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摘要：介紹基于軟件工程技術(shù)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)教學(xué)模式的開(kāi)發(fā)理論基礎(chǔ)，以及軟件工程技術(shù)在該教學(xué)模式中的具體應(yīng)用，闡述該教學(xué)模式的開(kāi)發(fā)實(shí)踐過(guò)程，并分析該教學(xué)模式的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：軟件工程；自動(dòng)化控制；教學(xué)模式

1基于軟件工程技術(shù)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)教學(xué)模式開(kāi)發(fā)理論

傳統(tǒng)自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)一般采用自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)箱，在實(shí)驗(yàn)箱面板上連接相應(yīng)系統(tǒng)的模擬電路圖，通過(guò)示波器觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線及各項(xiàng)指標(biāo)。這種方式可一定程度地提高學(xué)生的動(dòng)手能力，加深對(duì)課堂所學(xué)內(nèi)容的理解,但觀察效果不理想，學(xué)生缺少主動(dòng)性和積極性，降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。另外由于大學(xué)擴(kuò)招,在校學(xué)生數(shù)量急劇增加，實(shí)驗(yàn)條件遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足教學(xué)的要求；并且近年來(lái)學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)室投入不足，實(shí)驗(yàn)設(shè)備嚴(yán)重老化，許多實(shí)驗(yàn)已無(wú)法正常開(kāi)展,極大地影響了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)活動(dòng)的順利進(jìn)行。因此，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)教學(xué)中結(jié)合軟件工程技術(shù)，幫助明確開(kāi)發(fā)的方向與內(nèi)容。教學(xué)模式形成首先要確定一個(gè)理論體系，傳統(tǒng)教學(xué)模式在應(yīng)用性能上不能完全滿足要求，且自動(dòng)化控制在當(dāng)前工業(yè)發(fā)展中應(yīng)用較為廣泛，通過(guò)教學(xué)方法上的相互融合，能夠?qū)④浖こ讨械膭?chuàng)新性體現(xiàn)在其中。如何完善教學(xué)模式開(kāi)發(fā)的理論體系是當(dāng)前重點(diǎn)研究的內(nèi)容。自動(dòng)化控制教學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)以軟件工程技術(shù)為基礎(chǔ)，將軟件工程的基礎(chǔ)框架設(shè)計(jì)理念充分與教學(xué)目標(biāo)融合，形成更具有創(chuàng)新性的自動(dòng)化控制系統(tǒng)教學(xué)模式，使其在使用中能夠達(dá)到設(shè)計(jì)理念上的配合，同時(shí)在功能上也更加完善。開(kāi)發(fā)理論也需要結(jié)合基礎(chǔ)框架來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)完善，框架完善后再根據(jù)自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的使用需求來(lái)對(duì)程序進(jìn)行完善，達(dá)到更理想的控制效果，這也更符合未來(lái)的發(fā)展方向。

2軟件工程技術(shù)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)教學(xué)模式開(kāi)發(fā)中的具體應(yīng)用

2.1EDA軟件仿真技術(shù)的應(yīng)用

在教學(xué)模式中應(yīng)用EDA仿真軟件可自動(dòng)在計(jì)算機(jī)中模擬出軟件系統(tǒng)，在開(kāi)展自動(dòng)化控制系統(tǒng)教學(xué)期間，教師可以通過(guò)操作計(jì)算機(jī)軟件來(lái)達(dá)到控制效果。仿真軟件可以模擬自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行使用狀態(tài)，根據(jù)所遇到的問(wèn)題不斷探討并優(yōu)化解決方案，對(duì)于一些復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，該仿真教學(xué)方法同樣十分有效，還解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式中學(xué)生實(shí)踐操作機(jī)會(huì)不足的問(wèn)題。仿真軟件功能的實(shí)現(xiàn)是結(jié)合算法來(lái)進(jìn)行的，計(jì)算機(jī)有一個(gè)特定的軟件運(yùn)算程序，自動(dòng)化控制系統(tǒng)在不同使用功能上會(huì)反饋不同的數(shù)據(jù)，配合數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上達(dá)到一個(gè)更理想的控制和使用效果。近幾年EDA仿真軟件在自動(dòng)化控制系統(tǒng)教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用，但在技術(shù)完善程度與算法選擇上仍然需要進(jìn)一步深入，為教學(xué)任務(wù)開(kāi)展?fàn)I造一個(gè)更為合理的環(huán)境。

2.2軟件工程智能化技術(shù)應(yīng)用

軟件工程智能化技術(shù)有助于提升自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程智能控制。該技術(shù)將多項(xiàng)技術(shù)相互整合，在進(jìn)行程序匯編的同時(shí)也能發(fā)揮控制功能，這是普通方法難以實(shí)現(xiàn)的。智能化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)仍然需要結(jié)合計(jì)算方法來(lái)進(jìn)行，檢測(cè)其中可能會(huì)存在的問(wèn)題，通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)之間的相互配合，達(dá)到更理想的運(yùn)行及使用效果。軟件工程技術(shù)在應(yīng)用期間，要制定一個(gè)整體化的教學(xué)思想，并根據(jù)教學(xué)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題不斷完善自動(dòng)化控制系統(tǒng)，形成一個(gè)具有解決實(shí)際問(wèn)題能力的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，確保學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中能夠接觸到更多的實(shí)踐操作，并在學(xué)習(xí)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提升自動(dòng)化控制技術(shù)的掌握程度。

3基于軟件工程技術(shù)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)教學(xué)模式開(kāi)發(fā)實(shí)踐

3.1教學(xué)模式開(kāi)發(fā)的時(shí)域分析應(yīng)用

在自動(dòng)化控制系統(tǒng)教學(xué)模式開(kāi)發(fā)中，通過(guò)自動(dòng)運(yùn)算來(lái)確定其中函數(shù)值的范圍，并將運(yùn)算的結(jié)果傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，這一系列的數(shù)據(jù)運(yùn)算與傳輸共同構(gòu)成了教學(xué)模式系統(tǒng)，具體的時(shí)域分析方法運(yùn)算公式為：G(s)=Wn/(s2+2kWns+Wn2)式中，Wn為自動(dòng)化控制系統(tǒng)在信號(hào)傳輸期間的無(wú)阻尼系數(shù)，k為阻尼系數(shù)。根據(jù)該公式的運(yùn)算結(jié)果，能夠確定自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要信號(hào)交流傳輸頻率，從而確定最終控制時(shí)間，以更加順利地開(kāi)展后續(xù)的控制以及交流任務(wù)。這種仿真技術(shù)在應(yīng)用后還可以通過(guò)波形分析來(lái)確定是否存在影響自動(dòng)化控制的因素。自動(dòng)化控制系統(tǒng)的階躍曲線如圖1所示。圖1自動(dòng)化控制系統(tǒng)的階躍曲線在分析過(guò)程中，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果可以確定波形曲線圖變化。在同一自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，能夠同時(shí)完成多項(xiàng)控制任務(wù)，因此，傳輸?shù)男盘?hào)也相對(duì)比較復(fù)雜，要盡量避免在控制期間出現(xiàn)信號(hào)之間相互干擾的現(xiàn)象，否則將導(dǎo)致信息傳遞出現(xiàn)誤差，控制指令傳輸失控。采用仿真控制系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)化控制的情況進(jìn)行全面探討，能夠了解其中更深層次的問(wèn)題，對(duì)于教學(xué)計(jì)劃的開(kāi)展也能提供一個(gè)有效的系統(tǒng)模型，使學(xué)生了解更全面的信息。

3.2頻域分析在自動(dòng)化控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

頻域分析與時(shí)域分析是相互結(jié)合進(jìn)行的，在開(kāi)展過(guò)程中也需要確定系統(tǒng)頻域范圍。控制系統(tǒng)運(yùn)行后，在該頻域內(nèi)展開(kāi)探討分析，更有利于管理人員對(duì)系統(tǒng)做出全面觀察，深入了解系統(tǒng)存在的各項(xiàng)問(wèn)題，并從技術(shù)角度展開(kāi)探討，促進(jìn)管理計(jì)劃進(jìn)一步落實(shí)實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)化控制系統(tǒng)教學(xué)模式研究與實(shí)戰(zhàn)性的技術(shù)操作有很大不同，教學(xué)模式研究要先明確開(kāi)發(fā)方向，觀察不同使用需求對(duì)應(yīng)的控制模塊，并在此基礎(chǔ)上不斷完善系統(tǒng)。系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：G(s)=(2s+2)/(s3+10s2+30)系統(tǒng)根據(jù)公式運(yùn)算生成一個(gè)對(duì)應(yīng)的幅度圖，在圖表的基礎(chǔ)上能更合理的開(kāi)展各項(xiàng)控制。在教學(xué)模式開(kāi)發(fā)中要從學(xué)生的接受能力角度思考問(wèn)題，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行功能進(jìn)行探討，對(duì)于一些比較常見(jiàn)的功能性障礙，結(jié)合軟件工程做到自動(dòng)的技術(shù)性控制，使控制效果更加理想化。并且，在具體的開(kāi)發(fā)研究中，提升學(xué)生綜合能力也是需要重視的，通過(guò)理論性的研究結(jié)果配合，在功能上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步突破，促進(jìn)自動(dòng)化控制技術(shù)與軟件功能技術(shù)之間能夠更好地融合。

3.3利用Simulink模塊進(jìn)行自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)

在自動(dòng)化控制的教學(xué)模式開(kāi)發(fā)中，借助仿真模塊能夠達(dá)到教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，使同學(xué)們能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)有一個(gè)更全面的了解。借助軟件工程模塊所開(kāi)展的各項(xiàng)任務(wù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的信息交流與傳遞，達(dá)到了更理想的控制效果。自動(dòng)化控制技術(shù)還有效地解決了人力資源的投放問(wèn)題，達(dá)到了同一技術(shù)人員控制多項(xiàng)設(shè)備的使用要求?？刂七^(guò)程中通過(guò)向程序系統(tǒng)中輸入一個(gè)需要預(yù)算的參數(shù)數(shù)據(jù)，然后自動(dòng)根據(jù)該數(shù)據(jù)的特點(diǎn)展開(kāi)運(yùn)算，達(dá)到一個(gè)合理的控制效果。自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行中，系統(tǒng)功能還會(huì)受到使用環(huán)境的影響。借助Simulink模塊來(lái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，主要的目的是對(duì)未來(lái)系統(tǒng)控制變化有一個(gè)更全面的掌握，達(dá)到理想的控制使用效果。當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在安全性障礙時(shí)，在實(shí)驗(yàn)的模擬系統(tǒng)中會(huì)對(duì)其作出調(diào)整。

4自動(dòng)化控制系統(tǒng)教學(xué)模式開(kāi)發(fā)的未來(lái)發(fā)展方向

對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的教學(xué)模式的研究與開(kāi)發(fā)，未來(lái)將會(huì)向與互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境結(jié)合的方向發(fā)展，在自動(dòng)化控制功能實(shí)現(xiàn)期間將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的先進(jìn)性體現(xiàn)在其中，可以突破距離的限制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能檢測(cè)也可從該層面開(kāi)展，根據(jù)自動(dòng)上傳的信息來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，并根據(jù)最終所得到的結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化所遇到的障礙，達(dá)到遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)檢測(cè)效果。自動(dòng)化控制系統(tǒng)使用一段時(shí)間后在功能上需要更新，手動(dòng)對(duì)程序進(jìn)行修改比較浪費(fèi)時(shí)間，可借助網(wǎng)絡(luò)環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的更新，達(dá)到一個(gè)更理想的控制效果。技術(shù)發(fā)展是基于需求進(jìn)行的，在日常教學(xué)中也要不斷的總結(jié)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，將基于教學(xué)模式研究的自動(dòng)化控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)不斷地深化與完善。

作者:侯小毛 趙 勇 單位:湖南信息學(xué)院電子信息學(xué)院

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