传感器实训总结精选(九篇)
第1篇：传感器实训总结范文
关键词：神经网络 污水生物脱氮 自动控制 软测量
由于排放标准对出水氮、磷浓度限制的提高，近年来提出了很多生物去除营养物（Biological Nutrient Removal－BNR）的工艺。与只包含去除有机物的传统活性污泥工艺相比，这些BNR工艺多数需要复杂的检测和控制。因此，污水处理工艺的自动化越来越引起人们的注意。然而由于活性污泥工艺的生物学特性，许多控制参数不能实现在线检测，并且现有的在线传感器用于工艺自动化还不够可靠。解决这一问题有两种途径[1]：开发用于检测控制参数的新方法；开发基于从现有在线传感器获得的信息的软传感器。由于软传感器既可以替代硬件传感器又可以与硬件传感器一起应用起到校验作用和避免冗余，近来很多研究者开始了这方面的研究[1][2][3][4][5]。
神经网络（NN）是人工神经网络(Artificial Neural Networks，ANN)的简称，是90年代以来活跃于工程领域并迅速发展的一门前沿科学，它的主要优点是可以充分逼近任意复杂的非线性关系【6】。近年来人工神经网络已成为数学建模领域的一个热点，得到广泛应用。用神经网络将难以实时检测的参数与污水处理的一些易检测过程参数联系起来，建立其可靠的相关关系，从而间接实现对污水水质参数在线实时检测的目的，这就是所谓的“软测量”技术，其中的神经网络就是软传感器。
污水处理厂生物脱氮的控制中，在线传感器是控制系统的薄弱环节。能够在线检测的参数有：氨态氮(NH4+)、硝态氮 (NOx-)，但总凯氮（Total Kjeldahl Nitrogen—TKN）不能在线检测，这使得脱氮工艺不能实现闭环控制。污水中的TKN浓度和其它水质参数之间存在一定的相关关系，用神经网络模拟这种关系，根据可以精确在线检测的参数和得到的它们与TKN之间的相关关系推出TKN的值，即可以实现TKN的在线检测。
以ASM系列模型(ASMs)为基础的EFOR软件是国际上最普遍使用的模拟污水生物处理的商业软件。EFOR软件的模拟输入输出数据可以用于训练神经网络，用同一组进水数据同时作为EFOR软件和训练好的神经网络的输入，比较其输出，可以评价神经网络的“测量”效果。
1 软传感器—神经网络的构建
与TKN浓度相关的可以精确在线检测的水质参数包括：污水流量(Q)、总化学需氧量(CODt)、悬浮固体(SS)、氨态氮(NH4+)、硝态氮 (NOx-)、总碱度(TAL)、溶解氧(DO)。用这些参数作为输入，TKN作为输出构建神经网络。
神经网络类型：采用目前较为广泛应用的以多层感知器为基础的误差反向传播前馈神经网络——BP神经网络。
神经网络结构：理论上早已证明，具有偏差和至少一个S型隐含层加上一个线性输出层的网络能够逼近任何有理函数，神经网络训练误差精度的提高应优先通过增加隐含层中的神经元数目来获得【7】。因此，采用有偏差的2层BP神经网络（一个隐含层）。
训练函数：TRAINLM；自适应学习函数：LEARNGDM；隐含层传递函数：TANSIG；输出层传递函数：PURELIN。
输入参数n=7，输出参数m=1，取隐含层节点数n1＝6。
神经网络程序用MATLAB6.5编制。神经网络的结构如图1示。图中前面一层是输入层，此处输入参数为7个，iw{1,1}表示输入层到隐含层的权重矩阵，b{1}为加到隐含层每个节点上的阈值矩阵；中间一层为隐含层，隐含层节点数为6个，iw{2,1}表示隐含层到输出层的权重矩阵，b{2}为加到输出层每个节点上的阈值矩阵；最后一层为输出层，此处输出参数为1个。
图1 6个隐含层节点的BP神经网络结构
2 神经网络的训练
选择EFOR软件中提供的基于ASM－1的典型脱氮工艺用EFOR对污水生物脱氮工艺（流程如图2示）进行模拟，得到一组（8×1199个）出水水质数据，其中包含Q、CODt、SS、NH4+、NOx-、TAL、DO、TKN，其取值如表1所示。
图2 基于ASM－1的典型污水生物脱氮工艺流程
Inlet1——进水；Outlet1——出水；PS1——初沉池；AS1——曝气池1；AS2——曝气池2；SS1——污泥沉淀池；WS1——初沉池剩余污泥排放；WS1——二沉池剩余污泥排放；Pump1——初沉池剩余污泥排放泵；Pump2——内回流泵；Pump3——污泥回流泵；Pump4——二沉池剩余污泥排放泵
表1. 用于训练神经网络的水质参数的取值
Q (m3/d)
CODt (mg/l)
SS (mg/l)
NH4+ (mg/l)
NOx-(mg/l)
TAL (mg/l)
DO (mg/l)
TKN (mg/l)
最大
1622
64.49
9.51
0.15
8.47
2.4
1.98
1.26
最小
285
57.84
4.4
0.04
6.78
2.26
0.81
0.92
平均
1131.51
61.4
7.39
0.09
7.57
2.33
1.49
1.10
用这组数据对神经网络进行训练，训练的过程如图3示。图中横坐标为神经网络训练步数，纵坐标为每步训练得到的神经网络误差，神经网络训练的误差指标为0，经100步训练后得到的神经网络误差为2.18382×10-5。
图3 神经网络的训练过程
训练得到的权重矩阵：
iw{1,1}=[0.0025874 -0.32124 -0.45552 3.4238 -0.84748 6.0491 0.49367; 0.0011911 -0.18044 0.075046 -22.2312 -0.21167 9.4625 1.7691; -0.00036045 -0.45894 0.19257 -7.6452 -0.21234 -0.90929 -1.1687; 0.0016727 -0.051073 -1.0667 6.9585 -0.54836 1.9055 -1.1866; 0.00021969 0.14555 -0.46177 8.1313 -0.85366 -12.0507 1.2702; -0.000306 -0.28936 -0.27846 8.3247 0.38333 -1.4188 -1.0156]
iw{2,1}=[0.012959 -0.054891 -0.050993 -0.040351 -0.051562 -0.11084]
b{1}=[11.6625; -12.1541; 34.0644; 9.8161; 25.2863; 19.6727]
b{2}=[0.9962]
3 对软传感器的检验
用EFOR模拟得到的另外一组出水水质数据（8×241个）检验经训练的神经网络作为软传感器的精确度：以该组数据的Q、CODt、SS、NH4+、NOx-、TAL、DO作为软传感器的输入“测得”一组（1×241个）TKN值，把它们与EFOR得到的TKN值分别进行比较，结果如图4所示。
图4 对软传感器的检验结果
从图4中可以看出，用软传感器“测得”的TKN与EFOF模拟计算得到的TKN结果比较，绝对误差在±0.03mg/l之内，相对误差在±2.5％之内。
4 结论
第2篇：传感器实训总结范文
随着物联网概念的兴起，RFID技术逐渐成为了研究和应用的热点．在不同频段的RFID标准中，900MHz频段的ISO18000－6和13．56MHz频段的ISO15693/14443最具有代表性［1］，所以本实验室选取有代表性的RFID标准构建实验系统．该实验系统建设采用多标签与多读写器的架构，并辅以中继器和集中器进行组网，实现对覆盖环境内所有标签的可靠读写操作．读写器通过有线或无线方式(TD－SCDMA、WCDMA、CD-MA2000)连接现场读写设备和数据中心，向学生展现完整的RFID实验系统。多功能传感器实验系统如图3所示，主要包括各类传感器设备、数据采集设备和专用的实验软件系统．传感器的种类包括家用传感器、工业用传感器、医用传感器三大类．其中家用传感器包括温度、湿度、光强度、烟雾等;工业用传感器包括压力、速度、加速度等;医用传感器包括心率、血压、血糖等．负责数据采集的实验设备通过扩展接口分别连接上述各种传感器，通过专用的实训软件系统读取传感器测量值，并分析各种传感器的静态特性(测量范围、线性度、灵敏度、重复性、稳定性等)和动态特性．在此基础上，本实验室提供基于各种传感器的家用电器自动化控制应用案例．学生可深入学习此案例并在此基础上进行二次开发，完成工业自动控制、自助式心率/血压检测仪等应用案例的开发工作．
嵌入式系统实验平台主要包括核心嵌入式系统、嵌入式操作系统以及各种设备．核心嵌入式系统选用基于多种常用微处理器的嵌入式平台，包含各种主流嵌入式技术;操作系统方面，选择Linux、WindowsCE等主流嵌入式系统和各种定制化操作系统，使学生全面了解ARM11、ARM9和ARM7等多种嵌入式平台及其适用的操作系统．在设备的选择方面，根据工程实验中心的总体方向，选择与无线传感网络相关的外设，共同构成完整的实验平台．本实验室可作为计算机及相关专业嵌入式系统课程的专业实验室，提供与课程紧密配套的实验内容，以提升学生在嵌入式系统方面的实践能力．无线传输实验系统基于目前无线传感网络对无线传输技术的实际要求，主要包括短距离无线传输和长距离无线传输两部分．短距离无线传输实验系统基于Zigbee和Bluetooth技术［2］，这是无线传感网络中最典型的无线组网及数据传输技术，主要用于本地节点间的无线网络组建和信息传输．本实验系统通过剖析Zigbee和Bluetooth的技术原理，向学生展现两种短距离无线通信技术的主要功能及性能指标．学生可在本实验平台基础上，开发基于本地无线网络的典型应用，例如与传感器实验设备结合的无线测温系统等．
长距离无线传输实验系统基于典型的3G技术(TD－SCDMA、WCDMA、CDMA2000)和2G技术(GSM/GPRS、CDMA)［3］，向学生展示本地无线传感网接入Internet的功能．学生可在本实训平台基础上，开发基于3G和2G的典型应用系统，例如远程无线控制等．将上述的无线传输方式与嵌入式系统结合，将短距离无线传输与长距离无线传输相融合，形成基于多网融合的无线通信综合应用开发平台．学生可以通过此平台开发多种网络的互联互通，并在此基础上开发蓝牙电话网、本地无线Modem等应用系统．2．5物联网应用技术实训系统本实训室结合上述RFID、传感器、嵌入式系统和无线传输技术，以基于物联网技术的智能物流、智能医疗和智能家居等实际应用案例向学生说明物联网的实现方式和典型应用方向［4－6］，并支持学生开发物联网的其它应用系统，以提高学生的创新能力和对物联网应用技术的理解．本实训室用于学生完成与物联网相关的课程设计、毕业课题、专题技术研究和应用系统开发，同时为教师在物联网技术方向的课题研究提供实验平台．
第3篇：传感器实训总结范文
关键词：项目驱动；实践教学；教学模式
中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）03-0234-02
早在20世纪初，美国著名实用主义哲学家和教育家杜威就提出：人不能通过消极被动地听讲或看书来获得知识，应该在“做中学”。他认为，教学不仅要使学生获得经验，而且要使学生的经验不断地改造和生长。学生通过参与大量的活动，学会搜集资料，发现问题，提出解决问题的方法并在实践中检验其有效性与可行性[1]。项目驱动教学法在德国、日本等国得到了广泛的应用[2-4]，该方法的实施极大地调动了学生的学习积极性[5]，使学生在项目实施过程中体会到成功的喜悦，再加上由于部分项目是以小组为单位完成的，这就需要团队成员主动参与，成员之间需要精诚合作、民主协商、充分讨论并正确决策才能确保项目的顺利完成，从而培养了学生的合作能力和团队精神[6]。项目驱动法在我国主要应用于职业技术类学校及高校的部分实践类课程上，并取得了较好的教学效果[7-11]。项目驱动法在某个学科的系统化研究与应用，需要解决实验设备问题，需要对传统的课程进行改革，对教师队伍和管理水平要求较高，因此目前还未见有相关报道。基于项目驱动的控制类专业实践教学模式研究，对于培养我国急需的掌握机电和测控等多学科技术的综合人才培养具有重要的意义，也将为项目驱动法面向学科的研究与应用提供一定的理论与实践的指导。本文是在辽宁省高等教育改革项目和沈阳化工大学教改项目的资助下，对我校控制类专业基于项目驱动的实验教学模式改革的总结。
一、项目规划及实验设备整合
1.项目规划。（1）控制类专业实践教学按项目分为三类：基本技能训练项目、专业技能训练项目和综合应用项目。每一类项目按控制类专业教学计划，又规划出若干子项目。如基本训练项目类包含移动机器人本体设计制造、智能仪表外壳设计加工、单片机最小系统电路板设计与制作等子项目；专业技能训练项目包含电子称设计、温度闭环控制、流量闭环控制等专业方向相关子项目；综合应用项目包含移动机器人系统、智能流量计等综合类子项目。（2）项目类之间的联系。不同层次项目之间的联系的研究上，如综合项目中的智能机器人项目，在基本技能训练项目阶段，除了完成测控类所必需的基本技能训练外，完成机器人壳体的制作、电路板的加工制作；在专业技能训练项目阶段，除了完成测控类必需的专业技能训练外，完成智能机器人的传感器设计、调理电路设计及计算机控制系统的软硬件的设计及调试；在综合训练阶段，重点在控制算法，轨迹规划及复杂任务的实现上对智能机器人进行实现；再如综合项目中的智能仪表项目，在基本技能训练项目阶段，完成仪表的结构设计及制作、电路板的加工制作；在专业技能训练项目阶段，完成智能仪表的传感器设计、调理电路设计及计算机控制系统的软硬件的设计及调试；在综合训练阶段，将仪表结构（包括显示面板和操作面板）与传感器、控制器等整体组合，实现面向实际工程的智能仪表的项目，完成仪表的校准并应用于实际。充分注重项目类之间的联系，明确每个子项目与综合项目的关系，能增强学生对子项目工作的积极性；通过各子项目的完成，最终实现综合项目，降低了综合项目实现的难度。
2.实验设备整合。根据项目类进行控制类专业实验设备整合。基本技能训练项目上，组建三个平台。由小型多功能车床、钻床、焊机等组成的机械结构件制作平台，使每个学生能够进行基本结构件的加工，能设计和制作出仪表外壳、机器人本体等作品；由雕刻机、制板机等组成的电路板制作和电子元器件焊接的电子电路板制作平台，使学生能够进行双面印刷电路板的设计与制作，熟练完成电子元器件的焊接；由万用表、示波器、多功能校验仪等组成的控制系统调试平台，使学生能够熟练地使用调试设备，能进行较复杂自动控制系统的调试。专业技能训练项目上，硬件系统由小型流量闭环控制装置、温度闭环控制装置、振动台装置、涡流测距装置、应变式力传感称重装置、差动变压器特性测试装置、图形处理装置等多种工程对象装置组成，每种装置都配备了工业级传感器和标准计量仪表；搭建了由数据采集卡和PC机组成的通用测控平台，可对如上工程对象装置实现基于虚拟仪器的测控或基于组态软件的测控。综合应用项目上，硬件系统由小型轮式机器人和面向结构的智能仪表综合设计单元（每个单元由调理板、显示板、外壳、电源板组成）组成。小型轮式机器人，每套配备有超声波传感器、红外传感器、触须传感器、颜色传感器及编码器，可实现机器人的各种测控任务；面向结构的智能仪表综合设计单元，可实现面向实际工程的智能仪表开发和设计。通过指导学生参加机器人大赛、“挑战杯”创新大赛等各类项目、参与教师的实际工程项目等使测控类学生综合设计和实践能力得到提高。
二、项目驱动法在实验教学中的应用
1.实施方法。项目驱动实验教学法的实施有以下几个方面：（1）项目准备。在使用“项目驱动”教学时，教师应首先向学生布置本课程、本阶段、本单元的实验项目，要求学生带着要完成的项目或带着要解决的问题去实验。以探索问题来启发学生的学习兴趣和动机，教师引导，充分调动学生的操作积极性。（2）项目分析、操作实验。提出项目之后，让学生讨论、分析项目，提出完成项目需要做哪些事情，即提出问题。在此基础上，教师将项目的分析进一步总结、归纳，明晰和确认同学们动手实践需要完成的实验项目。然后留给学生充足的操作时间，让学生大胆去试，使他们在操作中体会、感受和领悟，发现问题，解决问题。（3）交流讨论、评价总结。此时应该集思广益、开拓思路、鼓励创新以教师点评为主，查漏补缺，讲解一些共同的难点和重点，并触类旁通，给出大量应用实例，进一步加深学生对所学知识的理解。尽可能开展一些热门问题的讨论，进行作品欣赏或方法交流，让学生在思路上得到一些启发，激励学生的学习兴趣。
2.项目学习评价。项目驱动法教学中，学习效果主要由完成项目工作的质量来衡量，主要包括教师评价、学习小组评价和自我评价。围绕学生在项目设计过程中，从项目剖析任务分解知识点学习知识点应用目标搭建目标组合项目完成的一系列活动中，通过师生间的互动交流、学生间的互助协作，考查学生对项目任务的理解、知识点的学习领悟及应用各种开发工具完成相应项目设计的能力。项目学习的最终目的是通过知识点的组合与搭建，完成知识向能力的转换。教师从项目内容选题项目剖析任务分解知识点学习知识点应用目标搭建目标组合项目完成的一系列教学活动中，由原来的知识传授者变为学生学习的合作者。
3.应用效果。2009年我院完成了按项目分类进行硬件整合，并对控制类专业项目进行了编制，对我院测控技术与仪器专业09级本科生进行了项目驱动式实验教学。学生们经过基本技能、专业技能和综合应用项目训练后，在2012年本科毕业设计答辩时，每个人都拿出了自己设计的完整的作品。在项目驱动模式的课外实践中，测控09级80%的同学参加了各种科技活动。从2010年到2011年，先后有近10人次在各类机器人比赛中获奖，近40人通过参赛得到了实践锻炼；与此同时，多个学生项目获得了省大学生创新计划资助立项。
项目内容构建是项目驱动法实施的基础，在项目内容选取中，依据学生认知特点，充分分析控制类专业应用技术能力的具体要求，及学生学习的前后课程之间的关联，由简单到复杂，层次分明、科学合理地进行规划。项目设置既要将教学内容的理论与实践结合在一起，又要能够激发学生的学习兴趣，项目完成过程比教师讲解实例要难些，尽量结合其他学科，有一定的综合性。在项目驱动实验教学法实施过程中，要充分发挥学生的主体地位和教师的辅导作用，在实施过程中需要精心地引导学生学会如何去发现，去思考，去寻找解决问题的办法；在任务完成之后需要及时总结和指导，鼓励学生自己提出问题，自己解决问题。最后，有明确的评分标准，可以对完成的作品进行评价。学习结束后，师生共同总结，并可以把项目内容延伸，以适应以后的需要。通过对我院测控技术与仪器专业09级本科生的实践证明，项目驱动法对于提高学生的实践技能、增强创新能力是十分有效的。
参考文献：
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第4篇：传感器实训总结范文
【关键词】ZigBee；智能家居实训系统；CC2530
一、智能家居概念
智能家居就是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。它是通过采用先进的计算机、通信、布线和控制技术，建立一个由家庭安全防护、网络服务和家庭自动控制等系统组成的家庭综合服务与管理集成系统，从而实现全面的安全防护、便利的通信网络以及舒适的居住环境的家庭住宅。
二、ZigBee技术简介
ZigBee技术是一种重要的短距离、能实现双向无线通信的技术，由于它具有低成本、低速率、低功耗、低复杂度这些特点，通常被用于自动控制和远程控制领域。ZigBee协议框架结构主要包括物理层、媒体访问控制层、网络层、安全服务层、应用层等五个部分。
ZigBee技术自组网的网络拓扑结构主要有星型、树型和网状三种，在组网时可以根据项目自身的实际需要来选择其中一种或多种网络拓扑结构。与普通网络一样，每个ZigBee网络至少有一个类似于路由器功能的器件——协调器，和若干个终端节点，这样就能建立网络并对网络施行协调功能。
三、智能家居实训系统设计
（一）系统功能需求
根据实现原理及功能来划分，共包含智能网关板、LED灯光控制板、轻触开关控制板、485信号控制板、温湿度光敏采集板、报警监测控制板、节点配置模块、窗磁报警器控制板等八种。系统通过物联网应用上位机管理软件可实现智能照明、智能安防、人脸识别门禁、智能音响、智能冰箱、能耗监测、环境监测、智能窗帘等子系统的功能。
（二）系统总体设计
智能家居实训系统是以ZigBee技术为基础，综合网线网络通信技术、建立起来的一套完整的家居控制系统。本系统需要在家居设备之上安装与之功能相对应的节点模块，这些节点模块包括了传感器、执行器和通信模块。各个节点模块将各自采集的信息经过处理之后通过家庭控制子网传输到家庭控制中心，家庭控制中心将信息上传到家庭网关，家庭网关响应用户远程提交的查询指令通过Internet将结果反馈到用户手中的移动终端之上。用广的控制指令按照相同的路径传输给节点模块执行设定操作。
本系统实现对物联网三层（感知层，网络层，应用层）的全方位技术运用，比较全面的兼顾了物联网所涉及的各类技术，包括无线传感器硬件、嵌入式软件系统、Wifi、Internet端应用软件开发教学，设计提供了智能家居多个子系统的应用实训。
系统提供了功能强大的以ARM处理器为内核的网关硬件和自主研发的网关核心软件，不仅能完成多种无线网络管理，传感器和射频识别信息处理，而且可以通过不同无线和有线网络路径，将数据传输到上位机管理平台，并存入数据库，支持远程访问，并运用虚拟技术仿真智能家居场景及设备解决场地及设备制约因素。
（三）系统详细设计
系统主要包括ARM11 处理器S3C6410和Zigbee模块组成的家庭网关 、无线路由器、Zigbee 终端设备（ 如红外探测器、门磁开关和火灾探测器和烟感燃气探测器等）。
系统的内部结构呈 Zigbee 星型网络结构，由传感器获取的相关数据以及各种电器状态的信息，从终端节点模块传送至家庭网关，用户和家庭网关链接到同一个无线路由器，这样用户就可以通过internet用户界面管理家中电器状态。
1.系统主控制器
智能家居主控制器接收由协调器传输来的各类传感器返回的状态信息，通过事先由用户设定好的各个指标如温度、湿度、光照条件等信息的阈值进行综合智能判断，并采取对应的控制措施发出各类家电控制指令。
家庭网关是以ARM11处理器为核心开发的，管理整个系统的终端节点。实训系统中协调器管理与控制整个Zigbee 无线传感网络，每个终端节点设备都加入网络，并通过此网络进行数据的保存和处理。
2.终端节点
系统中的终端节点采用集微处理器和RF收发芯片一体的SoC芯片 CC2530 作为主要硬件平台，模块不仅具有ZigBee 收发模块，还有一个MCU 内核的单片机，通过继电器采集传感器信息、转发命令和控制设备的运行状态。
系统中的终端节点包括三表计量节点、环境温度湿度监测和控制节点、报警信号采集节点、家电控制节点、灯光控制节点等。主要进行环境中温度、湿度等各种数据的采集、非法闯入、火灾或有毒气体等意外灾难情况的探测以及对各种家电设备的控制。
四、总结
本文在深入了解智能家居系统的基础上，设计出了基于无线传感器网络的智能家居实训系统“设计包括了智能家居系统的硬件设计和软件设计两方面”。与传统的基于综合布线技术的智能家居系统相比，存在一些优势，但智能家居实训系统通信质量及稳定性和可靠性的好坏及用户操作的便利性直接影响了智能家居的品质，因此，我们需要进一步完善系统。
参考文献
[1]满莎，杨恢先，彭友，王绪四.基于ARM9的嵌入式无线智能家居网关设计[J].计算机应用，2010.
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[3]赵雨境.物联网时代的智能家居系统[J].物联网技术，2013，5.
[4]陈良银，李志蜀，等.智能家居系统的设计与实现[J].新疆大学学报（自然科学版），2010（11）：108-111.
第5篇：传感器实训总结范文
关键词 顶岗实习 “DL”教学模式 PLC课程标准化、模块化
中图分类号：G642 文献标识码：A
Research and Implementation of PLC Courses to Meet the Needs of Internships
WANG Miao
（Changchun Automobile Industry Institute， Changchun， Jilin 130013）
Abstract This paper is the study of vocational students at the insistence of internships， how to complete the "PLC and motor control technology" lesson plans and curriculum standards， professional training programs re-enacted by school-enterprise cooperation projects. The course covers the principles of programmable controllers， communications applications and WinCC configuration software and profibus fieldbus. Innovative proposed "DL （Doing by Learning）" is the "work-based learning" mode. Teaching design and production of integrated automobile production training table make the curriculum standardization， modularity. Achieve professional and industrial docking， docking curriculum and professional standards， the teaching process and the production process of education and teaching methods butt. Achieve the service for working running school-enterprise cooperation mechanisms.
Key words internship； "DL" teaching mode； PLC curriculum standardization， modularity
1 高职高专院校办学特色的分析
企业急需培养掌握PLC电气控制技术理论和知识和技能的电气自动化专业的人才，为了使学生尽早接触到实际工作岗位的设备，更快地进步，高职高专学校始终坚持“校企融合，工学结合”的办学体制，以“不能满足企业人才培养的需要，就没有我们存在的必要”的办学理念为核心指导思想，以“应用型”人才培养目标为基础，不断深化课程体系改革，优化教学内容，强化内涵建设，实现对人才的“知识、能力、素质”全方面培养。学校利用学校与企业多年合作的契机，现在安排学生学习理论和实习的比例为1：1。使他们每天工作的同时回到学校学习自动化专业课程PLC与电机控制技术，再到实际生产线上不断应用，再不断学习、不断提高。
目前90%的学生在第三第四学期与企业签订了就业协议并且深入生产一线顶岗实习，要完成企业安排的正常八小时工作，还有的学生在外地实习。PLC与电机控制技术课程就是在第三、第四学期上课，让学生实习好、学习好，就是本文研究的重点，高职高专办学特色促成了课题组成员通过从理论和实践两方面对PLC与电机控制技术课程的教学研究，使顶岗实习的学生无论在理论上还是实践上都取得了优异的成绩，全面提升学生的就业竞争力。
2 校企合作，研发PLC校内实训台
2.1 PLC课程教学现状分析
以往PLC与电机控制技术课程分为理论教学和实践教学两部分，两者在教学上自成体系互不干涉。专业技术理论教学和实习教学分段实施，理论教师和实训指导教师各负其责在教学内容和教学方法等方面难以形成有机结合。教学过程中往往出现“各自为政” 和“相互推诿” 的现象。往往是重理论轻实践，理论教师往往是“一支粉笔一本书。”内容的讲解常常是“空” 而“虚”，给学生留大量作业，学生用大量的时间背程序，应付考试。实训内容更多的是简单验证理论结果，如一台PLC可编程控制器带一台三相交流异步电动机。或几个指示灯学生可以通过PC机进行编程，控制电动机正反转，或指示灯循环亮灭。所做的实训项目较少，学生印象不深。但现在学生下厂顶岗实习了，他接触到的是能生产出世界一流汽车的生产线，我们的教学方式和实训室的设备都远远满足不了顶岗实习学生对知识的渴望。
2.2 研发PLC校内实训台
任课教师走访学生实习单位，如一汽大众公司，针对汽车行业进行了调研，教师根据在生产第一线设备的研究，如焊装车间、总装车间的汽车输送线。调研结果是汽车制造行业每个工位之间是流水线生产，在生产线上各个环节都采用了PLC作为主控单元，同时用上位机WinCC监控和Profibus现场总线技术进行通讯。
通过对各个环节的电气设备硬件结构和软件编程进行了研究。结合在不同工厂、不同车间顶岗实习学生共同接触的自动化设备，就是汽车生产输送线。结合学生知识的循序渐进规律及全面性、课题组教师研制了来源于企业，又适合学校教学的PLC与电机控制技术实训台――汽车自动生产线实训工作台，本实训装置贴近工业现场要求，是典型的汽车自动生产线，设备从选材、工艺、流程、结构、控制等各方面都从实际工业现场出发，考虑工学结合要求，有机融合了机械、电气、气动知识，整个实训台就是学生工作、控制的生产设备。
通过该实训系统的工作任务训练，能较好地锻炼操作者程序编写设计能力、自动线设计开发能力、自动线连接与调试能力、工程实施能力和安全意识。突出强调技术的综合运用。实验室设备水平上了一个新的台阶，避免了过去教学与实际操作相脱节的教学局面。现在实验室是一周4天，8小时开放。满足了顶岗实习学生三班倒的工作、学习的需要。对在外地的同学以网络为载体，及时发送教学课件、实训台影像。教师制作、发送和批改和项目相对应的学习页，使外地学生也能同步学习。
3 课题研究的主要内容
PLC课程的项目与任务的设计即是教学内容的设计，它是课程设计思路和教学目标的具体体现。它即要符合企业和岗位技能需求，具有针对性，又要保持PLC知识的系统性与完整性。任课老师精选设计的每个实例项目要有一定的科学性、连贯性。由简到繁、由易到难。单元内的实例都能有效地为该单元核心内容的教学服务，并且这些实例课题既能方便学生的学习，提高学习效率又要包含工作现场，本课程预计设置10项目。
项目一，硬件系统安装及软件系统的使用。该项目来源于工厂的主控单元PLC，要求学生了解它的硬件结构，硬件组态、硬件调试。同时工厂大量使用STEP7软件，要求学生可以熟练使用该软件的位指令。
项目二，输送滚床转台控制系统，通过PLC控制继电器实现电动机的正反转控制、定时器控制，使滚床输送线实现直线运输，旋转运输。
项目三，PLC软件程序控制伺服电机和步进电机驱动行车运行。
项目四，指示灯控制系统。工厂中还有很多指示灯，它们可显示不同的工作状态，因此对它们的控制也是学生必须掌握的。该项目来源于激光焊指示灯系统，有红黄绿三种指示灯，亮和灭各有不同的意义，闪烁的频率代表不同的工作状态。
项目五，PLC软件程序控制变频器、编码器使升降台变速运行。学生学会用PLC控制交流电机就掌握了工厂的大多数设备的控制原理。
前五个项目完成基本可以设计了一个完整PLC和电机的控制系统。以上项目为第一学期的学习内容。在此基础之上进行第二学期的学习内容。
项目六，机械手的设计，运用气动控制技术由PLC控制电磁阀使机械手按要求进行快速移动夹紧、松开动作。
项目七，堆垛解垛控制系统，用PLC的结构化程序处理复杂的控制任务，使学生学会在主循环组织块中多次调用功能块和功能。
项目八，PROFIBUS现场总线的应用。
学会应用通信模块选择调试好的任意两个系统模块，实现两个CPU315-2DP之间主从通信。
项目九，自动线加工系统模块上位机程序编写、调试。
熟练应用WinCC组态软件图形编辑器；掌握画面切换、显示画面窗口、动态设计等方法和步骤。
项目十，WinCC组态软件与Profibus现场总线的通信。
利用图形编辑器组态加工模块的画面，显示加工工位的计划值、实际值时间信息；完成加工模块的组态功能。能够进行上位机的控制及显示。
4 情景教学案例
现以输送滚床转台控制系统为例进行情景教学的案例进行说明：
4.1 转台站控制要求
输送滚床转台控制系统，通过PLC控制继电器实现电动机的正反转控制、定时器控制，使滚床输送线实现直线运输，旋转运输。
4.2 教学方法比较
没有建造汽车自动生产线实训台之前输送辊床转台控制系统项目我们只能通过PC机用应用位逻辑指令编写一台电动机正反转程序。因为没有传感器的输入信号，转台站工作情景根本无从谈起。只能用仿真软件验证程序编写的正确与否。学生学习过程变成背诵程序过程。理论与实践严重脱节。现在课题组老师研制了与工作岗位控制系统一致的汽车自动生产输送线实训台，顶岗实习学生他们在工厂只是使用，但自己没有编过能直接控制减速交流电动机的程序，现在他们可以自己拆装转台站，这样对机械设备结构了解更深刻。可以对控制系统的硬件和软件按控制要求进行设计编程调试。同样是应用位逻辑指令可以编写多台电动机的顺序控制程序，所以学习兴趣大增。
4.3 本项目的知识点和技能点
（1） 掌握单相交流电动机的工作原理及继电器控制电动机原理。（2） 掌握S7-300PLC位逻辑指令。能够利用位逻辑指令构建转台站控制系统。（3） 具有转台站控制系统的构建、接线、编程、下载、调试的技能。（4） 学会操作汽车自动线设备的转台站。
4.4 转台站组成及功能
转台站由转速1300r/min、减速比1：50交流减速电机、电压DC24V、四路的继电器、额定电压DC10～30V、额定电流200mA、检测距离10mm的电感传感器1及检测距离4mm的电感传感器2、滚轮导轨、输送辊床、钣金结构件、机械零部件组成。主要部件功能如下：（1）交流减速电机1：用来通过同步带/轮传动机构驱动滚筒转动。（2）交流减速电机2：用来通过驱动滚轮在导轨运行，达到转台旋转的功能。（3）继电器：用来控制辊床交流减速电机、转台旋转交流减速电机的启动/停止、正转/反转，当PLC输出信号给继电器线圈时电机运行。（4）电感传感器1：用来检测输送滚床出入口滑撬的位置，实现传输定位，当检测到滑撬物料时给PLC提供输入信号。（5）电感传感器2：用来转台旋转到位检测，当检测到转台旋转到位时给PLC提供输入信号。
4.5 软件设计（图1）
4.6 项目实施
4.7 评价过程
为了全面客观地评价每个同学项目完成的质量和总结成果，我们制作的自评、互评和师评表。每完成一个项目，就需要填写自评表、互评表。其中包括知识考评、软件编程、实际操作、项目验收、联系实际工作的创新点五大方面的考核。
5 总结
通过针对满足顶岗实习需求的PLC课程的研究与实施，使PLC与电机控制技术的课程设计、教学实施、教学管理贴近工厂实际上了一个新的台阶。使高职高专学生在坚持顶岗实习的情况下，理论联系实际，在很短的时间里很好地掌握PLC技术、WinCC监控软件、Profibus现场总线技术的知识。使学生具备了PLC常用指令的分析应用能力、PLC控制系统设计、安装、接线、调试及故障排除能力。分析问题和解决问题的能力及沟通协作的能力。也充分满足了企业对顶岗实习学生实力的要求。在实践中使高职高专学生实践能力强的优势突显。目前学业完成的学生已在一汽大众、大连发动机、大连变速器、一汽解放公司、一汽技术中心、米其林轮胎、一汽丰越等多家国内外知名企业工作，成为企业电气设计维修的技术骨干。教学内容科学优化，进而为实习的岗位更好地服务。
吉林省高等教育教学研究课题：吉教高字【2012】45号
参考文献
[1] 胡健.西门子S7-300/400PLC工程应用（第2版）.北京航空航天大学出版社，2011.9.
第6篇：传感器实训总结范文
1基于GA算法改进的BP神经网络
1.1BP神经网络
BP神经网络是一种基于误差反向传播算法的前馈型网络，通常由输入层、隐层和输出层组成，各层具有若干个神经元。网络训练包含信号正向传播和误差反向传播2种过程，通过输出层的输出结果与期望输出的误差来间接调整网络各层的权值，直至获取最优结果。BP神经网络模型如图1所示神经元节点的激活函数定义了对神经元输出的映射关系。作为激活函数求解神经网络中神经元的总数、目标值以及误差值，此处采用S型函数（1）在保证计算精度的前提下，应尽可能减少隐层的节点数量，使网络具备良好的性能和泛化能力，避免发生训练过拟合现象。
1.2遗传算法优化的BP神经网络
为了提升BP神经网络性能，采用遗传算法来优化BP神经网络的初始权阈值，以加快学习收敛速度，优化后网络的结构如图2所示。流程关键节点描述：（1）编码方式GA算法多采用二进制编码方式，存在着连续函数离散化时的映射误差。个体长度较短则达不到精度要求；较长时则会提升解码难度，算法搜索空间变大，搜索效率得不到保证。因而采用浮点编码法来降低计算的复杂性，提升算法在较大空间的遗传搜索能力，以较小的个体长度来满足高精度要求。并随机产生初始种群。（2）适应度函数的求解该函数用于评估种群中的个体，个体的适应度越高，被选中的概率越大。利用适应度函数能够缩小初始权阈值的最优解分布范围，避免网络陷入局部极小，从而降低训练次数，加速网络收敛。适应度函数最后，得出最优个体，并将其作为BP网络的初始权值阈值进行学习训练。
2试验过程
减速器的众多故障中，齿轮与轴承故障率占比较高。常见的齿轮故障类型主要有：齿轮崩齿、中轴窜动、轴承内圈划伤以及齿面点蚀、磨损、胶合等。部分故障模型分别如图3所示。为了获取减速器的实际振动数据，以ZQ-650型减速器为研究对象，利用转矩转速传感器和加速度传感器获取测试点的振动信号。试验过程中，利用传感器采集正常工况下齿轮箱的振动信号，并通过在试验对象相关部位人为设置故障以模拟故障工况。故障检测模型如图4所示。为了确保所获取信号具备全面性和真实性，3处测试分别为箱体上表面、右侧面以及轴承座的受力方向侧。采样参数：采样点数4096，频率分别为850、1100、1400、2700Hz。依据实际作业情况，通过对振动信号的时域和频域分析，得出减速器的故障特征参数，并从特征参数集中提取较为敏感的7个特征值作为故障特征向量，分别为频谱重心、波形指标、裕度指标、峭度指标、偏态指标、频域方差以及相关因子，并将其作为检测模型的输入。模型的输出为5位的故障编码。本文中减速器正常与故障类型样本各取53个，共计315个。故障样本如表1所示。
3试验分析
为了使试验结果具备可比性，分别建立传统BP与GA-BP网络的减速器故障诊断模型，并采用同样的数据进行测试。其中，BP神经网络拓扑结构为7-13-5，学习算法采用梯度下降法，学习率为0.01，最大迭代次数为4000，网络训练目标为0.01。GA-BP神经网络初始种群规模设置为20，交叉和变异概率分别为0.61、0.02，拓扑结构及其他参数设置与BP神经网络相同。图5为2种网络的训练样本误差变化曲线。3200次迭代后，训练精度为0.3101，相较于传统BP网络的0.6092，提高了96.45%。并且传统BP网络经过1150迭代后收敛速度变缓，训练精度提升不显著，易导致网络陷入局部最优。可以表明，GA-BP网络具备良好的容错能力，学习训练的速度较快，故障分类效果更为优秀。运用2种网络故障诊断模型，分别对测试样本进行故障检测与分类试验，针对不同故障识别结果对比如表2中所示。检测准确率为检测正确总数与测试样本总数的比值。由表2可知，GA-BP网络的故障检测准确率相较于传统BP网络，提高了21.13%，检测能力提升较为明显。各类型故障的检测准确数量均高于未优化的BP网络，尤其是针对齿面点蚀(G2)、轴承内圈划伤(G4)、齿轮崩齿(G5)3类故障，检测准确率分别提高了28.3%、24%、24%。由此可以表明，基于GA算法改进的BP算法训练结果较为理想，能够对减速器故障检测预测起到良好的效果。
4结语
第7篇：传感器实训总结范文
关键词：语音识别；红外传感；障碍物探测
1 引言
随着社会的发展与科学技术的进步，人们对自动化的要求越来越高，在此背景下工业机器人因运而生。现在智能化的产品渗透在各个领域而且许多产品都已成为了大众消费品，因此研发智能汽车具有广阔的市场前景，无人驾驶的智能汽车是未来汽车发展的一个趋势。因此本文基于凌阳spce061a单片机利用红外传感与音制相结合实现小车的避障，可为人们设计完善的智能车提供新的想法。
2 智能车结构介绍
设计使用的小车是履带式小车，有承载能力强、抓地力强、行走平稳等优点。小车的两个后轮分别由两个直流电动机控制，通过控制电机的正反转就可实现小车的前进与转弯，可用4节5号电池为其供电。
3 spce061a的主要性能特点
spce061a是凌阳科技公司推出的一款16位单片机。spce061a在2.6v～3.6v工作电压范围内的工作速度范围为 0.32mhz～49.152mhz。2k字sram和32k字闪存rom，32位可编程的多功能i/o端口；两个16位定时器/计数器；低电压复位/监测功能；8通道10位模-数转换输入功能并具有内置自动增益控制功能的麦克风输入方式；双通道10位dac方式的音频输出功能。该单片机最大的特点就是具有语音识别模块，它可以方便高效地进行语音识别。
4 系统总体设计
基于小车和单片机的特点，本文设计出了红外检测障碍物和语音控制相结合的智能小车。以spce061a为核心处理器；选择l298n芯片驱动直流电机；并用红外线传感器探测障碍物，利用接收电路将检测到障碍物的信号反馈给单片机；单片机经过处理后发出语音提示（“前方有障碍物，请指示”），然后通过语音控制小车的行驶方向（如“左转”等）。小车系统如下：
5 电机驱动模块设计
由于本次设计使用的小车是由左、右两个电机通过正反转控制小车的行驶方向，因此可以采用h桥式电路实现，于是选择l298n驱动电路。 l298n是st公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46v；输出电流大，持续工作电流为2a；额定功率25w。内含两个h桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动两台直流电动机；采用标准逻辑电平信号控制。芯片n1、in2端口接单片机的iob1、iob2端口用于控制左电机。in3、in4端口接单片机的iob3、iob4端口用于控制右电机。控制状态如下表：
6 障碍物探测模块
红外线传感器探测障碍物的基本原理是利用物体的反射性质。在一定范围内，红外线遇到障碍物，经反射到达传感器接收端，接收端检测到这一信号后输出一个电平信号送给单片机。将传感器安放在小车的前部，探测前方的障碍物。电路原理如下图：
图中d1发射红外线，d2接收红外信号，out端口接单片机的ioa4端口。当d2接收到d1发射出经物体反射回的信号后d3发光，在输出端u01（lm567）的8脚（即out端口）输出低电平，单片机ioa4端口接收到信号，表明前方有障碍物。
7 语音控制系统设计
由于spce061a单片机自身带有语音模块，它的语音识别模块自带语音的api 函数，其中包括a2000 格式和s480 格式自动播放及手动播放的播放函数，s240、ms01 格式自动播放的播放函数、dvr 格式的语音录放函数和语音识别函数。可作为一个语音系统进行语音播放、语音录放和语音识别。因此利用单片机的语音识别模块，降低了音控小车的设计的难度，省去了电路的设计，简化了程序的设计。
用语音对小车进行控制，就必须让单片机识别发出的声音。因此语音识别主要分为“训练”和“识别”两个阶段。在训练阶段，单片机对采集到的语音样本进行处理，提取出特征信息，建立一个语音模型；在识别阶段，单片机对采集到的语音样本进行处理，提取出语音的特征信息，然后与已有的模型进行对比，如果二者相匹配，则输入的语音被识别，小车就会执行相应的命令。训练的命令依次为：前进-左转-右转-倒车-停车这五项简单命令。
8 软件系统设计
在软件编程方面我们采用c
语言与汇编语言相结合的编程方式。汇编语言具有直接和硬件打交道、执行代码效率高等特点。在本设计中用c语言做框架，在中断部分和对i/o端口的访问部分编制汇编子程序被c语言调用。这样设计出的程序不仅简单而且操作效率高。
避障小车在软件的设计方面总体分为：初始化、语音训练、语音识别、障碍物识别、重新训练五部分：（1）初始化部分：初始化操作将ioa4设置为上拉电阻输入，用于检测红外传感器探测到障碍物的信号。将iob1～iob4设置为同相输出，用于控制两个电动机的转动。（2）训练部分：单片机采集语音信息，然后建立语音模型。将训练成功的模型储存到闪存中，以后使用时会把存储在闪存中的模型调出来装载到辨识器中。（3）语音识别部分：单片机对采集到语音信息进行识别，识别后小车会语音告知相应动作并执行该动作。（4）障碍物识别：当单片机读取ioa4端口处于“0”状态时，表明前方有障碍物。小车停止前进，并进行语音提示（单片机通过喇叭发出“前方发现障碍物，请指示”的声音）。（5）重训操作部分：考虑到有时训练效果不佳，需要重新训练，因此设置了重新训练的按键（spce061a的 key3），并利用一个特殊的 flash 单元（0xe000 单元）设置为训练标志位，当此标志位为0x0055（该值由辨识器自动生成），说明已经训练过，该单元内容在擦除后为 0xffff，说明没有经过训练。通过循环扫描key3按键，一旦检测到此键按下，则将擦除训练标志位，当检测到训练标志位为 0xffff 时会重新对其训练。因此在程序的开始也会检测该标志位，判断是否训练过。系统主程序流程如图3：
9 结束语
本方案经过实践调试实现了小车在红外传感和语音相结合的控制下完成避障任务。红外识别模块能够较好的识别前方20cm处的白色障碍物；语音模块能够在较安静的环境下能清晰识别设定的五个指令。当然本次设计的智能小车还有很多需要完善的地方，可利用pwm资源对小车的车速进行控制，在车身周围增加传感器的数量，检测更多方向的障碍物，对小车进行精确控制等。
参考文献
[1]邱邵峰.凌阳十六位单片机原理及应用[m].西安.西安电子科技大学出版社，2011（1）.
[2]侯媛彬.凌阳单片机原理及开发[m].北京.科学出版社，2012.
第8篇：传感器实训总结范文
高职教育 电子技术 传统教学 能力培养
数字电子技术是通讯、电子计算机、自动控制和电子测量等专业的一门重要的专业基础课，是一门实践性较强的课程。包含数字逻辑基础、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路等。对高职高专的学生来说，目标既不是大量的理论知识的研究，也不是针对某一领域的实践操作，而是介于两者之间。既要掌握一定的理论知识又要有一定的实践应用能力。传统的教学方法是以教师为主导，讲授每一个理论知识点，其枯燥性和抽象性影响了学生开展综合性和创造性实践能力，学完一个知识点不知道有何用处。学生难以掌握知识，学习兴趣不高，教学效果不理想。本文探索一种新的教学模式，从与实际生活联系的小项目的设计制作入手，引入理论知识的学习，从而将理论与实践无缝衔接。培养学习兴趣，提高学习效果。
一、传统数字电子技术课程教学中存在的问题
传统的教学方法主要是以教师为中心，采取单调的形式（讲解）和简单的教学媒体（黑板）及多媒体教学设备，图文并茂的讲解某一知识，试图通过讲解，使学生掌握该知识点及其应用。整个过程教师控制和掌握教学过程的各个阶段，单方面的信息输出，缺乏有意识的学习情境设计，足够的信息反馈，学生参与，学习的积极性易受影响，学习的效果不佳，方法能力和实践能力难以实现。学生只要按照老师的思维方式去理解、验证，完成老师布置的练习。老师也只是看重作业的完成质量和课堂上学生的反应来衡量学生的学习状态。这种教条式的教学模式严重的约束了学生的自主行为，限制了学生科学思维能力和动手能力的发展。往往一个学期结束，学生对教学内容和知识点一知半解，模凌两可，更别说达到了教学要求。由于缺乏足够的实践应用支撑，学习兴趣不高，学习很茫然，无目标。
二、项目教学新模式的探索
1.由项目设计制作过程学习知识
为了学生创造性实践能力和综合能力的全面发展，把以老师为中心的教学方式转变为以学生为中心。让学生通过开放式的认识、思维和工作方式，在自我控制的学习环境中，构建解决问题形式和途径。为此，我们把数字电路的所有知识点进行分类规划，通过一些与实际生活联系的实例，设计出能涵盖各类知识点的小项目。这些小项目一是与生产生活相联系，我们周边能看到听到的，甚至是我们在用的；这样可以减轻高深和神秘感，能增强学生的好奇心和自信心。二是简单易做，通俗易懂，可以直观形象的展示电路的功能和特性。三是项目产品调试简单，结果明了。
2.科学设计项目，合理安排技能训练
数字电子技术有很强的实践性，而制作项目产品是培养理论联系实际、动手能力、严谨的科学态度和科学研究方法的重要手段，因此应精选最基本的也有较高实用价值的项目。抢答器是各类电视选秀节目中常用的一种产品，学生们都知晓。四人抢答器，若A、B、C、D为抢答器的按钮开关，任何一人先将某一按钮按下，与其对应的发光管被点亮，表示此人抢答成功，而紧随其后的其他开关再按下，对应的发光管不亮，表示抢答无效。可由集成双四输入与非门74LS20和六非门74LS04及发光管等组成的电路来完成。首先给出该项目的工作任务，包括该项目的原理布线图、所需元器件、电路功能检及故障排除等。其次，根据任务的要求完成电路的安装与功能验证。要完成该项目，最重要的是读懂电路的组成、工作原理和工作过程；要不然照葫芦画瓢，虽然完成了抢答器的制作，但对其工作过程及原理一知半解，显然达不到教学的要求。故而由讲解抢答器的原理引入门电路基础知识的学习。以器件、电路的应用为主，加强基础知识的传授，避开集成元器件的内部结构；掌握器件的外部特性，极限参数和使用注意事项。为了更好的掌握各集成门路引脚及逻辑功能，可以专门安排技能训练课，在实训室完成各逻辑门电路逻辑功能的测试。通过这样的实训，可以更好的掌握逻辑门电路的基本知识。这样带着既定目标的学习过程，充满了好奇和求知欲，学习兴趣和学习效率大大提高，达到事半工倍的效果。掌握了门电路的基础知识，很容易读懂和理解抢答器的原理和工作过程。最后，在实训室完成抢答器的安装、调试和功能验证；写出实训报告和总结。
上述教学方法是把教学过程分为三个互相联系的模块，将理论教学、实训与实践，项目设计制作三大部分进行了一体化的组织设计，各模块有机衔接，教学过程依次展开；构成一个完成一项目，知识一贯通的现代教学链。加强了动手能力和创新能力的培养，从真正意义上实现了理论与实践互相交融，体现了高职教育的工学结合的特点。
3.注意培养学生的应用能力
传统实训模式是老师在实训前做大量工作，如调试集成芯片、电阻等元器件，然后合理的安插在实训台上；教师把一切都准备好，学生只要按部就班的连接电路即可；长此以往，学生缺乏自主性和独立性，内在潜力得不到发挥和发展。经验证明，如果实训前没有充分的准备，就会不知所措，既不能完成项目的制作，又不能掌握应该掌握的知识和技能。只有充分的理解项目原理，明确任务，才能有条不紊做好项目。
4.引导学生重视项目总结报告
项目结束，学生应用课堂所学理论知识解析整个项目过程，利用列表、图示等方法对项目结果进行科学处理，分析成功与失败的原因；并将其写成总结报告，将感性认识上升为理性认识。总结报告的书写也是一项重要的基本技能训练，它不仅是对项目的总结，更重要的是可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力，也是论文的基础。
5.建议设立单独的项目考核制度
学期结束，学生的学期总成绩应由理论考试成绩和项目制作成绩两部分构成，并且项目制作的成绩应占到总成绩的50%。项目考核应以重在过程，不唯结果为指导思想，强调基本操作和基本技能，突出创新思考和创新能力；改变以总结报告为主的考核方式，综合整个设计制作过程来评定，这样可以更准确的检测学生的水平与能力；避免高分低能，有利的调动学生学习积极性和主动性；达到培养具有科学思维方法与创新能力的高素质人才的目的。
三、结束语
项目教学新模式应该说是高职院校培养高技能人才的重要手段，教学理念与工学结合的理念相吻合，现有的教学实训设备就能满足。因此，科学合理的设计学习情境，积极开展项目教学显得非常迫切。通过这些新模式，逐步淡化理论教学与实际应用之间的界限，强化应用技能的训练，走出一条知识与能力并举的全新的高职人才培养之路。
参考文献：
第9篇：传感器实训总结范文
[关键词]平衡机器人 系统控制界面设计
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0018-03
正文：
平衡康复机器人融合了机器人技术、康复医疗理论，人体平衡理论，压力传感器技术，计算机技术等，是国内外研究的热点。平衡康复机器人通过分析作用于压力板的足底压力数据准确地测量平衡能力，通过压力板的生物反馈训练来训练平衡能力以达到康复治疗的效果。平衡康复机器人是平衡能力患者的一大福音，是医疗人员的得力助手，有着广阔的前景和需求。
1.研究现状
1.1 国外研究现状
国外康复机器人起步早，投入资金充足，目前已经形成了产业链，欧洲早在2000年就取得了康复训练器的进展。
现在国外市面上已经有着几款不俗的平衡康复机器人可供选购，下面就对他们进行介绍：
①意大利Tecnobody公司研发的Tecnobody PK254P：
Tecnobody PK254P是一款集平衡测试盒平衡训练于一体的康复机器人。Tecnobody PK254P提供了不同姿势下的平衡测量和平衡训练，主要分为动态测量和测试、静态平衡和测试、轴向平衡和测试、坐姿下测量和测试。其控制系统软件也围绕着其功能有评估、训练和反馈几大模块，软件还提供了病人资料管理以供数据的存储和读取。机器人主要是用于评定/训练受试者运动控制能力、平衡能力（含躯干平衡能力），提高本体感觉功能。当患者与斜板进行相互运动的时候，平板上获得的数据是根据每个单一运动转化为电脉冲而得到，并且把所得数据直接传输到电脑。软件将对这些电脉冲进行详细分析，之后便在电脑控制端将显示出一个描迹，这与斜板上的成角运动或在其上施加的力是一致的。
②德国的Zebris公司研制的平衡训练器POSTUROMED（如图1）：
POSTUROMED是一种神经矫形治疗装置。是利用其不稳定性和可调节性，用以治疗和训练病理性身体姿势改变的设备，尤其是侧重对身体承重关节的功能性不稳定的训练。POSTUROMED可应用于神经康复，疼痛的治疗，平衡能力及感觉运动的训练，达到以下目的：（1）身体承重关节的功能稳定性。（2）部分的疼痛治疗，尤其是影响到运动系统的慢性背部和姿势性的疼痛。（3）预防性的协调功能训练。
系统通过交互式训练与姿势本体感觉的治疗紧密结合在一起，有严格的姿势训练原则。通过从简单到复杂的七个治疗与阶段，使治疗效果达到最大化。可以调节的不稳定表面治疗对于治疗病理性的姿势反应度和关节活动功能的不稳定性有着良好的效果。
1.2 国内研究现状
近几年国内的一些大学也开始相关研发然而国内研究还与国外有着较大差距，尚没有类似国外biodex balance_sd集平衡测试、平衡训练与一体的，人机交互较好的平衡康复机器人的出现，在平衡测试和训练的理论研究方面也略显不足，国内大多还停留在针对国外现有平衡测试仪信度和效度的研究上，在平衡测试方法上也没有形成统一的平衡测试标准。
①Sway 机器人
Sway 机器人是哈尔滨工程大学制作的双轮移动机器人的实物，如图2所示：Sway 机器人由上位机和机器人车体两个主要部分构成，两者是分开的，通过无线通讯交换数据。
机器人的车体系统构成如图2所示：该机器人采用Cygnal公司推出的C8051F005单片机作为人机交互上位机的控制核心。车体的倾斜角度检测仪采用AD公司推出的双轴加速度传感器ADXL202以及反射式的红外线距离传感器。利用PWM技术控制两台直流电机的转速。上位机与机器人之间的数据通信采用迅通生产的PTR2000超小型、超低功耗高速无线收发数传MODEM。人机交互界面则采用240×128图形液晶点阵、方向摇杆及按键。基于这些完备而又可靠的硬件设计，此机器人也使用了一套独特的软件算法，实现了Sway的平衡控制与数据交换功能，如图3所示。
1.3 目前的发展现状总结
平衡机器人的研究经历了二十多年的不断发展，不仅结构、形式与功能上有很大改善，训练方法也随着社会的进步逐步增多。作为帮助人训练平衡能力的机器，机械结构的合理性，智能控制的有效性，系统设计的复杂性，人机交互的辅等等决定了它的研究还有待提高。当前，国外人体平衡功能测试评估和训练系统已经经过多年的发展，但其操作复杂，价格高昂；国内对平衡机器人的研究水平还仍然处于初级阶段，虽然也出现了不少研究成果，但还未生产出真正投入使用的产品，研究方面还存在着以下问题：
（1）康复训练较为被动，模式单调枯燥。
（2）测试、训练模式单一，过分依赖医师。
（3）缺乏康复理论的指导。
而我国的平衡康复机器人较国外还有一定的差距，虽然已经有相当一部分国产康复机器人投入市场且性价比较高，但是在功能和结构上还有如下缺陷：
（1）平衡训练模块薄弱
（2）动态平衡功能不足
2.平衡训练系统设计的基本原则
（1）安全性原则：因为患者进行平衡训练时要站在平衡训练系统测试平台上，所以必须优先考虑在使用时患者是否康复训练机器人产生干涉，平衡训练系统本身不会对患者造成伤害，并且保证患者在运动中不会因为站立不稳跌倒而受到伤害。
（2）有效性原则：这里所指的有效性是指平衡测试评估和训练系统能够完成规定的动作，如按照一定轨迹进行运动，从而带动患者进行有效的平衡训练，同时，在检测患者的平衡能力时，仪器受系统误差和随机误差的影响较小，从而有效的测得所需的数据。这也是对平衡训练机器人的基本要求。
（3）经济性原则：所设计的平衡功能测试评估和训练系统能否广泛的推广很大程度上取决于下平衡功能测试评估和训练系统是否有较为适合的经济成本。目前很多国外生产的平衡功能测试评估和训练系统由于造价成本过高导致其应用范围只局限于大型的医疗机构，而限制了平衡训练系统在国内的进一步推广。因而从降低成本的角度上来说，设计该平衡训练系统时，在保证有效性的基础上，应该尽可能的简化机构，并且使用合适的材料。
（4）创造性原则：创造是人类的本领。人类如果不发挥自己的创造性，生产就不能发展，科技就不会进步，也就没有人类的今天。设计只有作为一种创造性活动才具有强大的生命力。因循守旧，不敢创新，只能永远落在别人后面。特别是在当今世界科技飞速发展的情况下，在机械设计中贯彻创造性原则尤为重要。
（5）以市场需求为导向的原则：机械设计作为一种生产活动，与市场是紧密联系在一起的。从确定设计课题，使用要求，技术指标，设计与制造工期到拿出总体方案，进行可行性论证，综合效用分析（着眼于实际使用效果的综合分析），盈亏分析直至具体设计，试制，鉴定，产品投放市场后的信息反馈等都是紧紧围绕市场需求来运作的。设计人员要时时刻刻想着如何设计才能使产品具有竞争力，能够占领市场，受到用户青睐。
（6）标准化、系列化、通用化原则：标准化，系列化，通用化简称为“三化”。“三化”是我国现行的一项很重要的技术政策，在机械设计中要认真贯彻执行。标准化是指将产品（特别是零部件）的质量，规格，性能，结构等方面的技术指标加以统一规定并作为标准来执行。贯彻“三化”的好处主要是：减轻了设计开发的工作量，提高了设计质量，同时也缩短生产周期；减少了刀具和量具的规格，更有利于设计与制造，也降低了生产成本；便于组织标准件的规模化，专门化，易于保证产品质量，节约材料，降低成本；提高互换性，便于维修；便于国家的宏观管理与调控以及内，外贸易；便于评价产品质量，解决经济纠纷。
（7）整体优化原则：设计要贯彻“系统化”和优化的思想。性能最好的机器其内部零件不一定是最好的；性能最好的机器也不一定是效益最好的机器；只要是有利于整体优化，机械部件也可以考虑用电子或其他元器件替代。总之，设计人员要将设计方案放在大系统中去考虑，寻求最优，要从经济，技术，社会效益等各方面去分析，计算，权衡利弊，尽量使设计效果达到最佳。
（8）人机工程原则：机器是为人服务的，但也是需要人去操作使用的。如何使机器适应人的操作要求，人机合一后，投入产出比率高，整体效果最好，这是摆在设计人员面前的一个课题。好的设计一定要符合人机工程学原理。
3.机器人控制系统方案设计
3.1 平衡机器人的工作原理
该传动系统主要是由电机，链传动系统，丝杆螺母副，弹簧及弹簧导向管组成的，如图4所示。根据传动系统图容易看出，该机构由电动机带动与电机轴相连的链轮转动，通过链条将电机的转动传递到三根不同直径的螺母丝杆运动副上，由于三根丝杆的直径不相同，造成了丝杆的轴向运动距离不同，进而实现了不同方向上的倾斜运动，通过弹簧导向管实现变阻尼的倾斜运动。丝杆盘上均匀分布有8根弹簧导管，弹簧将丝杆板与训练板连接在一起，从而将丝杆板两个方向上的倾斜运动转移到训练板，拉动训练板两个方向上的运动。
4.机器人控制系统总体方案---基于labview的控制软件设计
Labview拥有强大的界面控制编程功能。平衡机器人需要进行的一系列训练与测试，都可以用Labview软件进行仿真设计，为使用者提供简约易懂的画面指导，使机器人在操作上和心理上都更易让人接受。
4.1 平衡系统人机界面设计
根据平衡机器人的功能要求以及平衡问题出现的不同原因，人机界面进行编程设计时，需实现多种模式要求，如图5所示。
（1）迷宫控制
迷宫控制训练模式能够让病患在静态环境和动态环境迷宫中随着一可重复生成的型态移动，如图6所示。基本调节模式与稳定度极限相似。使用者可根据自身的情况，随意调整迷宫等级以创造简单或复杂的环境来操纵。由静态模式改变至动态模式会加速其康复进程。打分是以百分比为基础且等于所有击中目标数/总的设定目标数。
（7）随机控制
为了加强病患的运动神经控制与内耳前庭的训练，平衡机器人需要设置随机控制训练，如图7所示。这种训练在静态模式和动态模式下都可以进行。在静态模式中，病患可在其倾斜盖运动，移动光标让其始终保持在移动目标中。在动态模式中，病患必须同时使用臀部、膝盖与脚踝以在随机移动目标内操纵平台光标。
（8）测试模式
为了可让医疗人员量化病患在一静态或者不稳定的表面维持动态单向或双向姿势稳定度，以此来评估病患之神经肌控制，所以平衡机器人需要让病患进行平衡系统测试，如图8所示。
静态测试是用来测病患的重力中心的角度偏离能力。身体重量会在静态量测中发挥作用。人之重力中心大约为其体重的55%。当选择静态模式时，软件会提示选择您的重量，根据使用者所选的重量可提供一个适当的静态量测刻度。此模式测试用于移动障碍之基线测试，用在内耳前庭失常和整形外科病患都是理想的情况。若静态测试分数良好，患者可进步至动态测试与训练。
在动态测试模式中，病患的能力检测可从控制该平台角度的课程量化为锁住位置的变化来反应，也可计算为随着时间偏斜的程度。较大之变化程度意味着比较迟缓的神经肌反应。进一步神经肌活力状态可以从前/后与中间/侧向平台倾斜量化而获得。预期数值与比较报告可用于绘制病患表现之图表，双向比较可快速地将每一下肢间的不同做出比较。
同样根据平衡问题出现的几个因素的不同，需要进行的平衡测试有姿势稳定度，稳定度极限，运动员单脚与跌倒风险四个模式。运动员单脚与跌倒风险的测试结果都可与基准数据做比较。姿势稳定度与稳定度极限测试可在不同困难程度下得到。双向报告（以一脚站立之姿势稳定度表现与另一只脚站立之比较）可在姿势稳定度测试下的更多选择中得到。
5.结论
本文旨在设计一款能够进行训练与测试的平衡机器人，并实现对它的系统控制研究。在对国内外平衡机器人发展现状研究的基础上，结合目前平衡的一些原理及训练方法，提出了平衡机器人，并阐述了其控制系统设计的全过程。主要完成的内容如下：
（1）从力学角度和生理角度分析了平衡对于人体的重要性以及一些影响平衡能力的因素。分析比较了观察法、量表评定法以及平衡仪评定法，最终选择了平衡仪评定法来支持平衡机器人的评定。接着从安全性、经济性、有效性、创造性、整体性等方面强调了平衡训练系统设计时要遵循的一些基本原则，最后比较了传统静态平衡训练法、Bobath平衡训练法以及平衡仪训练法的优缺点及适用范围，最终选择平衡仪训练法作为平衡机器人的训练方案。
（2）平衡机器人控制方案的设计。从保持稳定性、实现不同的平衡训练模式、保持安全性、心理上易于接受四个方面提出了对平衡机器人的设计要求。明确了平衡机器人需要实现的一些功能，完成了机器人的建模，并介绍了平衡机器人的工作原理方式。对MATLAB、C#以及LabVIEW这些可以进行界面控制的软件进行了分析，比较了它们的优缺点，最终选择LabVIEW作为的界面编程软件。
（3）根据平衡机器人需要进行的训练及测试任务，利用LabVIEW对它的人机互动界面进行了编程设计与仿真分析，实现了对机器人界面的控制。并对几种训练及测试模式作出了详细的分析说明，让患者根据自身状况选择合适的康复训练。
参考文献
