控制工程基础是高校工科类本科生课程体系中一门重要的专业基础课[1]。该课程以线性定常系统为研究对象，主要介绍机电系统建模、时频域性能分析和系统校正等专业知识[2]。目前，大多数高校在控制工程基础课程实验教学过程中主要采用基于嵌入式处理器芯片开发的模拟电路实验箱，部分高校结合LabVIEW和MATLAB软件开展虚拟仿真实验[3-4]。然而，这些实验教学方式存在以下不足。

　　一是现有的控制工程基础实验教学平台主要采用运放单元模拟被控对象，这与工程实际中的控制对象差别较大，降低了学生的实践积极性。同时实验中控制器类型、控制参数的调整需要学生不断更改连接电路，给实验教学带来了困难和不便。

　　二是采用LabVIEW和MATLAB软件开展虚拟仿真实验，虽然操作较为方便，但存在仿真与工程实际脱节问题，学生对虚拟仿真技术如何运用到工程实际中普遍不清晰，难以达到学以致用的目的。

　　针对原有实验教学方式的不足，在实验教学平台中引入快速原型技术，可有效解决现阶段控制工程基础课程实验教学的弊端。xPC/Target快速原型技术是MathWorks公司提供的一项基于Real-Time Workshop(RTW)框架体系的技术，在高性能实时仿真与控制系统开发中得到广泛应用[5]。该技术支持代码自动生成、在线动态调参、状态实时显示等[6]，能够开展硬件在环测试仿真实验项目，激发学生的学习热情，提高学生利用所学知识分析和解决实际工程问题的能力。

　　本文以单自由度电液振动台为被控对象，采用xPC/Target快速原型技术，结合LabVIEW虚拟仪器技术，研制了一个控制工程基础实验教学平台，可以开展时域特性、频域特性等实验教学项目。

　　1 实验教学平台的开发

　　2 实验教学平台的应用

　　3 结语

　　本文采用xPC/Target快速原型技术，搭建了一个基于单自由度电液振动台的控制工程基础实验教学平台，完成了实验教学平台的硬件设计和软件开发。基于实验教学平台，开展了控制工程基础课程中时域响应特性、频域响应特性等实验教学，验证了实验教学平台的有效性和快速性。该实验教学平台能够开展控制工程相关知识点的在线硬件在环仿真实验，结合具体的电液振动台工程应用案例，激发了学生参与实验的积极性，促进了学生对控制工程理论知识的理解，锻炼了学生的实践能力与解决实际工程问题的能力。后续将利用该实验教学平台开发控制工程基础开放性综合性实验，融合物联网、数字孪生等先进技术，研发控制工程基础远程在线智能实验平台。

　　参考文献

　　[1] 王冰,韩伟娜,陈丽缓,等.《控制工程基础》课程教学改革与实践[J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2021,21(4):109-111.

　　[2] 任子武.“控制工程基础”课程教学方法探讨[J].电气电子教学学报,2019,41(6):97-99.

　　[3] 杨光,齐秀彪,耿晨,等.基于LabVIEW的控制工程基础课程虚拟实验的研究与开发[J].辽宁科技学院学报,2018,20(5):47-48.

　　[4] 刘田正,李智.《控制工程基础》虚拟实验教学软件的设计与开发[J].教育教学论坛,2020(14):390-392.

　　[5] 代伟,张政煊,夏振兴,等.基于快速原型控制器的过程控制实验平台[J].实验技术与管理,2019,36(11):121-127.

　　[6] 张兵,钱鹏飞,张立强,等.基于快速原型的“控制工程基础”课程教学改革与实践[J].教育现代化,2020,7(36):75-77.

　　[7] 汤裕.电液振动与加载混合试验系统控制策略研究[D].徐州:中国矿业大学,2016.

　　[8] 侯冬冬,程栋,秦丽萍,等.基于三状态控制的电液伺服加速度控制策略[J].液压与气动,2018(5):47-53.

汤裕 张文娟 刚 陈冬梅　中国矿业大学机电工程学院