復的實驗中,該系統(tǒng)均能正確定位故障,充分驗證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。本文研制的以AT91SAM9263 ARM芯片為核心基于CAN總線隨動系統(tǒng)故障檢測裝置,可實現(xiàn)對隨動系統(tǒng)液壓、氣壓、電壓等工況參數(shù)的測量,經(jīng)故障診斷專家系統(tǒng)的推理,實現(xiàn)以自動故障診斷為主、人工診斷為輔的故障檢測。文中采用的CAN總線通信方式使整個系統(tǒng)簡潔緊湊、具有較強的抗干擾能力和實時性,這種CAN總線通信方案不但可用于隨動系統(tǒng)故障檢測裝置的研發(fā),還可推廣至其他模擬量信號的機電設備故障檢測,尤其是多機組的分布式狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中,具有非常實用的應用前景。
參考文獻 本文由wWW. DyLw.NeT提供,第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學論文和畢業(yè)論文以及服務,歡迎光臨DyLW.neT
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大連海洋大學是我國北方地區(qū)唯一的一所以海洋和水產(chǎn)學科為特色,多學科協(xié)調發(fā)展的涉海高等院校,為振興遼寧老工業(yè)基地,適應遼寧省及全國沿海省市對海洋漁業(yè)通信工程發(fā)展的需要,發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟,滿足我國和全省經(jīng)濟建設對海洋漁業(yè)通信工程專業(yè)人才的需求,大力發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)建設,通信工程專業(yè)自2003年開始招生。在開辦的這十二年時間里,我們下大力氣,狠抓專業(yè)建設規(guī)范,注重教學質量。隨著本專業(yè)師資力量的逐步增強,我們對本專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展規(guī)律的深入研究把握,對專業(yè)定位的認識逐步統(tǒng)一,大連海洋大學通信工程專業(yè)的特色目標和人才培養(yǎng)目標逐步清晰明確。
1培養(yǎng)目標
大連海洋大學信息工程學院通信工程專業(yè)是從學校的學科專業(yè)結構特點和學科特色出發(fā),合理配置學校的教學資源,在電子信息工程、通信工程、自動化、計算機科學與技術、船舶與海洋工程和航海技術的學科交叉基礎上設立的專業(yè)。學校以提升人才培養(yǎng)質量為核心,立足遼寧,面向黃、渤海,輻射全國,為區(qū)域經(jīng)濟建設服務,為國家水產(chǎn)和海洋事業(yè)服務,致力于培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展,知識面寬,基礎扎實,綜合素質高,具有創(chuàng)新精神和實踐能力,敬業(yè)、專業(yè)、樂業(yè)、創(chuàng)業(yè)的復合性應用型人才的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略。在人才培養(yǎng)過程中注重培養(yǎng)學生的自主性、研究性學習的能力和分析問題、解決問題的能力,結合地方經(jīng)濟社會發(fā)展需要確定本專業(yè)的培養(yǎng)目標、任務和要求,加強海洋漁業(yè)通信方面的特色教育。在多年辦學經(jīng)驗的基礎上,經(jīng)多方調研,結合本校實際,制定并逐步完善了通信工程專業(yè)的培養(yǎng)目標:以培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展,熟練掌握通信技術、通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡的基本理論、基本知識和基本技能與方法,并具備電子和計算機技術等方面知識,具有較強的工程實踐能力,能夠從事固定通信、移動通信及船舶通信等現(xiàn)代通信系統(tǒng)及設備的研究、設計、開發(fā)與應用的,具有海洋、漁業(yè)科學背景的人才。
2課程體系的改革和優(yōu)化
課程體系主要包括課程設置、教學內容及課程結構,是教學思想、教育理念的具體化,也是實現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)與綜合素質提高的保證。課程設置是否科學,教學內容是否合理,直接影響創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與綜合素質的提高。按照我校建設“藍色大學”理念,構建了通信工程專業(yè)藍色人才培養(yǎng)方案。培養(yǎng)方案堅持“加強通識教育、拓寬學科基礎、凝練專業(yè)方向、提升實踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神”的人才培養(yǎng)原則,優(yōu)化人才培養(yǎng)過程,構建課內、課外一體化的培養(yǎng)模式,依照“淺藍、蔚藍、湛藍、深藍”的藍色課程體系,用藍色課程元素來承載水的精神與海的文化,延伸至涉海涉水教學內容要素。(1)淺藍(通識課程)包括公共基礎課(思想政治理論課、大學外語、大學計算機基礎、高等數(shù)學、大學物理、體育等),公共選修課(軍事理論、健康與安全教育、選修課),公共集中實踐環(huán)節(jié)(軍訓)。通識課程雖然不一定與通信專業(yè)有直接聯(lián)系,但它是培養(yǎng)具有遠大的理想、高尚的情操、科學的思維、可持續(xù)發(fā)展的能力和健康的心里的人才,為進一步學習提供方法論的不可缺少的課程。基于學校開展課程建設的“雙百工程”,從公共選修課著手,打造了藍色海洋類、人文與社科類、藝術與體育類、自然科學與技術類共100門校級精品視頻公開課。其中藍色海洋類公共選修課有利于進一步加深學生的海洋知識背景。(2)蔚藍(學科基礎課)包括復變函數(shù)、電路理論、信號與系統(tǒng)、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、高頻電子技術、數(shù)字信號處理、微機原理與應用、電磁場與電磁波、單片機原理與接口技術、通信原理等。學科基礎課是通信工程專業(yè)學生必須具有的基本知識結構,為專業(yè)課程提供有效的支撐,使學生具備本專業(yè)的基礎理論和基本工程應用能力,有獨立獲取知識、提出問題、分析問題和解決問題的能力及開拓創(chuàng)新精神,為學生后續(xù)學習專業(yè)方向課打下堅實的基礎。(3)湛藍(專業(yè)課)包括專業(yè)必修課(電子線路仿真、電子線路CAD、移動通信、計算機通信、DSP技術與應用)、專業(yè)方向課、專業(yè)任選課(C++高級語言程序設計、隨機信號處理、電視原理與技術、現(xiàn)代通信系統(tǒng)仿真技術、計算機網(wǎng)絡安全、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術、數(shù)據(jù)結構C、擴頻通信、通信工程專業(yè)英語)。通過對其他高校相同專業(yè)的大量調研,反復論證比較,通信工程專業(yè)設立兩個專業(yè)方向:通信工程(程控交換技術、船舶通信、光纖通信)、計算機通信(數(shù)字通信、多媒體通信技術、計算機網(wǎng)絡技術)。通信專業(yè)依托海洋信息技術,在船舶通信、船舶導航、海洋漁業(yè)3S技術等方面進行了卓有成效的嘗試,同時,緊隨時代的發(fā)展,對部分課程進行壓縮和調整,開設一些學生喜愛的,又能與現(xiàn)實接軌的課程,如擴頻通信、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術等選修課。(4)深藍(專業(yè)集中實踐環(huán)節(jié))包括模擬電子技術課程設計、數(shù)字電子技術課程設計、電子線路仿真課程設計、電子線路CAD上機、高頻電子技術課程設計、現(xiàn)代通信系統(tǒng)仿真技術上機、通信原理課程設計、單片機原理與接口技術課程設計、通信工程專業(yè)教學實習、通信工程專業(yè)實習、通信工程專業(yè)畢業(yè)設計(論文)等。專業(yè)集中實踐環(huán)節(jié)對培養(yǎng)通信專業(yè)逐步樹立工程觀念、提高解決工程實際問題的能力和創(chuàng)新能力,有著極為重要的作用。
3強化實踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)提高創(chuàng)新能力
通信工程專業(yè)將實踐環(huán)節(jié)作為培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的主要途徑,制定了科學合理的實踐教學方案,構建了多層次、全程化實踐教學體系,較好地保證了通信工程專業(yè)實踐教學的需要。堅持實踐教學與理論教學并重、實踐教育與創(chuàng)新教育結合,對構成實踐教學的各個要素進行整體設計,所有的實踐環(huán)節(jié)圍繞培養(yǎng)學生實踐動手能力和創(chuàng)新能力而展開,把實踐環(huán)節(jié)分成實驗教學、課程設計、實習、畢業(yè)論文(設計)、科技創(chuàng)新五個模塊,模塊之間銜接緊密、層層推進,為學生從入門到提高再到創(chuàng)新夯實基礎。
3.1實驗教學
實驗教學模塊主要依托遼寧省海洋信息技術重點實驗室、遼寧省實驗教學示范中心,以提高實驗動手能力為主線,以掌握基本實驗技能和方法、融會貫通科學知識、促進創(chuàng)新思維為主要教學目標。加強基礎課、主干課實驗;實驗內容優(yōu)化配合,避免重復或脫節(jié);增加設計性、綜合性實驗的比重,形成基本實驗、選做實驗、設計性和綜合性實驗組成的立體化實驗結構;對含有實驗的課程,加大實驗教學在整個課程考核中的比例;鼓勵學生自主設計實驗。在2013版培養(yǎng)方案和教學大綱中都有體現(xiàn)。針對不同課程的特點,有選擇地在教學過程中引入仿真實驗環(huán)節(jié),以緩解實驗設備和空間的緊張情況,有效擴展實驗空間和時間,節(jié)省資金。
3.2課程設計
課程設計著眼點是把理論學習與工程實踐相結合,讓學生初步掌握設計的程序和方法。一般以單門課或課程群為主選擇題目,它是畢業(yè)設計的初級階段。課程設計教學中壓縮驗證性課題,增加能夠體現(xiàn)設計型、綜合型和創(chuàng)造性的課題。在課程設計教學設計過程中,鼓勵學生自主選題,自行討論方案,自己組織實施,給予學生自我發(fā)揮的余地,充分激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維,為學生個性的發(fā)揮和創(chuàng)造能力的鍛煉創(chuàng)造條件。
3.3實習
以校內外實習基地為平臺,以使學生學會理論聯(lián)系實際、建立工程意識和鍛煉實際操作技能為主要教學目的,并且通過接觸社會,增強學生的勞動觀念和社會責任感。目前,通信工程專業(yè)校外實習基地2個(人民4810廠,北京尚觀科技有限公司大連分公司),合作的企事業(yè)單位有18個(渤海船舶重工有限責任公司等),同時學校也正在積極運作與通信公司合作。到企業(yè)參觀實習和請企業(yè)技術專家來校講座,通過參觀和專家公開課的形式,使學生對企業(yè)文化、船舶通信及導航設備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢和本行業(yè)領域的前沿技術等有所了解,有利于學生學習目標的確定和職業(yè)素質的提高。
3.4畢業(yè)論文
(設計)以學院各類實驗室、校內外實習基地為平臺,學生通過完成畢業(yè)論文(設計),在綜合運用專業(yè)知識能力、外語和計算機應用能力、信息資料檢索和收集能力、論文撰寫能力和解決實際問題等能力上有較大提高。為切實保障畢業(yè)論文(設計)的質量,從以下幾方面進行加強:①精心設計備選題目,組織開題報告。學生選題后,在指導教師指導下,查閱文獻和撰寫文獻綜述,并精心組織好開題報告,以保證畢業(yè)論文的先進性、可行性;②加強畢業(yè)論文的中期檢查,以保證畢業(yè)論文在有限的時間內按質按量完成;③建立畢業(yè)論文答辯規(guī)范和質量標準,在畢業(yè)論文答辯期間開展“畢業(yè)論文檢查周”活動,有效提升了畢業(yè)論文的質量。④學校出臺了《大連海洋大學本科生學位論文學術規(guī)范檢測暫行辦法》,針對畢業(yè)的本科生的學位論文進行了學術不端行為的檢測,有效地杜絕了學術不端行為。
3.5科技創(chuàng)新
以各類興趣小組和科技社團、大學生科技創(chuàng)新基地、科研實驗室為平臺,學生通過參加大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目、科學研究等活動,使創(chuàng)新意識和能力得到進一步培養(yǎng)和提高。低年級的學生專業(yè)基礎還比較薄弱,鼓勵他們參加興趣小組或者科技社團,以增加學生對創(chuàng)新的認識,提高學生對創(chuàng)新的興趣;高年級的學生參加各種校內外的競賽,使學生在競賽過程中自主學習、自我探索、自我發(fā)現(xiàn)。目前,通信工程專業(yè)學生在教師有針對性的訓練下,參加了“飛思卡爾杯”全國大學生智能汽車競賽、“大唐杯”全國大學生移動通信技術大賽、“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生電子設計大賽等,并取得了優(yōu)異的成績。
4結語
大連海洋大學通信工程專業(yè)作為涉海高校的“非特色”專業(yè),在復合性應用型培養(yǎng)目標的前提下充分利用和挖掘自己的優(yōu)勢資源,發(fā)揮地方特色、行業(yè)特色;在加強學生思想道德教育和身心素質培養(yǎng)的同時,主動適應國家和遼寧省沿海經(jīng)濟帶發(fā)展的新需求,抓住實踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的核心,對通信專業(yè)的人才培養(yǎng)模式進行調整,使之更好地符合學校的定位與專業(yè)培養(yǎng)目標的要求,從而更好地適應社會需要,符合高等教育的發(fā)展趨勢,并在實踐中不斷探索與發(fā)展。
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