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推进项目化实验教学,完善探究型培养体系——电机系统及其控制综合创新实践课程成果展示交流会

发表日期:2017年06月13日     访问次数:890

      2017610日,浙江大学电气工程学院电机系统及其控制综合创新实践课程成果展示交流会在紫金港校区东三教学楼402室如火如荼地展开。该课程负责老师、学院实验室主任卢慧芬主持成果展示交流会。学院实验室的相关负责老师白亚男、张爱国、赵建勇、王康元、陆玲霞、韩涛、陈宏、吴敏、王晓菲以及黄晓艳教授等出席交流会。

 

打破“常规”,激发学生创造力

    电机系统及其控制综合创新实践课程打破传统的教学模式,不再采用以教师为主的“填鸭”教学方式,而是在过程中淡化教师的主导作用,制定“项目化”为向导的培养方案。2-4名学生自由组合为一个团队,自主选择或自立项目,让学生从观众转变为实践的主角,自主完成从设计、执行到论证的全过程,充分激发学生创新潜能。

    经过一学期的努力,一分耕耘一分收获,每一个项目组都取得了优秀的成果。“多轴智能机器人伺服控制系统”“浙大牌油烟机”“正弦波驱动直流无刷电机在风机上的运用”等项目组同学纷纷登台,现场展示了各自的成果。

以“多轴智能机器人伺服控制系统”为例,机器人是一个多学科高度交叉的新兴前沿领域,机器人的研发打破了学科间的界线,加强了电机控制、计算机科学机械制造电子信息工程以及自动控制等几个相关学科间的横向联系,让学生能够从一个系统工程的角度,引导学生自我设计、循序渐进不断提高的大跨度实践模式。将研究能力培养贯穿于实验教学中,综合培养了工科学生跨学科知识综合运用和实践动手能力,增强了学生分析问题、解决问题的科研能力。

多轴智能机器人伺服控制系统”包括算法软件和硬件电路设计,算法软件设计包含多轴电机矢量控制策略及人机接口软件:实现了TMS320F28377D同时驱动四台永磁同步伺服电机。软件开发环境采用TI公司推出的CCS6.1.0,由上至下的设计思路,分层次,分模块的进行程序设计,永磁同步电机空间矢量控制SVPWM在具体程序中的实现:电流闭环和速度闭环的引入、位置闭环的三闭环的协调控制,四电机组合运动控制算法,以实现机器人的应用功能。实现了DSP内部资源的合理分配问题及多机协调控制算法策略。硬件电路设计包括功率驱动电路的设计及人机接口电路设计:功率驱动电路的设计包含单端反激式开关电源、智能模块驱动,反电势检测、流采调理反馈、增量式编码器的速度信号反馈电路、线电压电馈、过流保护堵转保护、过热保护、高低压保护、硬件抗干扰措施等部分;基于Arduino人机交互硬件模块成功实现了与TMS320F28377D的串口通信。

痛并快乐着,打开“新世界”的大门

汇报中,团队的学生都笑称,课程伊始,团队便收到卢老师一份“沉甸甸”的项目“大礼包”,卢老师事无巨细地为团队列出了项目的具体要求、所需的材料文献等。想要好好“消化”这份“大礼包”,需学生们投入巨大的精力。

有了这份“见面礼”,项目组的同学们就有了前行的指路灯。但研发过程中的艰辛,却远远超出了他们的预想,大到项目方向的宏观把控,小到一个线圈的绕线、一个器件的焊接,都需要项目组的同学亲力亲为。这也是卢老师一直强调的,“我们不仅要培养会软件的大学生,更要培养会搞硬件的工程师”。在卢老师的演示、指导下,同学们也从最初面对“百线缭绕”的板子的无所适从,从拿起焊枪的磕磕绊绊,从调试实物的百爪挠心渐渐找到了感觉,都像“打了鸡血”一样心无旁骛地为着项目目标而努力。无数个夜晚,项目组的同学都沉浸在硬件设计、控制算法、实物调试中,废寝忘食。“浙大牌油烟机”项目组的谢同学说,项目研发的过程中,他简直变成了“鸽子王”,常常是约了同学去看夜场电影,却因为一次关键的调试没有完成,因为被卢老师坚守在岗位的陪伴指导所感动,最后选择继续埋头苦干。

这样的小插曲在班级中绝不是个例。虽然研发的过程充满了艰辛,但调试成功那一刻的欣喜也是无与伦比的。卢老师说,每次听到同学们仰天长啸,她便知道是项目调试成功了,看着同学们灿烂的笑脸,便是课程中最幸福的瞬间。

经过一个学期的相处,同学们都迷上了这样一个学习氛围浓厚的环境。机械电子工程大二的詹同学是唯一一名坚持选这门课程的大二同学,在卢老师的指导鼓励下,在学长、学姐的关心帮助下,顺利完成了“分立器件功率驱动板”项目,他说这门“自由大、形式广、重实践、氛围好”的实验课为他的大二生涯添上了浓重的一笔,尽管最后一次走出实验室时,心中充满了不舍,但是“这门课程所带给我的收获将会伴随着我一路前行,卢老师和学长学姐所感染我的那种求是与探索的精神也会支持着我度过每一段困惑”。

与其说成果展示交流会是一个阶段的终点,倒不如说这是所有同学迈向“新世界”的起点。因为此刻,他们真正认识到了要成为一名优秀的工程师,需要付出多少汗水与努力,需要翻越多少峻岭与险坡。经过课程的积累,相信同学们会在未来的科研中创造更辉煌的成果。

 

 

(图/文 综合服务办)