1.能够画出典型控制线路的原理图如三相异步电动机的单向运行控制；正反转控制（含接触器联锁的正反转控制、按钮联锁的正反转控制、双重联锁的正反转控制）；星三角降压起动控制（含手动控制的星三角降压起动控制、自动控制的星三角降压起动控制）；双速电动机控制（含手动控制的双速电动机控制、自动控制的双速电动机控制）等。学生通过理论学习以后，应具有相应的画图能力；然后通过到实训室学习，不仅可以强化学生的画图及动手安装接线的能力，还可以为后面的课程设计打下基础。
2.正确安装典型控制线路通过分析电气原理图后，进行安装接线；学生要能够把原理图中电气元件符号，与实物上的各对应部分联系起来，正确接线；先接主电路，在接主电路时，要注意电源的进线是上进下出；接控制电路时，根据编号，依次完成接线；在接按钮盒时，要注意，进盒的线要通过接线端子引入。对每个元件在所接线路中的作用，学生一定要清楚。
3.调试学生安装接线完成后，先通过静态检测，对所接线路有一个初步的判断，即是否存在短路或断路情况，静态值是否合理；然后是进行通电测试，通过通电试验，可以直观看到各元器件的动作，及电动机运行情况是否正常。这一过程，让学生看到每个元件的动作情况，以及所接线路完成的控制功能。
二、学习简单控制线路的设计
1.首先根据所设计控制线路的要求，对所需要用到的电气元器件写出材料清单（元器件的名称、数量、型号）。
2.根据所设计线路的要求，通过自己在理论学习和实习学习中掌握的知识，考虑如何设计。
3.通过分组完成或自己完成，画出能够实现设计要求的电气原理图，分析工作原理，请带实习的教师审核图纸，提出建议，方可照图安装接线。
4.在我们设计线路时，还要考虑一个重要的因素，就是要根据现有的元器件条件，完成我们的设计课题。因为，每个设计线路的功能，可以通过很多种控制方式来完成。
三、设计实例（三相异步电动机单向运行控制，扩展为两地控制的两台电动机手动顺起，手动逆停控制线路，具有短路、过载、欠压及失压保护）
1.元件清单三相空气开关1个、主熔断器3个、控熔断器2个、交流接触器2个、热继电器2个、三联按钮2个。
2.设计思路
（1）由于要完成两地控制，必须考虑甲、乙两地均有起动按钮和停止按钮；根据现有的条件，我们只能提供两组三联按钮，所以，在设计线路时，学生必须考虑其中两个按钮，即要做起动按钮使用，又要做停止按钮使用。学生还需要掌握一个要点，就是只要是多地控制，每台电动机的控制电路，起动按钮要并联、停止按钮要串联。
（2）两台或多台电动机要求顺序起动时，控制第一台电动机的交流接触器常开辅助触头，必须串联在第二台电动机的控制电路里，以此类推。
（3）两台或多台电动机的逆序停止时，控制第二台电动机的交流接触器常开辅助触头，必须并联在第一台电动机的停止按钮上。
3.画出设计电路根据设计思路，画出能够实现控制要求的电路图，（主电路省略）。控制电路中SB11、SB12是第一台电动机的停止按钮，SB21、SB22的常开触头是第一台电动机的起动按钮，SB21、SB22的常闭触头是第二台电动机的停止按钮，SB31、SB32是第二台电动机的起动按钮。通过这六个按钮，我们就能够实现在甲乙两地控制两台电动机的运行。KM1控制第一台电动机，KM2控制第二台电动机。
四、我们在设计了手动控制基础上，进一步学习自动控制的设计（两地控制的两台电动机自动顺起，自动逆停控制电路）
1.元件清单三相空气开关1个、主熔断器3个、控熔断器2个、交流接触器2个、热继电器2个、三联按钮2个、增加一个时间继电器、一个中间继电器，减少两个按钮。
2.设计思路
（1）起动时，第一台电动机起动一定时间后，第二台电动机自行起动。根据要求，我们可以采用通电延时型时间继电器或断电延时型继电器完成顺序控制的要求；通常情况下，首选通电延时型时间继电器，利用它的延时闭合常开触头串接在第二台电动机的控制电路中，实现按时间顺序起动的控制要求；相当于利用时间继电器的延时闭合常开触头，代替第二台电动机的起动按钮，当延时触头自动闭合时，第二台电动机就自行起动。由于是两地控制，所以，两个起动按钮需要并联完成两地控制要求，如图二所示。同学们也可以在此电路的设计思路上，考虑如何采用断电延时型时间继电器完成顺起逆停的控制电路的设计。
（2）停止时，第二台电动机停止一定时间后，第一台电动机才能自行停止。根据要求，我们在设计上可以采用两个时间继电器完成顺起逆停控制，但是，由于实际现场情况，只有一个时间继电器可用，在设计上，就必须考虑同一个时间继电器需要完成两个功能，起动时经过延时，使第二台电动机自行起动。当第二电动机起动后，KM2的常闭触头分断，时间继电器线圈断电，时间继电器暂时停止工作。当需要停止时，按下停止按钮，第二台电动机停止的同时，时间继电器重新工作，通过延时分断的常闭触头延时分断，切断第一台电动机控制电路，第一台电动机就可以自行停止了。
1电气控制线路设计法的重要性和主要特点
1.1电气控制线路设计法的重要性
电气控制线路的设计直接决定和影响了控制系统的的性能。在电气控制线路的设计中应当谨遵要求对电气控制系统的制造和使用，及维护资料进行编制和设计，确保其设备的安装、操作具有可靠性和安全性，这是保证电网正常运行的首要前提。
1.2电气控制线路设计法的基本特点
现代电气控制系统的三个特点：(1)功能强且体积小，灵活性较强，同时具有很强的通用功能，便于使用和维护。(2)采用了无触点式开关代替部分电器元件，执行程序的时间较短。(3)能够用软件实现电气控制，改变控制参数和要求时只需改动程序的对应部分，节省资源。
2电气控制线路设计法的优化策略
2.1了解生产机械和工艺
对电气控制线路的要求在进行电气控制线路的设计前应当对其生产工艺的要求有一定的掌握，同时要了解各程序的工作情况、保护措施及运动变化规律。设计人员在设计过程中要对同类产品进行调查和分析，将此结果作为设计的重要依据。
2.2线路设计法简单
在满足生产工艺的前提要求下，争取控制线路的设计简单、经济环保。（1）选用经过检验符合标准的线路环节。（2）贱导线连接的长度数量降到最低。在电器元件设计中合理安排触头位置，减少导线的连接数量和长度。（如图1）将启动、停止按钮都放在操作台上，接触器则放置在电器柜内。而由于按钮盒接触器之间距离较长，因此要将启动按钮盒停止按钮连接在一起，以简化导线连接。（3）采用标准件，同时注意将电气原件数量降到最少，尽量选择同一型号。（4）通过减少锄头来简化线路，增强可靠性。
2.3保障控制线路的安全可靠性
选用的电器机械使用寿命较长动作较为可靠、结构坚实同时抗干扰较强能够有效保障控制线路的安全可靠。在设计中注意以下几点：（1）选择正确的电气连接线圈进行线路设计法。在控制线路的设计时应当将线圈的一段统一接电源的同一端，使得电器触头在电源另一端。避免因为电器触头引发电源短路现象，也便于安装。（2）交流控制电路不能串联两个电器线圈。如果两个线圈串联，其中某一原件就只能得到一半电源电压。由于电压和线圈的阻抗成正比，不能同时进行动作。使交流接触器KM吸合，此时KM的磁路处于闭合状态，线圈的电感明显增大，使另一个接触器线圈的电压达不到工作电压。应当将两个电器线圈并联且保持同时动作才能保证运行。（3）避免因意外而在线路中接通的寄生电路。会造成误动影响线路的工作。（4）应当避免设计多个电器依次动作后接通另一个电器的控制线路。（5）线路的设计应当适应电网的情况，根据电网容量、电压和频率波动范围以及冲击电流的数值决定启动方式是直接或是减压启动。（6）以小容量继电器的锄头控制大容量接触器线圈来进行线路设计法，通过计算继电器触头断开和接通容量判断是否应当增加中间继电器和小容量控制器，增强可靠性。（7）将必要保护环节考虑在内，避免操作失误带来的线路事故。
2.4应具有必要的保护环节
（1）短路保护电气控制线路中通常采用熔断器、断路器来进行短路保护。在电动机容量较小时可以讲主电路的熔断器作为在控制线路中的短路保护，不需要再设熔断器进行保护。而当电动机容量大时就需要另设熔断器作短路保护。断路器在线路中既能做短路保护又可以当过载保护，而电气线路发生故障造成断路器跳闸时，排除故障后可直接合上断路器继续工作。（2）过流保护启动方法错误或是负载转矩过大都会熬制电动机的过电流故障。由于过电流较小，常用于直流电动机和绕线转子电动机控制线路。通过继电器、接触器相互配合将继电器的线圈和主电路串联，常闭触头和接触器控制电路串联。在电流达到整定值后断开常闭触头同时使继电器继续工作，同时切断控制电源和电动机电源进行线路保护。（3）过载保护三相鼠笼电动机会因为负载增加、断相动作或电网电压降低时引起过载，而电动机长期过载运行会造成过热导致的绝缘损坏。因此通常采用热继电器作为鼠笼型电动机的过载保护。（4）零电源保护通常将并联在启动按钮两侧的接触器自锁触头作为零电源保护。而主令控制器SA控制电动机则通过零电压继电器实现。
3结语
在对电器的设计中,要等到客户对电器的线路的控制要求下达以后,再根据要求,结合当前的资金限制,以及现有的操作条件,选择合适的,同时具备经济性、合理性、安全性等多个方面的设备配置。在控制线路的设计操作中,首先应该对主电路进行优化设计。因为主电路是控制线路的设计基础,它是整个设计线路的总领,在运行过程中,起到绝对的领到地位,和支配地位。因此,主电路设计的优劣状况将会直接影响到电器的正常运行和控制线路的设计和控制器编程工作的复杂、难易程度。所以,我们首先要做的就是通过对主电路的设计和优化把设备的设计问题进行转化,在这个过程中,我们要注意一些基本的问题。当我们了解电气的控制线路的设计之后,就需要根据现行的控制任务进行认真的,具体的,谨慎的分析,具体问题具体分析,实事求是的解决问题,提出可行的操作方案。比如,在对发动机的电气的控制线路的设计时,首先要了解的就是,所需要的电动机的控制是点动控制、连续控制还是正反转控制等。只有全面的对电器的设备需求有所了解后,才能正确的处理问题,实现主电路的优化。在对电气的主电路的优化设计中,我们可以借用,或者说参考已经熟悉的电路设计。这样,既可以提高工作的效率,也能在一定程度上,帮助我们更完善的设计其它线路的优化。还有一个非常重要点,就是要注意及时利用工作原理来进行分析。当在操作过程中,遇到挫折或是瓶颈时,我们应该查看电气控制图。比如,我们在上文中提及到的电气原理图,以及电气接线图。这些图画的功能,可以帮助更好的了解问题,排查麻烦。也就是当你不知道怎么办时,首先应该想到的是查看工作原理图,然后再考虑把它转化为控制电路图。这样,有助于我们更好地对电气控制线路的优化设计。
2控制电路的优化
我们知道,一件电器的运行,需要各个零件的集体配合。正如我们所熟知的木桶效应一样,如果在设计中,存在一些短板,那么,电气线路的整体优化效果就会不如人意。因此,在对电气的主电路进行优化设计之后,我们也应该对其它部分进行整合与优化。比如,对控制电路的优化。当电气线路的主电路设计出来后,我们应该认真的,具体的对其探讨和分析,把对电器的控制转化为对接触器和继电器的控制,也就是提出更为适合的控制要求,然后进行控制电路设计和优化。对电气的控制电路的控制要求,是我们进行控制电路设计的基础和重要依据。只有认真分析主电路的设计,并且结合实际,完备的选择合适的控制方法和控制手段,才能得到具体的控制线路。当然,就像对主电路的优化设计一样,我们同样可以用已知的或熟悉的控制电路来对电器设备进行控制。因为在很多种情况下,我们会发现,虽然设备的运行不同,但实际上,其中的控制电路是完全一样的。因此,我们可以借鉴已知的电路来帮助我们更好更快的解决当前的问题。这样,可以简化我们的设计工作,节约操作用时,提高工作效率。
3控制方法的优化
俗话说,只有对症下药,才能彻底解除病症。在对电气的控制电路的优化中也同样如此。选择对一个正确的控制方法,对于我们的工作来说,简直就是事半功倍。因此,我们要谨慎的选择控制方法。当然,在这个过程中,是一定要符合要求进行选择的。比如,如果选择的控制方法和控制手段不合适则会使控制电路的设计工作复杂或难以进行。举个例子,在对一件电器的设计中,选择手动控制,还是自动控制,就需要结合当前的情况,来进行选择。如果是设计走廊的声控灯那么,灯亮以后的熄灭,就需要线路的自动控制来进行。如何选择手动控制,就会加大人们的操作,那么显然,这样的设计,就是不合理的。再比如,一件电器的手动控制和时间控制,同样也需要根据实际来正确选择。在煲饭的电压锅中,人们所需要的,就是食物烹饪结束之后,能够自行关闭电源,这样,既可以便捷的通知我们食物的烹饪状况,又可以节约电能。由此可知,电气的控制方法的选择,对于电气控制线路的优化的重要性。
4接触器控制系统的优化
在电气的控制线路的优化中,接触器控制系统的优化,也具有非常重要的作用。继电器接触器控制系统中,主要是通过触点之间的接触运作,进而控制电气设备而运行的。也就是通过常开触点以及常闭触点二者组合而成的。通过一些物理知识,我们可以了解到一些对接触器的控制系统的优化。比如,当几个条件中,只要具备一个其中任何一个条件,所控制的电器线圈就能通电,这时可以使几个常开触点采用并联的方法来实现。而当几个条件同时具备,使电器线圈通电,可以使这几个常开触点串联,进而能够正常运行。复合按钮的使用,也可以促进控制线路的优化。也就是说,当控制要求中,有一次动作要求连续进行几个动作指令才能完全进行时,就可以采用复合按钮。比如,在日常的家居电器中,很对按钮都可以采用复合按钮。最常见的就是电源的开启与关闭功能,时间预约与时间增减等等一系列情况。
5结语
电气自动化技术专业的主要课程
主要课程有电路原理、电子技术基础、计算机软件技术基础、过程工程基础、电机与电力拖动基础、电机与电力拖动自动控制技术、单片机原理与应用、电力电子技术、自动控制理论、信号与系统分析、过程检测及仪表、运筹学、计算机仿真、计算机网络、过程控制、运动控制、系统辨识基础、计算机控制系统、系统工程导论、复变函数与积分变换、自动化概论、嵌入式系统原理与设计。
专业核心课程与主要实践环节：电工基础、电子技术、电机拖动基础、电力电子技术、工厂供电技术、工厂电气控制技术、自动控制系统、单片机与接口技术、PLC技术应用、检测技术、计算机控制技术、金工实习、电工实习、电力电子技术课程设计、电气控制课程设计、毕业实习(设计)等，以及各校的主要特色课程和实践环节。
电气自动化技术专业的培养目标有哪些
电气自动化技术专业主要培养掌握电气技术、电力自动化技术、各种电气设备及自动化设备的基本原理和分析方法，能够从事供用电、各类电气设备、电气控制及自动化系统的安装、设计、调试、维护、技术改造、产品开发和技术管理的高级技术应用性专门人才。
关键词：人工智能；电气工程；自动化
Abstract: Electrical automation control is to enhance the production, circulation, exchange, distribution and other key ring, realize the automation, is equal to the reduction of human capital investment, and improve the operational efficiency. With the development of information technology, many new methods and technology into engineering, product of stage, the automatic control of the new challenges, promote the theory of intelligent control technology application in the control of complex system, to solve with traditional methods can not solve the problem.
Key words: artificial intelligence; electrical engineering; automation
中图分类号：V242 文献标识码： 文章编号
引言：社会的进步和人类的长寿要求生产力更加发达,要求人类的经济生活更加智能化,以节省宝贵的人类时间去做其它有益的事情。电气自动化控制领域的革新需要人工智能的大力支持,而人工智能在自动化控制方面的优势在这个领域也确实能够得到极大的发挥。促进自动化控制的发展进步,促进了智能理论在控制技术中的应用,以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。人工智能主要包括思维能力、行为能力和感知能力三个方面。人工智能指的是人类制作的机器所表达出来的智能,体现了自动化的特征。因此智能化技术在电气工程自动化控制中可以发挥最大的效用,促进电气的优化设计、诊断故障和智能控制等。
一、人工智能应用理论分析
人工智能(Artificial Intelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟，延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质．并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器 该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别 自然语言处理和专家系统等。自从1956年“人工智能 一词在Dartmouth学会上提出以后，人工智能研究飞速发展，成为以计算机为主．涉及信息论．控制论， 自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学的一门学科。人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂的工作。
当今社会，计算机技术已经渗透到生产生活的方方面面，计算机编程技术的日新月异催生自动化生产，运输 传播的快速发展。人脑是最精密的机器，编程也不过是简单的模仿人脑的收集、分析、交换、处理、回馈．所以模仿模拟人脑的机能将是实现自动化的主要途径。电气自动化控制是增强生产、流通、交换、分配等关键一环，实现自动化，就等于减少了人力资本投入，并提高了运作的效率。
二、智能化技术应用优势
在电气自动化控制中应用到智能化技术，主要是以智能化控制器的形式，这种智能化控制器较过去的控制器相比的确具有不少优势，下面我们就对其进行详细的分析。
1.无需控制模型
过去的控制器在进行自动化控制时，往往会因为控制对象的动态方程比较复杂而无法精确到位地掌握，这会使得该对象模型的设计过程中会出现较多不可预估、不可测量的客观因素，比如一些参数的变化。无法掌握这些因素，也就不能设计出精准的模型，自动化控制工作的实际效率也会下降。而智能化控制器并不需要对控制对象模型进行设计，这就可以从根本上避免一些不确定因素的产生，提高自动化控制的精密系数。
2.方便调整控制
智能化控制器还有另一个大好处，就是可以随时根据下降时间、响应时间以及鲁棒性的变化来调节控制程度，从而有效提高自身工作性能，为自动化控制提供最基础的保障。无论是在什么样的情况下，智能化控制器的调节控制与过去的控制器相比具有更方便调节的优势，更适合投入实际使用。还有一点好处，就是智能化控制器在进行调节控制时完全只需要根据相关数据的变化来自行调节，即使没有专门的技术人员在旁边也可以，同样远程调节控制也是可行的，充分体现了电气工程自动化控制的无人操作性要求，对行业未来发展的重要性不言而喻。
3.一致性很强
智能化控制器的一致性很强，这表现在它对不同数据的处理上，及时输入完全陌生的数据也可以收到很高的估计，完美达到自动化控制的相关要求。不同的控制对象的效果也是不同的，虽然在对有些控制对象实施控制时智能化控制器暂时没有采取行动，其控制效果也是非常优秀的，但这并不是绝对的，可能在换了控制对象的时候就无法收到预期的效果了。所以我们技术人员在设计阶段还是不能松懈，要认真落实具体化原则，即在面对不同的对象时一定要根据其具体情况详细分析，不能因为马虎就降低了控制要求。一旦出现智能化控制器使用效果不佳的情况，不能盲目否定智能化技术，一定要从每个工程环节详细排查、认真分析，因为上述人为因素会给自动化控制结果带来很大的误差，影响试验的准确性。
三、人工智能技术的应用
随着人工智能技术的发展，许多高等院校及科研机构就人工智能在电气设备的应用方面展开了研究工作，如将人工智能用于电气产品优化设计，故障预测及诊断、控制与保护等领域。
1．优化设计
电气设备的设计是一项复杂的工作 它不仅要应用电路、电磁场、电机电器等学科的知识，还要大量运用设计中的经验性知识。传统的产品设计是采用简单的实验手段和根据经验用手工的方式进行的．因此很难获得最优方案。随着计算机技术的发展，电气产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计(CAD)，大大缩短了产品开发周期。人工智能的引进．使传统的CAD技术如虎添翼．产品设计的效率及质量得到全面提高。用于优化设计的人工智能技术主要有遗传算法和专家系统。遗传算法是一种比较先进的优化算法，非常适合于产品优化设计。因此电气产品人工智能优化设计大部分采用此种方法或其改进方法。
2. 故障诊断
电气设备的故障与其征兆之间的关系错综复杂，具有不确定性及非线性．用人工智能方法恰好能发挥其优势。已用于电气设备故障诊断的人工智能技术有：模糊逻辑、专家系统、神经网络。
变压器由于在电力系统中的特殊地位而备受关注，有关方面的研究论文较多。目前对变压器进行故障诊断最常用的方法是对变压器油中分解的气体进行分析．从而判断变压器的故障程度。人工智能故障诊断技术在发电机及电动机方面的研究工作也较为活跃。
3. 智能控制
人工智能控制技术在自动控制领域的研究与应用已广泛展开，但在电气设备控制领域所见报道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3种：模糊控制、神经网络控制、专家系统控制。由于模糊控制是其中最为简单、最具实际意义的方法，因而它的应用实例最多。
四、结束语
综上所述，本文主要介绍了智能化技术在电气工程自动化控制中的应用情况。只有加强电气工程的智能化程度，才是最终保证行业持续稳定发展的根本手段。
参考文献：
关键词：汽车电子；电力电子；教学改革
作者简介：吴晓刚（1981-），男，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，副教授；周美兰（1962-），女，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，教授。（黑龙江 哈尔滨 150080）
基金项目：本文系黑龙江省高等教育教学改革项目（项目编号：JG2201201107）、哈尔滨理工大学高等教育研究重点项目（项目编号：A201200004）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）28-0098-02
随着汽车产业的发展，电子技术在汽车上的应用已成为汽车设计研究部门考虑汽车结构革新的重要原因。在国外，平均每辆汽车上的电子装置在整车成本中占20%～25%，一些豪华轿车上装有40多个微处理器，有的汽车电子产品甚至占整车成本的50%以上。许多汽车制造商都认为，增加汽车电子装备的数量，促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的有效手段。[1]
在对汽车电子技术的教学研究中，文献[2]提出优化“汽车电子与控制”配置课程的内容、改革结构体系、改革教学方法和手段、加强实验建设和课程设计环节等改革思路。文献[3]分析了“汽车电子控制技术”课程在理论教学和实践教学方面的问题，提出了灵活多样的理论教学改革方案和采用项目教学法等加强实践环节教学的建议。文献[4]介绍了汽车电子控制技术课程精品实验项目的设计思想、主要环节及具体实践。文献[5]将虚拟仪器LabVIEW软件应用于汽车电子技术综合性和设计性虚拟实验中，并进行了实验教学的实践。文献[6]开发了汽车电子控制系统实验教学所需要的嵌入式系统，完成了实验箱硬件及教学实验所需的支撑软件，并在此基础上开展了教学实践。文献[7]介绍了在电子信息工程专业开设汽车电子系列特色课程的研究。
在汽车电子中，涉及到电力电子技术的内容通常称为汽车电力电子技术，并且成为了电力电子技术的重要分支。哈尔滨理工大学（以下简称“我校”）电气工程及其自动化专业下的电力电子方向，在汽车电子研究上已有了十几年的基础。在依托汽车电子驱动控制与系统集成教育部工程研究中心和黑龙江汽车电子技术研究中心科研基地的基础上，形成了以新能源汽车动力系统控制和汽车电子驱动控制为特色的研究方向，并培养了大量的硕士研究生和博士。因此，为了在本科教学中体现我校电气工程及其自动化专业的办学特色，结合在汽车电子方向上的研究成果，在2010年制定的电气工程及其自动化专业电力电子方向本科生培养方案中，特别增设了“汽车电子技术”专业方向选修课。本文以“汽车电子技术”课程作为研究和实践对象，通过课程结构优化设置和考核方式改革，结合现场教学和研究性教学的教学方法，实现具有特色的专业选修课教学。
一、“汽车电子技术”课程结构
“汽车电子技术”课程开设在大学四年级上学期，为专业选修课程，2学分，共32学时。其中理论教学22学时，实践教学10学时。根据电气工程及其自动化专业的基础课程和平台课程设置，结合汽车电子技术的主要特点，“汽车电子技术”课程的理论教学可分为6个模块，如图1所示。
在“汽车电子技术”课的理论教学环节中，第一部分，先介绍汽车电子的基本概念，回顾汽车电子技术的发展历史，通过实例分析介绍汽车电子对汽车安全与节能的影响，结合电气工程及其自动化专业的相关知识，讲述汽车电子与电力电子的关系。
第二部分，介绍汽车电子技术中常用的器件。包括光电、霍尔、电阻等各类传感器，常用于汽车电子控制系统中的单片机选型及选用依据，汽车电子控制系统中所用的交直流电机、电磁阀等执行器件的工作原理和控制方法。
第三部分，在以上介绍的基础上，着重介绍汽车变速器电控、ABS系统、动力转向电控等汽车电子控制系统的设计方法，主要内容包括电控系统开发遵循的标准、硬件电路设计和软件编程方法，特别强调目前汽车电子控制系统中所用的V流程开发模式。
第四部分，结合新能源汽车的热点问题，充分发挥电气工程及其自动化专业知识在电动汽车方面的运用。本门课与目前车辆工程专业所开设的“汽车电子技术”不同之处在于，省去了传统以发动机作为主导的汽车动力系统控制部分，强化了电驱动系统的匹配与设计部分。该部分内容除了包含对于汽车动力系统设计方法和匹配规律的介绍外，还增加了对于电动汽车动力系统控制的一般方法介绍。
第五部分，介绍汽车电器系统，包括汽车仪表系统、灯光照明系统、电动门锁系统、电动车窗、电动后视镜、电动天窗、电动座椅、车载空调系统、车载音响系统、车载电视娱乐系统、车载无线通讯系统、电子导航与全球定位系统、智能交通系统和车载网络系统等方面的内容。
第六部分是课程的最后部分，介绍汽车电子控制系统中可靠性的评价标准和一般的故障诊断方法。
以上六部分构成了我校电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”理论教学的主要内容。
在“汽车电子技术”课程的实践教学过程中，主要有实验和课程设计两种方式。实验课作为学生在校内实现理论联系实际的一种比较有效的手段，学生通过实验能够加深对课程理论知识的理解，并能够培养一定的实践能力。我校在电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”实验课的设置上，主要分为5个部分，如图2所示。
课程设计是提高学生分析问题和解决问题能力的重要手段，它不但可以使学生加深对理论和实验课程的理解，而且能够使学生将所学的课程内容与相关课程综合起来，提高了知识的应用能力。[8]“汽车电子技术”是一门实践性很强的课程，课程设计主要结合我校电气工程及其自动化专业平台课的知识，以电动汽车控制系统作为设计目标，让学生结合电力电子技术的相关知识进行设计。
二、“汽车电子技术”课程教学方法的改革
对于“汽车电子技术”课程来说，涉及到的汽车电子控制系统单靠语言描述是很难讲清楚的，而通过传统的板书教学方式，也很难清晰勾勒出汽车电子控制系统的原理和工作过程。因此本门课在授课方式上采用多媒体教学的方式，通过多媒体课件制作出的动画及示意图等来展示汽车电子控制系统的结构、组成及工作原理，使教学的内容直观清晰，易于理解。
在“汽车电子技术”课程的教学过程中，除了正常的多媒体课堂教学外，还采用了现场教学结合研究性教学的授课方法。现场教学即依托我校汽车电子驱动控制与系统集成教育部工程中心的实验平台，使学生到工程中心参观现场演示，并试用工程中心开发的汽车电子产品实验样机。这些教学手段可以使学生对汽车电子的功能及开发有更直观的认识。除此之外，教学内容中以汽车电子产品的项目开发作为主导。例如在“汽车电子控制系统的设计”这部分内容讲授时，可自始至终以工程中心开发的汽车变速器控制单元作为对象，从汽车电子产品开发的前期调研、方案论证，到中间环节的样机开发、功能验证，再到最后环节的样机标定、测试等进行全方位的介绍。通过这样的讲授，学生对汽车电子的感性知识加深，在理论学习中的目的就会变得明确，清楚地认识到需要掌握的主要内容。
三、“汽车电子技术”课程考核方式
为了有效地组织教学，突出“汽车电子技术”课程的实践性，改革了这门课程的考核方式。我校其他专业课程的考核方式大部分是以平时成绩占30%，期末卷面成绩占70%的比例进行综合评定。而由于“汽车电子技术”课程面向电气工程及其自动化专业电力电子方向的本科生，选课人数基本维持在40～60人范围内，这样的人数规模便于授课教师进行小范围内的专业指导，因此在考核方式上提出了平时成绩、作业成绩、实验成绩、课程设计与专业论文撰写相结合评定的方式。与其他课程不同之处还在于，其他课程安排的课程设计都是最终给定一个独立的成绩，而作为专业选修课，本门课程的课程设计成绩只是最终成绩的其中一部分。
目前该门课程的考核采用平时成绩占10%，作业成绩占10%，实验成绩占10%，课程设计占30%，专业小论文占40%的比例权重进行成绩的评定。这样做的好处是，不但能够充分发挥本门课理论与实践紧密结合的特点，并且可以充分激发学生的学习兴趣，培养学生的团队合作精神。
专业小论文作为考核的主要部分，在撰写过程中，授课老师首先利用2学时的时间对学生进行科技论文撰写的培训，而后引导学生充分利用学校图书馆的资源，根据各自分配到的科技论文主题进行文献的检索；学生分成了3至4名成员一组，选择关于汽车电子的主题项目，可建议主题为电动汽车整车控制器的设计、汽车防抱死ABS系统设计、汽车自动变速器控制系统设计等，学生也可以自己提出新的主题。给定主题一段时间以后，学生提交科技论文，并以学术会议的形式在课堂上进行交流，老师和其他同学可以自由根据报告者的内容提问，并提出意见和建议。该部分成绩可以当场给出，这样做的好处是激发学生的积极性，所给定的成绩能够实现主观与客观兼顾的效果，令所有同学信服。
四、结论
根据“汽车电子技术”理论与实际紧密结合的特点，结合所开设课程在电气工程及其自动化专业的实际情况，提出了教学中课程内容优化配置，现场教学结合研究性教学的授课方法；考核上提出了平时、作业、实验、课程设计与科技论文撰写相结合的方式。通过这些教学改革，提高学生学习的积极性和主动性，真正能够在有限的学时内获得最实用的知识，增强学生的实践能力。
参考文献：
[1]李建秋，赵六奇，韩晓东.汽车电子学教程[M].第2版.北京：清华大学出版社，2011.
[2]周雅夫，连静，李琳辉，等.《汽车电子与控制》课程教学改革的探析[J].科技创新导报，2010，（16）：190.
[3]赵科.汽车电子控制技术教学探讨[J].新西部：理论版，2011，（27）：221-222.
[4]赵秀春，徐国凯，陈晓云.汽车电子控制技术精品实验项目设计与实践[J].大连民族学院学报，2010，12（5）：497-499.
[5]仇成群.LabVIEW在汽车电子虚拟实验教学中的应用[J].仪器仪表用户，2011，18（6）：97-98.
[6]张新丰，陈慧，孟宗良，等.控制器V型开发模式实验教学探索[J].实验室研究与探索，2012，31（2）：131-134.
关键词：电气传动控制；教学方法；专题式教学；系统实验
中图分类号：G642 ； ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079（2014）17-0075-02
“电气传动控制”课程是电气工程专业的重要专业课程，主要讲述电气传动系统的现代控制方法，如基于电力电子变流器的直流电动机闭环调速控制方法，交流电动机的变频器调速控制、伺服系统的控制方法等，目的是使学生掌握现在电气传动控制系统的组成、原理及实现方法，为电气传动的实际应用打下良好的基础。该课程的理论性和实践性都很强，涉及到电机学、电力电子技术、控制理论、信号检测与处理技术、计算机控制技术、微电子技术等多门学科。[1，2]传统的教学方式是从支撑传动控制的基础理论入手，在介绍完相关的电机模型、变流器调制技术、自动控制技术和信号检测技术之后再介绍传动系统的构成及原理，最后以仿真和实验进行验证。这种讲授方法在前期灌输了大量、复杂的理论知识，学生一时体会不到其应用性，很容易造成学习疲劳。一些学者针对该问题提出了一些教学方式改革，如文献[3]、[4]提出了以实践设计为导向的教学方法，通过专门开设“电气传动综合实验”课程等方式，促使学生把所掌握的知识系统化、实践化。文献[5]提出采用现场直观教学、启发式教学、知识回顾等方式来提高教学效果。
实际上“电气传动控制”课程最终目标是解决各种类型电机的控制问题，因此，直接以电机调速控制系统的构建与实现为核心来组织课程学习，会有更强的针对性，构建系统所需的理论直接用于解决实际问题，可使学生体会到学以致用的好处，也容易激发学生的兴趣。当一个个调速控制被实现之后，学生也会很有成就感。因此，采用基于调速控制系统专题的教学方法不失为一种高效易行的“电气传动控制”课程教学方法。
一、“电气传动控制”课程的主要内容
各个高校的“电气传动控制”课程讲授内容会结合各学校自身的培养要求和目标定位而有所不同，课程设置的课时也不尽相同。个人认为，以培养具有“熟知”（即熟练掌握典型电气传动控制系统的结构、原理和特性）、“设计”（即能针对控制对象特点和要求完成控制系统设计）和“实现”（即根据设计好的传动控制系统，能够选择相应的硬件和软件，完成系统构建）三个层次能力的高素质电气工程师而言，“电气传动控制”课程的主要内容应该包括以下几个方面：第一，电气传动控制技术概述。介绍电气传动控制系统的组成，现代电气传动控制技术的发展概况及趋势。第二，电气传动系统的性能指标。介绍调速范围、调差率、超调量、过渡过程时间、动态转速降、等稳态与动态调速性能指标。第三，电动机的动态数学模型。重点介绍交流电动机在abc坐标系、αβ坐标系、dq坐标系下的数学模型及各个坐标系间的变换关系。第四，调速系统设计。主要包括调速系统建模、控制结构选择、调节器设计等。第五，调速控制策略。介绍交直流调速系统的调速控制方法，如直流电动机的电流、转速双闭环调速控制、异步电动机的恒压频比调速控制、交流电动机的矢量控制和直接转矩控制等。第六，变流器的拓扑结构及其PWM控制。介绍变流器的结构形式及其PWM控制和实现方法。第七，电气传动控制系统的仿真。基于MATLAB/Simulink、Simplore等软件的电气传动控制系统的模型建立及其调速特性仿真。第八，电气传动控制系统的实现。介绍电气传动控制系统的模拟及数字电路实现方法、电机角位置/转速的检测、电压及电流反馈信号的获取，完成软、硬件系统的构建和实验。
二、“电气传动控制”课程的专题划分
根据前面的分析可知，“电气传动控制”课程的讲授内容主要是围绕传动控制系统的实现，讲授了系统模型、控制指标、控制策略、传动控制闭环设计、变流器PWM技术、系统性能分析等。其最终目的是在理解传动控制系统的结构和原理的基础上，针对某一给定控制对象特点和要求设计出相应的传动控制系统，并通过软、硬件实现该系统。因此，“电气传动控制”课程的讲授，可以根据控制电机类型和控制策略的不同划分为几种传动控制系统专题，每一个专题只围绕一种电机的控制方法，介绍其构成、原理、模型、控制、实现（包括仿真和实验）以及特性，还可以介绍该类型电机的控制技术的发展现状及趋势，开阔学生视野。每一个专题都可构成一个相对独立的系统，以系统的形式呈现出来的知识点都是紧紧围绕系统实现服务，便于学生感受其实用性。当学生掌握一个系统并通过仿真和实验实现之后会有深深的成就感，自然会增加学习的主动性和趣味性。
专题的划分一般要求要有典型性、系统性和实用性。根据“电气传动控制”课程的总体教学内容，可以划分为以下几个专题进行讲授：第一，直流电动机转速、电流双闭环调速控制系统。直流电动机的模型和控制机理相对简单，因此可以作为第一个专题进行讲授。该部分的知识点包括：调速系统的性能指标、调节器（PI控制器）的设计方法、直流调速系统的建模及性能分析。其中调速性能指标和PI调节器设计方法是电气传动的共性内容，需要学生熟练掌握。第二，异步电动机磁场定向矢量控制系统。异步电动机及矢量控制是现代电气传动控制的主流，是“电气传动控制”课程学习的重点。该部分的知识点包括：交流电动机的动态数学模型、坐标变换方法、矢量控制的基本原理及实现。第三，永磁同步电动机直接转矩控制系统。永磁电动机因为其体积小、效率高而在中小功率的传动控制领域具有优势。直接转矩控制是现代交流电机控制技术中的另一个先进控制技术。该部分的知识点包括：同步电动机的数学模型、空间电压矢量及其对转矩和磁链的影响、SVPWM技术、磁通和转矩观测方法、直接转矩控制的原理及实现。第四，无刷直流电动机调速控制系统。无刷直流电动机是永磁电机的一种，其反电动势是梯形波，和三相变频器及位置传感器配合起来控制可以得到类似直流电动机的特性，可用于伺服传动领域。本专题的知识点：梯形波永磁电机的建模方法、无刷直流电动机的数字控制方法、位置传感器的使用。
上述四个专题的选取基本涵盖了现代电气传动领域里的常用驱动电机、控制策略、调节器设计方法、建模方法、PWM控制方法和系统实现方法。满足了所提出的典型性、系统性和实用性的要求。
三、“电气传动控制”课程的专题讲授方法
上节讲到专题的划分要求具有较强的系统性，但是通过分析各个专题的内容来看，各个专题之间又有较强的相关性。例如，调速系统的性能指标、闭环调节器的设计方法、反馈信号的检测方法等对于所有的传动系统都适用；交流电动机的动态模型的建立方法和坐标变换方法等对各种交流电动机也基本适用。这样，对于各个专题的共性理论（知识点）部分，可以有侧重地分散在各个专题中讲授，每一个理论在一个专题中可以直接应用解决一个问题，这样可以避免集中、大量地讲授理论知识，造成学生乏味的感觉。当一种理论在一种专题中讲授并应用过之后，在另一专题中就可以直接拿来应用，经过几次应用，学生基本就可以透彻地掌握该知识了。
当然，专题的讲授最终要围绕系统性来讲授，各个知识点都是为传动系统实现服务的，下面以“异步电动机磁场定向矢量控制系统”专题为例来说明专题的讲授方法。
图1是异步电动机转子磁场定向控制系统的原理框图，该框图中包含了异步电机矢量控制的所有知识点。讲授时，首先通过原理框图阐述系统的各部分组成、功能，然后类比直流电动机的控制机理得出异步电机磁场定向矢量控制的基本思想和原理，再结合坐标变换、异步电机动态数学模型、磁链观测方法三个知识点讲授支撑矢量控制系统的基本要素，最后再回到系统的概念，分析如何结合变频器PWM技术实现控制策略，完成对电机的驱动，最后通过Simulink完成对异步电机矢量控制系统的特性仿真分析，在条件允许的情况下搭建硬件实验系统进行验证，并对矢量控制系统的特点进行分析总结。框图中的坐标变换和数学模型两个知识点是交流电机电气传动的公用理论，需要详细介绍，调节器设计是直流调速专题中的讲授内容，此处只需对得到的结论进行应用。
四、结语
“电气传动控制”课程是电气工程专业的核心专业课程，涉及到多学科交叉融合，理论性和实践性都很强。采用按部就班的集中式理论授课方法，学生不易于掌握，教学效果不理想。本文针对“电气传动控制”课程的特点建议了一种专题式授课方式，选取几种典型的传动控制系统作为专题，围绕系统的实现，讲授系统的构成、控制策略、支撑理论和功能实现等，便于学生即学即用，提高学习兴趣和效率。通过海军工程大学两届学生的教学实践证明，该教学方式取得了令人满意的教学效果。
参考文献：
[1]阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统――运动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2009.
[2]梁永春，刘建业.电气传动课程群开放式课程设计体系研究[J].中国电力教育，2011，（21）：167-168.
[3]孙醒涛，蔡燕.“电气传动控制系统”课程教学方法探讨[J].中国电力教育，2013，（33）：99-100.
[4]曲娜，牟荟瑾，柏逢明.电力电子与电气传动系列课程的改革与实践[J].长春理工大学学报，2012，（3）：140-141.
关键词：电气自动化 电气工程 工程质量 电子信息技术 网络技术
1、电气自动化技术的理论基础
电气自动化技术作为一门综合性较强的学科，它的理论基础涉及很多学科，如控制学、语言学、信息学等。为了使电气自动化技术的实际操作性更强，人们一般借助计算机技术来开展一些电气自动化技术的可操作性实验，在现代计算机技术中电气自动化技术已经单独发展成为一种高端技术。与此同时，人们在电气工程中应用的电气自动化控制技术也越来越多，在电气工程中应用自动化技术后，不但可以使各个电气元件的工作效率得到大幅提升，还可以大幅降低电气工程的整体运作成本，不断减轻相关控制人员的工作强度，促进电气工程的高产、高效。
2、电气自动化技术的特点
2.1技术涵盖面广
随着电气自动化技术在电力工程中的广泛应用，电气自动化涵盖的技术面不但越来越广，而且越来越复杂。就当前的电气自动化技术而言，电子信息技术以及网络技术是其建立的主要基础。在设计电气自动化系统时，我们不但要重视设计好电气自动化系统的硬件，还需注重设计好电气自动化系统的软件，我们要以具体的使用范围为基础来设计不同的技术方案。
2.2依赖电子技术性强
就当前的电气自动化技术而言，很多都必须依赖于现代化的电子技术，在电气自动化系统中，不但信号采集系统在控制信号时需要借助现代电子计算机技术，而且位于各自动化系统中的传感器在控制各类信号时，也要借助现代电子计算机技术。
3、电气自动化技术的运用优势
3.1无需建立控制模块
传统的自动化控制系统需要借助控制器来完成，当被控制对象具有的动态方程比较复杂时，传统自动化控制就很难准确控制该对象，这样必然会有一些无法预测的客观因素影响到该对象的控制模型设计。若不能把这些问题解决好，设计出来的控制模型的准确性便会受到直接影响，最终降低自动化控制系统的实际工作效率。智能化控制器诞生以后，可使被控对象模型的实际设计工作量逐步减少，一些无法预测的电气自动化控制问题从源头上得到了解决，大大提高了电力工程实际运行的安全性与可靠性。
3.2便于调整控制电气系统
由于电气自动化系统把电力系统的响应时间降低，这样便可以随时调节电力系统，使其工作性能得到有效提升。另外，电气自动化系统还能自动实现自我调节，并且能进行远距离调控，从某种程度上可以说，这一性能优势也为电力工程自动化调控的现打下了基础。
3.3自动化技术的一致性很强
利用电气自动化技术来处理不同数据时，其一致性很强。被控制对象不同的情况经常在电力企业中存在，因此各项控制系统的实际控制效果会直接受到电气自动化技术的影响，但由于被控对象的改变，导致预计控制效果不能顺利实现的现象也经常出现。因此，在设计自动化系统时，设计原则一定要具体明确，特别是遇到控制对象不同的情况时，必须要具体问题具体分析，并且要严格审查各项控制要求。
4、电力自动化系统对自动化控制的要求
4.1安全可靠、维护方便
当前，随着国家对电力安全问题的不断重视，在电气工程中应用电气自动化技术时，我们首先要解决的问题就是安全问题。安全可靠、便于维护等优点是电气自动化技术都应该具备的，这样才能更好地确保相关电气产品运行的安全性与可靠性。此外，在电气工程设备中大量应用一些自动化技术，有助于更好地检测电气设备的各种故障，这也是电气自动化技术的另一大优势。
4.2信息化要求较高
在电气工程中应用电气自动化控制技术时，相关技术监督人员必须能在第一时间掌握各电气设备的实际运行情况，这就对自动化技术的信息化提出了更高的要求，电气自动化系统中的硬件以及软件设备必须能满足相关要求，并且电力工程的工作人员要能全面掌握信息化技术，只有这样才能适应电气自动化技术在电力工程中的应用需求。
5、自动化系统在电力工程中的具体应用
5.1自动化控制
电气自动化技术具有自动化、远程化、自主化的操作优势，在电气工程中广泛应用自动化控制技术后，可使电气自动化技术的优越性得到充分发挥，进而促进电气工程的飞速发展。
5.2优化设计
对于电气工程中的电力企业来说，不同电气设备的设计会经常在电力企业的实际设计中遇到，在进行电气设备设计作业时，设计人员不但要懂磁力、电气以及电路等相关知识，而且要在实际设计工作中能科学、合理地应用这些知识，这就要求实际设计者的工作经验要相当丰富。实验与经验的相互结合是传统设计主要采用的方式，这种设计理念不但效率低，并且一旦出现设计上的问题也很难进行实际修改。为此，人们研究了借助计算机辅助软件来进行各种现代电气设计，这种设计方法一方面可以大大缩短设计时长，另一方面实际设计的方案在质量上以及性能上都能得到更好保障。所以，从某种程度上可以说电气自动化技术在电气工程中的实际应用，可促进电气工程设计工作的逐步优化。
5.3故障诊断
在电气工程系统的实际工作中，电气设备不可避免地会出现各种故障，应用电气自动化技术有助于全面准确地诊断电气设备的各种故障。如借助电气自动化技术来诊断变压器故障，我们可以通过检测与实际分析变压器中渗漏油的分解气体，进而把变压器出现故障的真正原因快速找出来，确定出故障的具体发生位置，安排专业人员进行相关检修。
5.4人工智能技术的应用
之前我们在检测与维护电力企业的各项设备时，在人力与物力上的耗费量都比较大。随着电气自动化技术在电力系统中的广泛应用，人工智能技术的不断融入，使得各项故障的实际检测效率以及信息反馈效率都得到了大幅度提升，这样便大大减少了相关人员的作业量，促进了电力企业实际工作效率的提高。
6、结语
总之，电气自动化技术在电气工程中的广泛应用，不仅使电气设备的自动化控制能力得到了大幅度提升，还能更好地保障电气工程的安全、稳定运行。我们必须在了解电气自动化技术相关理论的基础上，掌握电气自动化技术的特点与电气自动化技术在运用中的优势，明确电气工程系统对电力自动化技术的发展需求，只有这样相关科研人员才能更好地进行技术攻关，进而更好地促进电气自动化技术在电气工程中的广泛推广与应用。
参考文献
[1] 屈建均.电气自动化技术在电力系统中的运用浅谈[J].新疆电力技术，2013，（4）.
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