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一、討論教學(xué)法與范例教學(xué)法交叉使用
討論教學(xué)法,是指在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生圍繞中心問題相互交流個(gè)人看法,相互啟發(fā),相互學(xué)習(xí)的一種教學(xué)方法。這種教學(xué)方法可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)情緒,活躍學(xué)生的思想,便于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力,有助于提高學(xué)生表達(dá)能力。
范例教學(xué)法,是指教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的需要,采用范例進(jìn)行講解及組織學(xué)生對(duì)范例進(jìn)行研討,引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際范例中學(xué)習(xí)、理解掌握一般規(guī)律、原則、方法及操作實(shí)驗(yàn),從而有效地將理論知識(shí)和實(shí)踐技能相互結(jié)合的一種教學(xué)方法。
在第一章概述中,要求理解統(tǒng)計(jì)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的含義,對(duì)于高一新生來(lái)講,面對(duì)這些專業(yè)術(shù)語(yǔ),很難理解,這時(shí)教師采用“討論教學(xué)法”效果要好,第一步,教師設(shè)疑,什么是統(tǒng)計(jì)?統(tǒng)計(jì)與統(tǒng)計(jì)學(xué)有什么關(guān)系?第二步,學(xué)生自主思考,自由討論,每個(gè)小組選一位發(fā)言人回答上述問題;第三步,教師總結(jié)發(fā)言,概括各種意見和分歧,幫助其得出結(jié)論,切入主題。
在講解什么是總體、總體單位、標(biāo)志、指標(biāo)、指標(biāo)體系、變量時(shí),采用范例教學(xué)法,學(xué)生更易接受。以研究本班學(xué)生的語(yǔ)文成績(jī)?yōu)榉独赋隹傮w是全班的所有學(xué)生,總體單位是本班的每一位同學(xué),每位學(xué)生的成績(jī)是數(shù)量標(biāo)志,全班語(yǔ)文總分是統(tǒng)計(jì)指標(biāo),并且語(yǔ)文總分、數(shù)學(xué)總分、英語(yǔ)總分、政治總分、專業(yè)綜合總分又構(gòu)成了一個(gè)總成績(jī)的指標(biāo)體系,同時(shí)對(duì)于各位學(xué)生而言各科成績(jī)又不盡相同,那這個(gè)可以有不同取值的成績(jī)就是變量,各種分?jǐn)?shù)就是變量值。通過這個(gè)范例,夯實(shí)學(xué)生對(duì)上述概念的認(rèn)識(shí),并以此為例,舉一反三,指導(dǎo)學(xué)生再投入到其他經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的討論中。
二、案例教學(xué)法與情境教學(xué)方法的交叉應(yīng)用
案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)方法。在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生通過了解案例發(fā)生的背景,反映的事實(shí),找出案例中存在的問題,或者案例中應(yīng)用的方法措施,引導(dǎo)學(xué)生掌握案例分析的基本步驟,從案例中分析其反映的本質(zhì)內(nèi)容。這種教學(xué)方法可以激發(fā)學(xué)生的思維能力,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力,有助于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高。
情境教學(xué)法是指教師在教學(xué)過程中,有目的地將一些在日常生活中常見的場(chǎng)景,引入到課堂中,是學(xué)生在情境中體驗(yàn),從而幫助學(xué)生深刻理解教材的內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
在教學(xué)中,通過設(shè)置一些學(xué)生常見的生活案例,引入到授課中,引導(dǎo)學(xué)生親身感受統(tǒng)計(jì)學(xué)的魅力,從而將學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性激發(fā)出來(lái)。例如,在講授“調(diào)和平均數(shù)”時(shí),就可以應(yīng)用學(xué)生比較常見的場(chǎng)景為案例。例如,紅富士蘋果的價(jià)格,甲乙丙三個(gè)超市,分別是3元、3.25元、3.5元,若在3個(gè)超市各買10元的該蘋果,請(qǐng)計(jì)算其平均價(jià)格。通過預(yù)設(shè)學(xué)生日常相關(guān)的實(shí)例,引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,通過簡(jiǎn)單的運(yùn)算公式,得出蔬菜的平均價(jià)格。這樣,將生活情境和案例分析結(jié)合起來(lái),讓學(xué)生把實(shí)際生活與統(tǒng)計(jì)學(xué)聯(lián)系在一起,在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí),還可以激發(fā)學(xué)生認(rèn)真思考,引導(dǎo)學(xué)生深刻理解所學(xué)內(nèi)容。
三、對(duì)比教學(xué)法與歸納總結(jié)教學(xué)法的交叉應(yīng)用
對(duì)比教學(xué)法可以幫助學(xué)生更好地掌握、理解學(xué)習(xí)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生探究性的學(xué)習(xí)熱情,使學(xué)生能夠準(zhǔn)確把握基本概念,理解抽象的公式。
歸納總結(jié)的教學(xué)方法是將一些具有相同特性的內(nèi)容,總結(jié)在一起,可以將學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)一步鞏固和理解。有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。
在《統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)》的教材中,有許多的基本概念比較難理解,也比較容易混淆。例如在第二章中我國(guó)常用的幾種調(diào)查組織方式,利用對(duì)比教學(xué)法,可以是學(xué)生更加容易的理解這些概念,同時(shí)利用歸納總結(jié)法,將這些容易混淆的概念,通過表格的形式,總結(jié)在一起,形成一個(gè)基本的學(xué)習(xí)構(gòu)架。
四、啟發(fā)性教學(xué)與強(qiáng)化訓(xùn)練結(jié)合應(yīng)用
在教學(xué)過程中,教師應(yīng)該盡量減少講授教學(xué)。因?yàn)椋v授法的教學(xué)方式,不能夠打開學(xué)生的思維能力,學(xué)生只能被動(dòng)的接受教師傳授的知識(shí),喪失了獨(dú)立思考的能力。因此,教師在教學(xué)過程中,應(yīng)該采取引導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué),例如在案例分析中,可以引導(dǎo)學(xué)生在案例中發(fā)現(xiàn)問題,同時(shí),提出應(yīng)該如何解決這樣的問題。將問題留給學(xué)生,教師做一些引導(dǎo),從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。然后,在將一些類似的案例,或者題目,讓學(xué)生進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練,鞏固所學(xué)知識(shí)。
五、總結(jié)
《統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)》這門課主要研究自然和社會(huì)現(xiàn)象總體的數(shù)量特征和數(shù)量關(guān)系,進(jìn)而從數(shù)量上認(rèn)識(shí)客觀世界的一門獨(dú)立的方法論科學(xué)。它在眾多的專業(yè)課中,內(nèi)容比較抽象,屬于比較難的一門課程。因此,教學(xué)方法的恰當(dāng)運(yùn)用,會(huì)使得教學(xué)任務(wù)得到事倍功半的效果。
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關(guān)鍵詞:高職;統(tǒng)計(jì)實(shí)務(wù);項(xiàng)目教學(xué);項(xiàng)目設(shè)計(jì)
一、前言
所謂項(xiàng)目教學(xué)法是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下親自處理一個(gè)項(xiàng)目的全過程,在這一過程中學(xué)習(xí)掌握教學(xué)計(jì)劃內(nèi)的教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生全部或部分獨(dú)立組織、安排學(xué)習(xí)行為,解決在處理項(xiàng)目中遇到的困難,提高了學(xué)生的興趣,自然能調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。因此“項(xiàng)目教學(xué)法”是一種典型的以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。“項(xiàng)目教學(xué)法”最顯著的特點(diǎn)是“以項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”,改變了以往“教師講,學(xué)生聽”被動(dòng)的教學(xué)模式,創(chuàng)造了學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式。
作為計(jì)量和定量分析重要工具的統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,尤其是與信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)、電子商務(wù)以及高新技術(shù)的開發(fā)相聯(lián)系的應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué),其應(yīng)用的范疇已覆蓋了社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的一切領(lǐng)域,是當(dāng)代財(cái)經(jīng)、經(jīng)管等應(yīng)用型人才不可缺少的素質(zhì)。結(jié)合我院經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)教學(xué)實(shí)踐,統(tǒng)計(jì)實(shí)務(wù)在會(huì)計(jì)統(tǒng)計(jì)、營(yíng)銷統(tǒng)計(jì)、電子商務(wù)、信息技術(shù)等各專業(yè)課程的教學(xué)中都有具體應(yīng)用,所以《統(tǒng)計(jì)實(shí)務(wù)》的教學(xué),應(yīng)根據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)研流程和統(tǒng)計(jì)軟件的操作內(nèi)容、操作流程,結(jié)合具體的實(shí)際工作應(yīng)用,用真實(shí)的項(xiàng)目來(lái)全面引導(dǎo)學(xué)生掌握統(tǒng)計(jì)實(shí)踐的流程及統(tǒng)計(jì)相關(guān)軟件的使用方法,以達(dá)到提高學(xué)生在具體工作中的應(yīng)用能力目標(biāo),因此該課程非常適合采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法開展教學(xué)。
目前,各高校相繼在教學(xué)過程中采用了項(xiàng)目教學(xué)法,但是所產(chǎn)生的效果卻不盡相同,究其原因也各不相同,但主要存在于項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施兩個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)
中。在項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)踐過程中,作者深切地感受到項(xiàng)目的設(shè)計(jì)是項(xiàng)目教學(xué)方法
能否成功實(shí)施的關(guān)鍵,因此本文主要針對(duì)《統(tǒng)計(jì)實(shí)務(wù)》項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的探討。
二、高職《統(tǒng)計(jì)實(shí)務(wù)》課程項(xiàng)目教學(xué)法中項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則
教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)必須以科學(xué)實(shí)用為準(zhǔn)則,以學(xué)生職業(yè)能力為導(dǎo)向,以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性為出發(fā)點(diǎn),以完成教學(xué)任務(wù)為最終目標(biāo)。在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí),需要把握以下幾個(gè)原則:
1、項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要具有可行性和可操作性。從學(xué)生的日常學(xué)習(xí)生活的實(shí)際出發(fā),結(jié)合學(xué)生的專業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生較熟悉、易理解、感興趣的項(xiàng)目,如可結(jié)合學(xué)生的營(yíng)銷學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)***產(chǎn)品滿意度調(diào)研;結(jié)合學(xué)生的會(huì)計(jì)學(xué)知識(shí),利用指數(shù)因素的原理,要求學(xué)生對(duì)指定的實(shí)訓(xùn)資料,進(jìn)行產(chǎn)品成本過高的原因剖析;也可結(jié)合大二學(xué)生即將面臨實(shí)習(xí)畢業(yè)的特點(diǎn),組織召開大學(xué)生就業(yè)座談會(huì)等一系列的統(tǒng)計(jì)調(diào)查方法實(shí)施實(shí)踐活動(dòng),這樣才能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí),從而收到事半功倍的效果。
2、項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要難易程度適中、循序漸進(jìn)、因材施教。設(shè)計(jì)的項(xiàng)目既不能難度過大,也不能過于簡(jiǎn)單。項(xiàng)目難度過高,大部分學(xué)生難以理解和接受,不僅收不到預(yù)期的教學(xué)效果,也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏難的心理;項(xiàng)目難度過低,一方面會(huì)降低教學(xué)質(zhì)量不能達(dá)到教學(xué)目的,另一方面,也會(huì)影響學(xué)習(xí)較好的學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。如果同一個(gè)班級(jí)的學(xué)生,層次差異校大,則可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況,實(shí)行項(xiàng)目小組化,因小組能力而進(jìn)行不同項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和任務(wù)的下達(dá),以達(dá)到因材施教的目的。
3、項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要具有綜合性。在進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)把學(xué)生已掌握的知識(shí)和即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容交融結(jié)合;同時(shí)還應(yīng)注意與橫向?qū)W科的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行整合,不僅讓學(xué)生對(duì)新舊知識(shí)融會(huì)貫通,更進(jìn)一步提高學(xué)生的舉一反三的綜合應(yīng)用能力和項(xiàng)目開發(fā)實(shí)踐能力。
三、高職《統(tǒng)計(jì)實(shí)務(wù)》課程項(xiàng)目教學(xué)法中項(xiàng)目情景設(shè)計(jì)
實(shí)施項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法,老師必須預(yù)先準(zhǔn)備一個(gè)真實(shí)的項(xiàng)目或創(chuàng)設(shè)一定的教學(xué)情境,利用項(xiàng)目活動(dòng)過程來(lái)培養(yǎng)學(xué)生掌握知識(shí)的應(yīng)用,由點(diǎn)到面,砌磚式地演練整個(gè)項(xiàng)目的完成過程,從而完成教學(xué)。因此教學(xué)項(xiàng)目的情境創(chuàng)設(shè)是項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的關(guān)鍵,結(jié)合高職《統(tǒng)計(jì)實(shí)務(wù)》課程的特點(diǎn),筆者認(rèn)為應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮情境創(chuàng)設(shè):
1、項(xiàng)目教學(xué)場(chǎng)所情景創(chuàng)設(shè)。通常完成一個(gè)完整的統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目(由多個(gè)子項(xiàng)目構(gòu)成),會(huì)從統(tǒng)計(jì)任務(wù)的設(shè)計(jì)到統(tǒng)計(jì)資料的收集、整理,統(tǒng)計(jì)資料的分析,直至最終形成書面的統(tǒng)計(jì)報(bào)告,并進(jìn)行口頭匯報(bào),都將在不同的情境中完成,教師應(yīng)根據(jù)不同的子項(xiàng)目特征,創(chuàng)設(shè)不同的情境,如在收集資料的過程中,可能會(huì)使用到座談會(huì)這種具體的方法,那么教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)一個(gè)真實(shí)的座談會(huì)情境,以使學(xué)生能真正的理解座談會(huì)從形式到實(shí)質(zhì)的內(nèi)容與過程。
2、項(xiàng)目教學(xué)使用的統(tǒng)計(jì)軟件。在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)資料的整理與分析時(shí),在職業(yè)實(shí)踐中,往往是運(yùn)用相關(guān)的軟件來(lái)進(jìn)行。因此,應(yīng)在完成有關(guān)子項(xiàng)目時(shí)(如資料的整理與分析),結(jié)合學(xué)生的基礎(chǔ),進(jìn)行Excel、SPSS等相關(guān)軟件的學(xué)習(xí),使學(xué)生能熟練的掌握一種軟件的應(yīng)用,為將來(lái)的職業(yè)能力進(jìn)行儲(chǔ)備。
3、營(yíng)造項(xiàng)目小組分工合作情境。項(xiàng)目教學(xué)中,根據(jù)項(xiàng)目及子項(xiàng)目的學(xué)習(xí)特點(diǎn),將班級(jí)分為若干個(gè)小組,小組內(nèi)部成員分工合作,結(jié)合自身的優(yōu)點(diǎn),進(jìn)行角色定位,從而達(dá)到綜合的能力提升。
四、高職《統(tǒng)計(jì)實(shí)務(wù)》課程項(xiàng)目教學(xué)法項(xiàng)目體系構(gòu)建
在“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式中,教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)是整個(gè)教學(xué)的關(guān)鍵,項(xiàng)目的好壞直接影響到教學(xué)效果,因此在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí),老師應(yīng)該緊扣教學(xué)內(nèi)容,根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn),聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用,制定可靠的具有實(shí)際意義的綜合性項(xiàng)目。教學(xué)項(xiàng)目既要涵蓋基本的教學(xué)知識(shí)點(diǎn),能服務(wù)于教學(xué),體現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到一定的教學(xué)效果。在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí),根據(jù)《統(tǒng)計(jì)實(shí)務(wù)》課程的知識(shí)要點(diǎn),可將一個(gè)綜合項(xiàng)目劃分為若干個(gè)相互獨(dú)立又相互聯(lián)系的子項(xiàng)目,再將每個(gè)子項(xiàng)目分解為多個(gè)任務(wù)單,每個(gè)任務(wù)單涵蓋一定的課程知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn);然后,每個(gè)任務(wù)單通過設(shè)置相應(yīng)的問題情景引出任務(wù)。針對(duì)《統(tǒng)計(jì)實(shí)務(wù)》課程的特點(diǎn),按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)的原則,課程項(xiàng)目具體設(shè)計(jì)如下表:
本課程項(xiàng)目教學(xué)安排中,最大限度地結(jié)合《成本會(huì)計(jì)》、《市場(chǎng)營(yíng)銷》、《市場(chǎng)調(diào)查與預(yù)測(cè)》等課程內(nèi)容及EXCEL、SPAA等軟件,實(shí)現(xiàn)本課程與其他主干專業(yè)課程內(nèi)容的融合,教學(xué)活動(dòng)完成后,也可以形成體現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)能動(dòng)者學(xué)生的特點(diǎn),讓學(xué)生在專業(yè)技能及綜合素質(zhì)方面都能得到全面的鍛煉與提升。
五、結(jié)束語(yǔ)
項(xiàng)目教學(xué)法在《統(tǒng)計(jì)實(shí)務(wù)》教學(xué)中已經(jīng)取得較好效果,尤其是對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)。除了在項(xiàng)目選取上注重層次、內(nèi)容和來(lái)源外,還要進(jìn)行項(xiàng)目的分解和項(xiàng)目為的管理等問題。所以在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中還有一些需要完善的地方,我們將在今后的工作中不斷地改進(jìn)。(作者單位:湖南司法警官職業(yè)學(xué)院)
注:此文為2012湖南司法警官職業(yè)學(xué)院教研教改研究項(xiàng)目,編號(hào):jg2012-07
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關(guān)鍵詞:永磁同步直線電機(jī);初始尋相;電角度;電磁推力
Abstract: Due the linear motor mover and its loaded platform and other factors to resulting the great resistance, it is difficult to achieve initialing phase correctly for vertical linear motor by a general method, causing the motor can not complete the follow-up action correctly. To solve this problem, this article presents a optimized method that make vertical Permanent Magnet Synchronous Linear Motor initialing phase correctly, firstly figuring out the relationship between the electromagnetic force of permanent magnet synchronous linear motor and the cross-axis current of motor winding, increasing the current smoothly, do motion reciprocally to initialize phase, then according to the position information fed back by grating to calculate electrical angle of the motor indirectly. In this way it can completely overcome friction to make motor running, at the same time, would not cause the motor to shake violently because of over current. The experiments show that there is good control effect to linear motor in this way, and effectively make vertical linear motors against gravity and friction initialing phase to complete the normal operation.
Keywords: permanent magnet synchronous linear motor; initialize phase; electrical angle;electromagnetic force
引言
永磁同步交流直電機(jī)系統(tǒng)為滿足各種生產(chǎn)檢測(cè)需求,有時(shí)需要豎立安裝,豎立安裝的電機(jī)存在多個(gè)電磁和機(jī)械變量,它們有較強(qiáng)的耦合效果。為了獲得很好的控制效果以及優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)變速特性,矢量控制技術(shù)成為直線電機(jī)系統(tǒng)中重要的控制技術(shù)[1-4]。如果上電時(shí)不能精確完成初始化尋相以及對(duì)電角度的測(cè)定,將導(dǎo)致直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)有誤,甚至不能啟動(dòng)。本文針對(duì)一般尋相方法無(wú)法完成豎立安裝的直線電機(jī)初始尋相的問題,提出了一種有效的初始尋相優(yōu)化方法。
1 電機(jī)的初始尋相
每次啟動(dòng),無(wú)法確定直線電機(jī)動(dòng)子的絕對(duì)坐標(biāo)以及電機(jī)的相位角。因此每臺(tái)電機(jī)還需要一個(gè)明確的機(jī)械原點(diǎn),每次啟動(dòng)后電機(jī)都要先回原點(diǎn),之后才能正常的工作。
可以在直線電機(jī)附近安裝一個(gè)限位開關(guān)作為機(jī)械原點(diǎn),限位開關(guān)處于負(fù)計(jì)數(shù)方向,當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)入負(fù)方向直至限位開關(guān)觸發(fā)+24V時(shí),立即進(jìn)入正方向直至直線光柵尺發(fā)出第一個(gè)Index脈沖信號(hào)為止,在負(fù)方向距離停止位置最近的一個(gè)Index對(duì)應(yīng)的位置就是原點(diǎn),計(jì)數(shù)器清零。該過程的原理如下。電機(jī)的確定原點(diǎn)后,通過實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量電機(jī)在原點(diǎn)處d軸和A軸之間的電角度,即為初始電角度。
這種方法中,電機(jī)回到原點(diǎn)前不能確定電角度。為了確定電角度,可以給電機(jī)的定子線圈加入方向確定的電壓,如圖2所示。
在初始階段給電機(jī)通入固定的電壓矢量,電機(jī)的動(dòng)子會(huì)在電壓作用下運(yùn)動(dòng)到與定子重合。此時(shí)電角度為90°,即為初始電角度。當(dāng)通入的是直流電壓時(shí),線圈中的電流很大,所以要控制好通入電壓的時(shí)間和幅值。若只考慮基波分量,需要借鑒dq軸模型[12]。dq軸模型的電壓方程式與旋轉(zhuǎn)電機(jī)電壓方程式相似[13],其模型為:
式中,?姿d=Lsid+?姿PM1,為直軸磁通鏈,?姿d=Lsiq,為交軸磁通鏈,RS為電樞繞組的電阻,?棕r=?仔v/?子,v為線速度,p=d/dt。
由空載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)基波分量公式:
得出總磁通:
通過對(duì)電機(jī)的參數(shù)、電流、電壓及磁鏈作PARK變換得電磁功率:
推力為:
式中,?子為電機(jī)的極距,為定值,λPM為永磁體磁鏈,也為常量。
由上式知,繞組的電流分量iq決定了直線電機(jī)的推力。而尋相前靜止的直線電機(jī)定子質(zhì)量和磁阻力帶來(lái)的靜摩擦力很大,尋相時(shí)給電機(jī)施加的直流電壓過小則無(wú)法克服初始靜摩擦力而推力不足導(dǎo)致尋相失敗,給電機(jī)施加直流電壓過大時(shí)加速度過大則容易對(duì)電機(jī)端部產(chǎn)生碰撞損壞電機(jī)設(shè)備,為了避免上述情況,本文采用加大電流平滑增壓往復(fù)運(yùn)行的方式。
如圖3所示,將換向角度設(shè)置為180°,平滑地增加電流直到檢測(cè)到有一個(gè)電角度的運(yùn)動(dòng),將換向角度減小一半,并反向移動(dòng)。增加電流直到檢測(cè)到有一個(gè)電角度的運(yùn)動(dòng)。重復(fù)操作直到電流增加到最大,即3A時(shí),電機(jī)也沒有發(fā)生運(yùn)動(dòng),此時(shí)電角度為90°,即完成初始尋相。
試驗(yàn)表明這種方法可使電機(jī)平穩(wěn)的定位。平穩(wěn)增大電流既能完全克服電機(jī)的磁阻力和摩擦力等因素,讓電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),又不因電流過大導(dǎo)致電機(jī)劇烈抖動(dòng)造成機(jī)械損傷,完成了一般水平安裝的電機(jī)尋相方法無(wú)法幫助豎立安裝的直線電機(jī)尋找相位的難題。初始尋相中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)則可以將測(cè)量過程中的誤差累積降低到最小,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)尋相。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論
實(shí)驗(yàn)選用的永磁同步直線電機(jī)參數(shù):動(dòng)子質(zhì)量為2 kg,永磁體有效磁鏈為0.106 wb,粘滯摩擦系數(shù)等于1.2Ns/m,動(dòng)子電樞電阻等于8.8Ω,動(dòng)子電感為3.2mH,極距等于42mm,極對(duì)數(shù)為3,相數(shù)等于3,電機(jī)額定電流等于24A。對(duì)電機(jī)進(jìn)行初始尋相,在電機(jī)電流輸入端上施加一個(gè)平滑增大至3A的電流,觀察電機(jī)的電角度、速度、電流等的變化情況。實(shí)驗(yàn)時(shí),電機(jī)空載,速度環(huán)的采樣周期為:300us。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器型號(hào):CDHD-4D5,PWM頻率為16KHZ。本文所用實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖4所示。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,采用優(yōu)化后的初始尋相方法能使永磁同步直線電機(jī)具有良好的控制效果,在峰值為3A電流范圍內(nèi),初始尋相電機(jī)速度響應(yīng)曲線平滑穩(wěn)定,完成尋相后電機(jī)能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)動(dòng),不會(huì)發(fā)生因電角度測(cè)量誤差積累而產(chǎn)生的失控現(xiàn)象。電機(jī)尋相過程伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)到的位移速度波形圖和電流波形圖如圖5所示。
本文提出的平滑增大電流,往復(fù)運(yùn)動(dòng)尋找相位的方法不僅能有效的克服垂直運(yùn)動(dòng)直線電機(jī)阻力,使之正確完成尋相工作,對(duì)于水平運(yùn)動(dòng)的直線電機(jī)也有著良好的優(yōu)化尋相作用,往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)相位角的尋找以及電角度的測(cè)量更為準(zhǔn)確,在完全克服摩擦阻力使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí),又不因電流過大導(dǎo)致電機(jī)劇烈抖動(dòng)造成機(jī)械損傷,實(shí)際調(diào)試中此方法對(duì)直線電機(jī)有著良好的控制作用,能有效的讓豎立放置的直線電機(jī)克服自身重力和摩擦阻力正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
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關(guān)鍵詞:發(fā)控系統(tǒng) 離軸控制 反饋 解調(diào) 非線性
中圖分類號(hào):U666.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2013)03(b)-0100-02
隨著軍事技術(shù)的發(fā)展,機(jī)載武器系統(tǒng)對(duì)紅外型空空導(dǎo)彈的離軸隨動(dòng)性能要求越來(lái)越高,這就需要發(fā)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確的離軸驅(qū)動(dòng)控制功能,導(dǎo)彈的離軸角信號(hào)是實(shí)現(xiàn)離軸驅(qū)動(dòng)閉環(huán)控制的反饋信號(hào),對(duì)系統(tǒng)隨動(dòng)精度影響極大。某武器系統(tǒng)中,導(dǎo)彈的離軸角信號(hào)是極坐標(biāo)系下的電壓信號(hào),載機(jī)下達(dá)的隨動(dòng)方位、俯仰角度是通過總線傳輸?shù)臋C(jī)體坐標(biāo)系為準(zhǔn)的角度信息,發(fā)控系統(tǒng)根據(jù)載機(jī)下達(dá)的角度信息生成離軸驅(qū)動(dòng)信號(hào),然后和導(dǎo)彈的離軸角信號(hào)形成閉環(huán),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)彈的離軸隨動(dòng)控制。實(shí)現(xiàn)極坐標(biāo)系下的導(dǎo)彈離軸角信號(hào)與直角坐標(biāo)系下的目標(biāo)方位、俯仰角度的相互轉(zhuǎn)換,有利于提高離軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)的生成精度,從而提高武器系統(tǒng)的隨動(dòng)精度。同時(shí),導(dǎo)彈位標(biāo)器的方位、俯仰信息也需要實(shí)時(shí)上傳載機(jī)。本文主要闡述離軸角信號(hào)解算與轉(zhuǎn)換的工作原理及實(shí)現(xiàn)過程。
1 離軸角信號(hào)解調(diào)原理
某型號(hào)導(dǎo)彈中,離軸角信號(hào)是導(dǎo)彈的位標(biāo)器電鎖線圈的輸出信號(hào),該信號(hào)表征導(dǎo)彈視線在位標(biāo)器坐標(biāo)系中的投影,可以近似表達(dá)為:
(1)
其中:為位標(biāo)器離軸角的極徑;為位標(biāo)器離軸角的相位。
(2)
其中:為角度電壓系數(shù);、為分別是位標(biāo)器視線的俯仰角和方位角。
由于信號(hào)是極坐標(biāo)形式,需要把它轉(zhuǎn)換到機(jī)體直角坐標(biāo)系下,根據(jù)系統(tǒng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及系統(tǒng)信號(hào)相位滯后的要求,移動(dòng)相位度,即可把等效轉(zhuǎn)移到機(jī)體坐標(biāo)系上。
基準(zhǔn)信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
(3)
其中:為位標(biāo)器基準(zhǔn)電壓幅值。
利用基準(zhǔn)信號(hào)對(duì)進(jìn)行相干解調(diào),并濾除高頻分量,解得目標(biāo)在機(jī)體坐標(biāo)系下的俯仰、方位角電壓。
(4)
其中:為導(dǎo)彈離軸角電壓有效值;、為載機(jī)坐標(biāo)系下導(dǎo)彈離軸角電壓分量。
2 非線性校正及處理
由公式(2)可知,離軸角電壓理論上與離軸角之間呈正弦函數(shù)關(guān)系,而該系統(tǒng)實(shí)際與之間不是單純的正弦函數(shù)關(guān)系,如圖1所示。因此,既不能把離軸角電壓當(dāng)做離軸角“真值”上傳或用做控制,也不能簡(jiǎn)單按正弦函數(shù)關(guān)系反求離軸角。
針對(duì)這一事實(shí),采取措施,對(duì)離軸角電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換,求出離軸角“真值”,這一過程稱為非線性校正。以往發(fā)控系統(tǒng)多采用硬件處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)非線性校正。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,發(fā)控系統(tǒng)已廣泛采用數(shù)字信號(hào)處理器作處理器,利用數(shù)字信號(hào)處理器優(yōu)良的數(shù)據(jù)處理性能,用軟件進(jìn)行離軸角電壓的非線性校正,使得離軸角電壓和離軸角之間呈線性關(guān)系。這種方法省去了硬件補(bǔ)償電路,充分利用了計(jì)算機(jī)的智能作用,提高了離軸角轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性和精度,而且適當(dāng)改進(jìn)軟件內(nèi)容,可實(shí)現(xiàn)不同的校正方法。校正方法可以采用曲線擬合、分段線性化等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。綜合考慮轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度、發(fā)控系統(tǒng)性能及任務(wù)等因素,本文采用分段線性化的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)離軸角信號(hào)的非線性校正。
采用以下三個(gè)線性段來(lái)擬合圖1所示的曲線:
(5)
式中:為離軸角電壓有效值;、離軸角電壓線性分段拐點(diǎn)值;、、為各線性段電壓角度轉(zhuǎn)換系數(shù);、為分段點(diǎn)離軸角對(duì)應(yīng)角度值;為計(jì)算得到的離軸角角度值。
算法的關(guān)鍵是確定轉(zhuǎn)折點(diǎn)(,)、(,)及各線性段的轉(zhuǎn)換系數(shù)、、,實(shí)現(xiàn)時(shí)根據(jù)被控對(duì)象的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定上述參數(shù),使算法在整個(gè)曲線范圍內(nèi)擬合誤差滿足系統(tǒng)需要。
經(jīng)非線性校正,得到離軸角計(jì)算值,然后根據(jù)離軸角電壓分量、計(jì)算歸一化的位標(biāo)器俯仰、方位信息、,表示為:
(6)
其中:
計(jì)算機(jī)體系下俯仰角、方位角:
(7)
式中:A、B為機(jī)體坐標(biāo)系下位標(biāo)器俯仰、方位角;在小角度時(shí),、近似等效于A、B。
3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
離軸角信號(hào)的解算與轉(zhuǎn)換作為發(fā)控系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng),主要由發(fā)控系統(tǒng)微處理器、信號(hào)調(diào)理電路、絕對(duì)值電路、解調(diào)電路等部分。
離軸角信號(hào)通過絕對(duì)值電路后計(jì)算出的有效值;解調(diào)電路內(nèi)首先實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需要的相移,然后利用兩路基準(zhǔn)信號(hào)解調(diào)出離軸角電壓分量、;、、進(jìn)行信號(hào)調(diào)理后送微處理器由其AD轉(zhuǎn)換模塊實(shí)時(shí)采集。系統(tǒng)的微處理器采用TI公司的SMJ320F240,該芯片具有豐富的軟硬件資源,能夠滿足發(fā)控系統(tǒng)離軸控制的需要,采用16MHz晶振為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。微處理器采集、、后進(jìn)行非線性校正病處理,計(jì)算目標(biāo)的方位角、俯仰角。
導(dǎo)彈離軸角信號(hào)經(jīng)本系統(tǒng)處理得到的離軸角,非常逼近導(dǎo)彈真實(shí)離軸角,在0~20°離軸范圍內(nèi),轉(zhuǎn)換誤差小于5%,滿足隨動(dòng)控制及數(shù)據(jù)上傳的需要。
4 結(jié)語(yǔ)
本文采用硬件解調(diào)和軟件校正的方法,解決了發(fā)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中離軸角信號(hào)處理問題,實(shí)現(xiàn)了離軸角信號(hào)的精確轉(zhuǎn)換,滿足了系統(tǒng)離軸控制的需要,應(yīng)用效果良好。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:系統(tǒng)誤差;限制與消除;測(cè)量方法
中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-61
48(2007)7(S)-0059-3
測(cè)量數(shù)據(jù)中,除了含有隨機(jī)誤差(偶然誤差)之外還包含系統(tǒng)誤差。當(dāng)重復(fù)測(cè)量某一個(gè)物理量時(shí),誤差的數(shù)值和符號(hào)基本不變或按一定規(guī)律變化的那一部分就是系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)是它的出現(xiàn)并不像隨機(jī)誤差那樣服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律而是服從某種確定的函數(shù)規(guī)律。在對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行分析研究確定其存在和所屬類型后,可采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)系統(tǒng)誤差加以限制或消除,使測(cè)得值中的系統(tǒng)誤差得到抵消,從而消弱或消除系統(tǒng)誤差對(duì)結(jié)果的影響。
1 限制與消除系統(tǒng)誤差的幾種測(cè)量方法
1.1 交換抵消法
這種方法是使測(cè)量中的某些條件相互交換,使產(chǎn)生固定系統(tǒng)誤差的因素對(duì)測(cè)量結(jié)果起相反的作用,從而抵消這種不變的系統(tǒng)誤差。
例如用等臂天平稱物體的質(zhì)量。先在左盤放置砝碼P,右盤放置被測(cè)物體m,如圖1所示。
當(dāng)天平平衡時(shí)被測(cè)物體的質(zhì)量為:
如果天平兩臂之長(zhǎng)絕對(duì)相等,即l1l2=1,則有 m=P,即砝碼的數(shù)值就是被測(cè)物的質(zhì)量。但實(shí)際上兩臂總是存在微小差別,即l1l2≠1,這時(shí)如果仍以m=P作為測(cè)量結(jié)果,顯然會(huì)使測(cè)量結(jié)果中帶有固定系統(tǒng)誤差。
為消除這一誤差,我們可以將被測(cè)物與砝碼互換位置,并改變砝碼量值使天平重新平衡,如圖2所示。
這時(shí)被測(cè)物與砝碼的關(guān)系為:
利用(3)式所得被測(cè)物的質(zhì)量值即不含由于天平不等臂而存在的固定系統(tǒng)誤差。
1.2 代換消除法
代換法是在測(cè)量裝置上對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量后在不改變測(cè)量條件的情況下,立即用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)量代替被測(cè)量,再進(jìn)行測(cè)量,從而求出被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量的差值,則被測(cè)量為:被測(cè)量=標(biāo)準(zhǔn)量+差值。
例如用惠斯通電橋測(cè)量未知電阻RX的值,如圖3。
根據(jù)電橋平衡條件有:Rx=R1R3R2
由于R1,R2和R3都有一定誤差,因此按它們的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的Rx也必含有誤差,即:
這就是說(shuō)代換的結(jié)果,測(cè)量結(jié)果的誤差ΔX只與標(biāo)準(zhǔn)電阻的誤差ΔN有關(guān),而與Δ1,Δ2,Δ3無(wú)關(guān)。因此電橋的精確度對(duì)測(cè)量結(jié)果就沒什么影響,這就消除了測(cè)量結(jié)果的儀器誤差。
用電橋測(cè)電阻的另一種代換法是用一個(gè)可變標(biāo)準(zhǔn)電阻與被測(cè)電阻串聯(lián),如圖4所示。
調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻使電橋平衡,這時(shí)有:
設(shè)標(biāo)準(zhǔn)電阻含有固定系統(tǒng)誤差Δ0及其它性質(zhì)的誤差ΔN和Δ′N,則RX將有誤差ΔX:
之外,標(biāo)準(zhǔn)電阻的固定系統(tǒng)誤差全被消除,而標(biāo)準(zhǔn)電阻的其它系統(tǒng)誤差也可能部分被消除。
1.3 反向補(bǔ)償法
在測(cè)量中改變某些條件,例如測(cè)量方向,電流方向等,使兩次測(cè)量結(jié)果中誤差的符號(hào)相反,從而抵消了固定系統(tǒng)誤差。
例如用電位差計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)電阻測(cè)量電阻值,如圖5所示。
由于電壓接頭存在熱接觸電勢(shì),因此測(cè)得的電壓并非電阻本身的電壓,這必然引起系統(tǒng)誤差。為了消除這種系統(tǒng)誤差,可用正反兩方向的電流測(cè)量?jī)纱危缘窒麩犭妱?dòng)勢(shì)的影響。
當(dāng)用正方向電流測(cè)得未知電阻兩端電壓Uω正時(shí),實(shí)際上包含了熱電勢(shì)ex,即:
同理標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端電壓測(cè)得值為:
其中ux,us分別為未知電阻兩端和標(biāo)準(zhǔn)電阻的電壓;ex,es為熱電動(dòng)勢(shì)。
現(xiàn)將電流反向(電流值未改變)則得:
(10)式減(12)式得未知電阻兩端的實(shí)際電壓值為:
(11)式減(13)式得標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端的實(shí)際電壓值為:
于是未知電阻為:
由上式確定的未知電阻值,將不含因熱電勢(shì)所引起的系統(tǒng)誤差。
1.4 對(duì)稱觀測(cè)法
當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)呈現(xiàn)某種對(duì)稱性時(shí),可以安排相互對(duì)稱的兩次測(cè)量,以此來(lái)削弱或消除系統(tǒng)誤差。這種方法應(yīng)用比較廣泛,在一般的教學(xué)實(shí)驗(yàn)也被常用到。現(xiàn)舉二例說(shuō)明。
(1)用分光計(jì)測(cè)量角度時(shí),由于刻度盤的轉(zhuǎn)軸O與游標(biāo)盤的轉(zhuǎn)軸O′不重合將使角度讀數(shù)由偏心產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。
為了克服這種誤差,在游標(biāo)盤的某一直徑兩端開兩個(gè)讀數(shù)窗口,如圖6所示。
測(cè)量角度時(shí),先在AB{刻度上讀取θ1,然后在A′B′{刻度上讀取θ2,根據(jù)平面幾何的圓內(nèi)定理,圓內(nèi)角(對(duì)于刻度盤)θ的讀數(shù)應(yīng)等于:
(AB{的度數(shù)+A′B′{的度數(shù))/2,而
AB{的度數(shù)也就是以O(shè)為圓心的圓心角θ1和θ2,因此得:
即二個(gè)窗口讀數(shù)θ1和θ2之平均值就等于游標(biāo)的轉(zhuǎn)角θ。
(2)LRC串聯(lián)電路的諧振頻率的測(cè)定。
諧振曲線如圖7所示,可以表為:
如果以電流最大值來(lái)判斷諧振點(diǎn)從而測(cè)定諧振頻率則由于檢測(cè)儀器具有一定的靈敏閥值,而C點(diǎn)附近的曲線斜率很小,使測(cè)量很容易產(chǎn)生誤差。為此取I=IMax2的曲線斜率最大處A點(diǎn)和B點(diǎn),讀取相應(yīng)的頻率ω1和ω2,諧振頻率為:
由于A,B點(diǎn)的曲線斜率最大,在同樣的儀器靈敏閥值之下,可使ω1和ω2測(cè)得更準(zhǔn)確,從而達(dá)到消弱系統(tǒng)誤差的目的。
1.5 周期性系統(tǒng)誤差的消除
對(duì)于周期性系統(tǒng)誤差,測(cè)得一個(gè)數(shù)據(jù)后,相隔半個(gè)周期再測(cè)一次,只要所測(cè)次數(shù)為偶數(shù),然后取平均,就可以消除周期性系統(tǒng)誤差。例如刻度盤偏心誤差的消除就是采用相距180°的一對(duì)游標(biāo)讀數(shù),然后取平均。
2 系統(tǒng)誤差已消除的準(zhǔn)則
采用各種方法去消除系統(tǒng)誤差,最終不可能把系統(tǒng)誤差完全消除干凈而總有一定的系統(tǒng)誤差殘余。實(shí)際上,只要將系統(tǒng)誤差減弱到某種程度,這時(shí)就可以認(rèn)為系統(tǒng)誤差已經(jīng)被消除了。
根據(jù)四舍六入五取偶的數(shù)字截尾準(zhǔn)則,當(dāng)殘余系統(tǒng)誤差θx 絕對(duì)值滿足:|θx|
3 結(jié)語(yǔ)
雖然系統(tǒng)誤差的出現(xiàn)都具有某種確定的規(guī)律性,但這種規(guī)律性對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)測(cè)量卻是不相同的,須針對(duì)每一具體情況采取不同的處理方法。本文結(jié)合普通物理實(shí)驗(yàn)實(shí)例分析的常用的五種消除系統(tǒng)誤差的測(cè)量方法和判斷系統(tǒng)誤差是否已消除的基本準(zhǔn)則,在新一輪中學(xué)物理課程改革別是實(shí)驗(yàn)技能方面,對(duì)提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和誤差處理能力都有一定的促進(jìn)作用。
參考文獻(xiàn):
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[2]普通物理實(shí)驗(yàn) (電磁學(xué)部分)[M].楊述武 主編. 2000.5,第三版.高等教育出版社。
[3]普通物理實(shí)驗(yàn) (光學(xué)部分)[M].楊述武 主編. 2000.5,第三版.高等教育出版社。
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