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自动化动手实践课群概况

自动化动手实践课群包含自动化实践初步、自动化工程制图、智能车设计与实践、测控装置与系统设计实训、自动化专业综合实践和毕业设计(论文)等六门课程,这些课程所涉理论课时非常少,大部分课时用于实践与实训,它们分别分布在大一第二学期、大二第一学期、大三第一学期、大三第二学期、大四第一学期和大四第二学期。这些实践课程和学科竞赛与创新实践有着紧密的关系。

自动化实践初步课程的开设让学在做中学、学中做的教学模式中掌握三个基础(基本电路知识和电子元器件知识、电气执行元件、机械执行元件、液压气动元件、基本仪器仪表的使用知识、三个软件(Altium DesignerAutocadSolidworks)、三个系统(接触器-继电器电气控制系统、温度闭环控制系统、小车系统)为后续的动手实践课和提早(大二)进入学科竞赛做准备。

智能车设计与实践课程的开设主要是考虑到智能车系统的综合性,它涉及到基本电路、电子技术、图像处理、控制方法、机械结构等知识,在综合系统集成与实践过程中将知识转化成能力。同时该课程也为恩智浦智能车竞赛提供技术支持,提升比赛效果与成绩。

测控装置与系统设计实训课程以学科竞赛与创新实践题目为依托,加强学生在装置与系统方面的设计能力,对C(构思)-D(设计)-I(实现)-O(运行)整个过程进行训练,初步建立控制经济成本的思想,同时为更好地参与各种学科竞赛做充分准备,强调创新性。

自动化专业综合实践是以实验室的综合性实验装置和系统为背景,开展系统从构思到实施、从硬件到软件、从技术到经济等各个方面进行训练,使学生在初步体会技术集成系统理念以及控制产品开发经济成本。综合实践的课题可以是测控装置与系统课程中装置与系统的进一步深化与提升。

毕业设计(论文)强调在指导教师指导下自主独立地完成技术性课题,所有涉及动手实践的工作必须落到实处。毕业设计选题可以是测控装置与系统课程中进一步提升和拓展,也可以是自动化专业综合实践课题的进一步深化与提升。

自动化专业学生目前可以参与十多种专业类学科竞赛,这些学科竞赛为工程教育实施提供发良好的推进平台,也激发了学生的热性,值得大力倡导与鼓励。这些学科竞赛有:

(1)“挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛

(2)全国大学生电子设计竞赛

(3)全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛

(4)全国大学生飞思卡尔杯智能汽车竞赛

(5)全国大学生西门子杯智能制造挑战赛

(6)中国工程机器人大赛暨国际公开赛

(7)全国虚拟仪器设计大赛

(8)中国机器人大赛暨RoboCup公开赛

(9)中国旅游暨安防机器人大赛(中国机器人大赛专项赛)

(10)台达杯两岸高校自动化设计大赛

(11)全国大学生嵌入式物联网设计大赛

(12)三菱电机杯全国大学生电气与自动化大赛

(13)全国信息技术应用水平大赛

(14)国际国内数学建模竞赛

    这些动手实践课课程、各学科竞赛、创新实践与科研训练是实践平台的一个输入,另一个输入就是各阶段的学生、还有一个输入就是交叉学科的教师,在此实践平台下以期产生好的成果,如下图所示。

1  动手实践与创新平台

 针对低年级学生(一二年级)的知识背景,注重让学生建立起工程概念,通过提供工程背景,激发学生求知欲和对专业的兴趣,对自动化使用基本元器件进行类别与用途识别,会制作印制电路,会使用相关软件绘制基本电路图和基本CAD图,会进行计算机的拆装和系统安装,会使用打印机与扫描仪,鼓励参加电子电气设计竞赛。

    针对高年级学生(三四年级)的情况,注意装置与系统的开发,会熟练使用嵌入式系统,并能调试程序,会设计相应系统与装置的外观,会熟练使用各种加工设备,在此过程中注意培养学生理论联系实际,掌握装置与系统的开发基本方法与流程,让学生养成严谨、细致的工作作风,要求根据自己的兴趣参加1种或1种以上的学科竞赛,进一步培养学生发现问题、提出问题,进而解决问题积累基本方法与技能。同时也结合自动化系统课程设计与毕业设计进行开放性选题,高质量完成课程设计与毕业设计。

    我们鼓励本科学生参与的比赛项目不要超过两项,同时最好围绕一个装置或系统进行,同时将从事的项目深化成各动手实践课程的要求,也就是鼓励学生将一件事情做好做精,大学四年必有很大的收获。

    针对研究生低年级学生,注重系统性能指标的提升和优化,注重技术先进性,从方案设计、控制方法、电路拓扑、器件选取、成本控制等方面入手,提升研发系统与装置的实用性与可靠性,要求研究生参加一些起点较高的竞赛项目,以竞赛促进研发平台与软件的使用,进一步使其在进入课题研究时不会茫然,不知所措。

    无论是学科竞赛,还是创新计划训练,均采用如下的V模式培养流程,各个阶段的要求如下: 

2  基于V模式的创新实践与人才培养

构思:在创新平台中设置设计方案构思环节。这一环节要求学生对教师的提出综合需求进行构思,设计实验方案与技术路线,并落实到文档,直接指导设计。

设计: 在创新平台中设置具体设计与离线仿真环节。该环节包含了系统离线仿真,要求建立对象尽可能准确的模型,利用计算机辅助设计按技术路线完成实验方案与原理设计,并利用离线仿真工具对方案与算法进行仿真验证,并不断调整设计。此环节可以回溯到前面的构思环节。

快速实现:在创新平台中设置原型控制系统实现环节。这一部分实际上与研发系统所采用的工具和过程一样,要求学生能在原型控制实验平台验证在离线仿真通过的设计方案,以检验控制方案的实际控制效果。如效果不佳,需要修改控制方案,该环节也可以回溯到前面的构思和设计环节。

    实际实现:在创新平台中设置嵌入控制器实现环节。这一步要求学生完成产品级嵌入式控制器(MCUDSPARMCPLDCPLD/FPGAPLC),包括硬件电路和软件编程。强调嵌入式系统的基础地位。

实时仿真运行:对在创新平台中设置 系统硬件在环仿真运行环节。该环节采用被控对象的实时仿真模型,对做出的嵌入式控制器进行测试,以发现嵌入式硬软件存在的设计瑕疵。此环节可以回溯到前面的实际实现环节。

实物试运行:在创新平台中设置全实物控制系统试运行环节。这一环节采用实际被控对象和实际控制器构成闭环系统进行运行试验,以对系统进行的全面评估。此环节可以回溯到前面的任一环节。

投运:正式投运意味着可以生产了,要达到投运还要做很多工作,包括外观设计、人机界面、结构安装、可靠性等。

 

 

 

 

 

 

 

广西大学自动化专业动手实践课群组(教学团队)