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电器自动化论文范文第1篇
理论联系实际，在实践工作中检验理论、提升理论，是企业对毕业生的要求。理论指导实践，在实践工作中运用科学的理论指导实践，是企业对工程技术人员的要求。作者曾在电力系统就职，体会比较深刻。对于变电站而言变压器检修经常要做空载和短路试验，工程上变压器空载试验方法采用调压器在低压侧加压，空载容量应小于调压器容量的50％，试验电流为额定电流的1 ～1%,以测量变压器的铁损。一般电力变压器在额定电压时，空载损耗约为额定容量的0.1%~1%。变压器短路试验用自耦变压器调节原边电压，原边电流达到额定值时，测量变压器铜损。通常电力变压器在额定电流下的短路损耗约为额定容量的0.4%~4%。通过亲自动手做压器空载、短路试验及观察实验现象，联系《电路》、《电机学》中关于变压器的相关知识，加深了对变压器的学习与理解。发电厂自动化控制是电力系统的发展趋势与要求，已投产和在建的大型发电厂的自动化控制水平非常高，已达到 无人值守，少人值班 管理模式。发电机组的自动开停机、自动同期并网技术验证了《自动控制理论》、《继电保护》等相关理论知识。在电力系统工作的4年中，笔者的理论知识在工作实践中不断得到深化和提升。
2电力系统工作经历对电气工程本科教学起到的积极作用
2.1教材选用目的更加明确
教材是高校实施培养计划的重要介质，直接影响着教学质量和人才。高质量、合理化的教材是提高教学质量与水平、完成人才培养计划与目标的保证。作者在施教时参照自身的工作经验，选用更具有方向性与实践性的教材，提高毕业生与企业之间的契合度。智能电网、数字化电站是电力系统的发展趋势，其要求电网信息化、自动化程度更高。因为这一目的，可编程控制器（ProgrammableLogicController，PLC）被广泛应用到电力系统中，目前国内应用的PLC有西门子（SIEMENS）公司生产的S7系列、施耐德公司生产的Quantum等系列、三菱公司生产的FX3G系列等。随着日系PLC退出中国市场，西门子PLC被普遍应用于电力系统自动化控制。例如三峡电厂、葛洲坝电厂、溪洛渡电厂等大型水电站使用PLC对发电机组、辅助设备系统等设备进行控制。因此在向电气工程与自动化专业教授《电器与可编程控制器》这门课程时，应该选用以西门子PLC为基础讲述电厂及电网自动化控制的教材，教学内容更接近电力系统工作实践，使电气工程及自动化专业毕业生在走上工作岗位时具有更强的适应能力。
2.2培养学生更具有方向性
现代电力企业对高校毕业生有着严格的职业要求。扎实的专业能力、较强的实践动手能力以及必要的公文写作能力是毕业生就职于电力企业所必须具有的素质。电力系统设备分为一次设备、二次设备两大类。就发电厂而言，从事电气一次设备的检修、维护及管理工作需要毕业生熟练掌握《发电厂电气主系统》、《电力系统继电保护》、《电机学》等专业课程的内容，熟悉电机、开关电器、载流导体、电抗器、补偿设备、避雷器、继电保护系统相关知识，这些是为适应发电厂工作而储备的理论知识。从事电气二次系统工作的毕业生则必须重点掌握《自动控制理论》、《电力系统继电保护》、《电子技术》、《电器与可编程控制器》的相应内容。因此拥有扎实、丰富的专业知识来服务电力企业，是电气工程及自动化专业的培养目标。实践动手能力在促使毕业生快速融入到企业生产工作中扮演着积极、重要的作用。发电厂电气设备维修工作需要毕业生有较强的电气二次配线、布线及PLC编程能力。发电厂中大量布置电气二次控制盘柜，实际的检修与维护工作需要高强度的控制回路布线与配线工作，电力系统高度自动化则需要毕业生具备基于PLC的自动化程序读写能力。公文写作能力是现代化大型企业对职工的基本要求。我国各级电力系统的运营、管理、维护已经实现了规范化、制度化、标准化。实际的工作中需要职工撰写大量的公文，例如对发电厂而言，每个月要写电厂运营报告、机组检修报告、技术改造方案等，特别是实行工作票制度后，每天都要写设备缺陷处理报告及巡检报告。这些工作要求职工具有一定的公文写作能力。对于毕业生而言，必要的公文写作能力在求职及就职中有着不可替代的优越性。
2.3将工作经验融入教学
将宝贵的工作经历融于课堂教学，可极大地丰富教学内容，提高学生的学习兴趣。作者讲述《电路》第十一章时，结合自己的工作经历深入浅出地讲述了变压器的原理、空载和短路实验，使学生更好地理解和掌握课堂内容。在讲述《电器与可编程控制器》时，以发电厂开停机控制流程、辅助设备自动化控制流程为例，将专业课程学习与电厂实际工作紧密结合起来，以培养更适合企业要求的应用型人才。
2.4将企业中应用的前沿技术带进课堂
随着数字化电站、智能电网的建设，大型发电机组实现并网发电，状态检测技术投入使用，开始对1000KV特高压技术进行实验研究。电力系统的发展日新月异，设备更新速度非常快。电气工程自动化专业的教学应当将当前电力系统的先进技术、发展趋势带进课堂，在丰富教学内容的同时，增加学生对前沿技术的求知兴趣。笔者从事过175MW、770MW水电机组的自动化控制系统改造及维修工作，巨型水电厂厂用电系统运行及维护工作，水电机组状态检测与故障诊断系统的组建与维护工作。其中770MW发电机组自动化控制技术、巨型水电组状态检测与故障诊断技术都是当前电力系统的前沿技术。将这些知识带进课堂，有利于学生充分认识本专业的发展动向与趋势，积极地规划自己的职业发展方向。
3结语
电器自动化论文范文第2篇
关键词：人工智能 电气 自动化控制
人类智能主要要包括三个力面，即感知能力，思维能力，行为能力，而人工智能是指由人类制造出来的“机器”所表现出来的智能。人工智能主要包括感知能力、思维能力和行为能力。
1.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。人工智能是门边沿学科，属于自然科学和社会科学的交叉。涉及哲学和认知科学、数学、心理学、计算机科学、控制论、不定性论，其研究范畴为自然语言处理，知识表现，智能搜索，推理，规划，机器学习，知识获取，感知问题，模式识别，逻辑程序设计，软计算，不精确和不确定的管理，人工生命，神经网络，复杂系统，遗传算法等，应用于智能控制，机器人学，语言和图像理解，遗传编程。
当今社会，计算机技术已经渗透到生产和生活的方方面面，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。
2.人工智能控制器的优势
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去讨论。但AI控制器例如：神经、模糊、模糊神经以及遗传算法都可看成一类非线性函数近似器。这样的分类就能得到较好的总体理解，也有利于控制策略的统一开发。这些AI函数近似器比常规的函数估计器具有更多的优势，这些优势如下
（1）它们的设计不需要控制对象的模型（在许多场合，很难得到实际控制对象的精确动态方程，实际控制对象的模型在控制器设计时往往有很多不确实性因素。例如：参数变化，非线性时，往往不知道。）
（2）通过适当调整（根据响应时间、下降时间、鲁棒性能等）它们能提高性能。例如：模糊逻辑控制器的上升时间比最优PID控制器快1.5倍，下降时间快3.5倍。
（3）它们比古典控制器的调节容易。
（4）在没有必须专家知识时，通过响应数据也能设计它们。
（5）运用语言和响应信息可能设计它们。论文格式，自动化控制。
（6）它们有相当好的一致性（当使用一些新的未知输入数据就能得到好的估计），与驱动器的特性无关。论文格式，自动化控制。。现在没有使用人工智能的控制算法对特定对象控制效果非常好，但对其他控制对象效果就不会一致性地好，因此对具体对象必须具体设计。
3.人工智能的应用现状
（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）智能控制的功能实现
①数据采集与处理：对所有开关量、模拟量的实时采集，并能按要求处理或存贮。
②画面显示：模拟画面真实显示一次设备和系统的运行状态，可实时显示电流、电压等所有模拟量、计算量、隔离开关、断路器等实际开关状态及挂牌检修功能，能生成历史趋势图。
③运行监视：具有对各主要设备的模拟量数值、开关量状态的实时智能监视，有事故报警越限和状态变化事件报警，事件顺序记录、声光、语音、电话图象报警。
④操作控制：通过键盘或鼠标实现对断路器及电动隔离开关的控制，励磁电流的调整。按顺控程序进行同期并网带负荷或停机操作。系统对运行人员的操作权限加以限制，以适应各级运行值班管理。
⑤故障录波：模拟量故障录波，波形捕捉，开关量变位，顺序记录等（包括主要辅机）。论文格式，自动化控制。。
⑥在线分析：不对称运行分析、负序量计算等。
⑦在线参数设定及修改：保护定值包括软压板的投退。
⑧运行管理：操作票专家系统，运行日志，报表的生成及存储或打印，运行曲线等。
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。
4.恒压供水案例简析
恒压供水在工业和民用供水系统中已普遍使用，由于系统的负荷变化的不确定性，采用传统的PID算法实现压力控制的动态特性指标很难收到理想的效果。在恒压供水自动化控制系统的设计初期曾采用多种进口的调节器，系统的动态特性指标总是不稳定，通过实际应用中的对比发现，应用模糊控制理论形成的控制方案在恒压系统中有较好的效果。在实施过程中选用了AI 一808人工智能调节器作为主控制器，结合FXIN PLC逻辑控制功能很好地实现了水厂的全自动化恒压供水。对于单独采用PLC实现压力和逻辑控制方案，由于PLC的运算能力不足编写一个完善的模糊控制算法比较困难，而且参数的调整也比较麻烦，所以所提出的方案具有较高的性价比。
本案例中只是一个人工智能在电气自动化中的一个小小的应用，也是电气元
件生产供给的一个方向，实现机械智能化是我们努力的追求，将人工智能的先进的最新成果应用于电气自动化控制的实践是一个诱人的课题。
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完成的复杂的工作，电气自动化是研究与电气工程有关的系统运行。人工智能主要包括感知能力、思维能力和行为能力，人工智能的应用体现在问题求解，逻辑推理与定理证明，自然语言理解，自动程序设计，专家系统，机器人学等方面。而这诸多方面都体现了一个自动化的特征，表达了一个共同的主题，即提高机械的人类意识能力，强化控制自动化。因此人工智能在电气自动化领域将会大有作为，电气自动化控制也需要人工智能的参与。
参考文献：
电器自动化论文范文第3篇
关键词：计算机技术，电压无功，自动化，应用
随着社会经济的飞速发展，居民和各类企业对供电质量和可靠性的要求日益提高，从改善电能质量和节约人力方面比较电压无功优化自动控制装置具有不可比拟的优势，已逐步取代原来通过值班员手动调节档位和投切电容器来调整电压的方式，在维系电力系统稳定中的作用已充分展示出来。论文参考，自动化。电压无功优化自动控制装置由大量的数据采集、数据计算、数据传输、数据控制、程序执行元件组成，通过一系列自动化技术将其功能整合在一起，因此，了解电压无功优化自动控制中的自动化原理对于研究电压无功优化自动控制有着十分重要的作用。为此本文着重分析了电压无功优化控制中的自动化技术。
一、自动控制系统的结构
（一）调压方式
无功优化控制系统设计在设置母线电压限定范围后，自动对高峰负荷时段、低谷负荷时段的电压值进行适当调整，以保证在合格范围内的电压满足逆调压方式。论文参考，自动化。当电压超出额定范围时，则与同级和上级变电所的电压进行比较，然后判断出应该调节同级还是上级变电所的主变档位。
（二）调整策略
电压无功优化自动控制包含两个方面，分别是电压优化和无功优化：
1、电压优化
当母线电压超上限时，首先下调主变的档位，当不能满足要求时才切除电容器；当母线电压超下限时，首先投入电容器，当不能满足要求时再上调主变档位，总之要确保电容器最合理的投入。
2、无功优化
当系统电压保持在限定范围内后，通过系统的自动控制，决定各级变电所电容器的先后投入，使得无功功率的流向最平衡，最能提高功率因数。
二、自动化数据采集、计算和传输
作为一个自动控制系统，全面的数据采集是整个控制过程最关键的一部，其采集数据的精度和安全直接影响整个系统的精度和安全。论文参考，自动化。一个完善的无功优化自动控制系统应该能实时自动的从调度中心、各监控站采集电网电压、功率、主变档位、电容器运行状态等数据并能确保当遥测遥信值不变时不与SCADA系统进行数据传输，减少系统资源占用。
在采集到实时数据后，过往的自动控制系统都是通过 专家系统 对数学模型进行简化和分解，然后利用潮流计算和专家系统等方法进行求解。随着自动化技术的高速发展，自动控制系统能够突破优化计算难于寻找工程解的难题，采用模糊控制的算法，充分考虑谐波，功率因数摆动，电压波动和事故闭锁等因素，通过一系列精密芯片的配合计算出使电网电能损耗最小的变压器档位、电容器投入量和电网最优运行电压以供控制部件执行。
系统在数据传输上使用只与内存交互数据而不存取硬盘的内存数据库技术，既提高了数据的存取速度，又节省了硬盘使用。为了提高传输效率，系统还会根据传输数据的类型和要求的不同，自动采用不同的传输协议：使用TCP/IP协议传输大量的重要数据，使用UDP协议传输少量的广播数据。在数据传输准确度方面，子站在接受到数据后会自动向主站发送反校信号，以验证所受数据的准确性。
三、系统的自动控制
电压无功优化控制的基本过程如下：首先是主站控制系统进行电压无功计算，然后把计算得到的各级变电所的功率因数、电压的区域无功定值结果通过光纤通道传达至各级变电所的电压无功控制系统。各级变电所的控制系统周期性的把本站的功率因数、电压和接收到的定值结果比较，以判断是否越限。
为了保证电网损耗最低，主站的控制系统要不断跟紧电网运行方式的变化，随时计算出最新的区域无功定值结果并传达至各级变电所的电压无功控制系统。由于主站的控制系统计算最初的区域无功定值时需要一定的时间，这就会造成各级变电所从启动控制系统至接收到第一个信号间有一个时间段，系统定义这段时间内的定值是按照本地系统运行的。论文参考，自动化。
当主站系统遇到特殊情况（如有影响电网拓扑结构的遥信变位发生）时，能够即时撤销子站控制系统当前正在执行的区域无功定值。子站控制系统即以本地无功定值运行，待再次受到主站重新计算的定值时才转以新定值运行。论文参考，自动化。子站控制系统实时监视主站的定值下传通道是否正常，通信异常时，立即改为执行本地定值，直至通道恢复正常。论文参考，自动化。
四、系统自动化的安全保证
目前国内的一些系统仅仅只做到了一层闭环控制，安全可靠性根本无法保证。而随着自动化技术的发展，最新的系统则是采用主站和子站同时的双层实时闭环反馈控制结构。实验证明由于采用了双层实时闭环反馈控制结构，当运行中发生用户定义的需要闭锁的异常事件时，控制系统能够立即执行闭锁，符合电网结构和调度运行特点，适合各种大小电网的安全可靠运行，能更有利地保证提高电网的电能质量，其具体的安全策略如下：
自动估算电网电压，使电容器平稳投切，避免出现振荡；自动估算电压调节后的无功变化量，使主变档位平稳调整，避免出现振荡。
当需要调节的变电所的主变并联运行时，为了避免出现其中一台主变频繁调节的情况，首先调节据动率较高的那台主变的档位。应对于主变和电容器出现的异常情况，系统能够自动减少主变档位调整次数，使设备寿命增加，电网安全得到保证。当遭遇设备异常时，系统自动闭锁，而且必须人工手动来解除封锁。具体的异常情况有：电容器或主变档位异常变位；系统需要采集的数据异常；系统数据不刷新。特别的当发生10kV单相接地时，系统自动闭锁电容器的投切。为避免采集到的数据不准确，系统采用同时判断遥测数据和遥信数据的方式，提高了采集数据的准度。
五、结论
本文通过对电压无功优化控制系统的浅要介绍，分析了其包含的自动化技术，从一个侧面反映了我国电力系统自动化科技的发展，也展现了电力行业专业人才的卓越才能。本文对电压无功优化控制系统从设计思想，系统构成方面进行的论述，可作电力专业的教辅材料，也可供电压无功优化控制装置设计和运行参考。
参考文献
[1]郑爱霞，张建华，李铭，李来福，吴强.地区电网电压无功优化控制系统设计及
电器自动化论文范文第4篇
关键词：电压无功综合控制 模糊控制 电压优化 变电站
中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（b）-0083-01
电力系统的电压和无功的控制是整个系统的重要组成部分，实现电压无功综合控制是一个具有复杂性、不精确性、非线性特点的控制问题，同时，电压无功综合控制对实时性要求非常高，依靠传统数学模型和常规的控制方法实现起来比较困难。模糊理论由于具有传统方法所不具备的智能特性，因而在电压无功控制中得到了广泛的应用。
1 现状分析
随着电力系统规模的不断扩大以及电力自动化技术的持续发展，宣钢也对变电站自动化设备进行不断的升级改造，但是在电压无功综合控制方面，却仍然与系统运行的实际要求存在较大的差距。宣钢内部变电站基本都采用基于九区图法的电压无功综合控制，此种VQC在实际运行中由于其经常出现投切震荡，导致系统设备不堪重负和出现故障。
运行中的变电站负荷是随着生产节奏不断改变的，变电站要想维持供电电压稳定性，必须随着负荷改变不断的对变压器有载调压开关以及并联电容器组进行操作，过与频繁的操作会降低高压电气设备的使用寿命，同时增加设备故障率。
2 将模糊理论用于电压无功综合控制的优势
模糊控制理论非常适合运用在解决量纲不同且目标相互冲突的优化问题上，在电力系统电压无功综合控制调节时，电压的变化和无功的变化相互影响，若采用模糊控制策略进行控制，可以在无功调节判据中引入电压的变化量，将原先基于固定边界的无功功率变为基于模糊无功边界，这样的控制策略下，无功控制的边界为两条斜率随电压变化而改变的斜线，电压无功能够实现动态平衡，避免出现无功调节震荡现象，可以减少开关设备的动作次数，提高了开关设备动作的准确性。
3 系统设计
3.1 选择输入输出信号
变电站电压无功综合控制系统的建立可以选择电压和无功与标准值之间的偏差作为两个输入量，将驱动有载调压变压器分接头升降和无功补偿电容器组投切两个控制量作为输出量，建立一个一阶两输入两输出的模糊控制系统。该模糊控制系统的系统结构如图1。
3.2 选择模糊集合和模糊函数
按照上一节确定的两输入两输出来选择输入输出变量的论域，结合35kV变电站运行的实际情况，则变压器二次侧电压的偏差量的论域为[-1.5，+1.5] ，无功功率的论域的论域[-3Q0， +3Q0]；变压器的分接头有7档，其论域为={-3，-2，-1，0，+1，+2，+3}；控制电容器投切的控制量，投入电容器组定义为负，切除电容器组定义为正；为了能够使模糊子集更好地覆盖模糊论域，将模糊输入变量和以及模糊输出变量和的论域都定义为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6}；模糊词集{NB，NM，NS，O，PS，PM，PB}；按照CRI推理法则把论域为X={-X，+X}转化成证书论域N={-n，….-1，0，1，…..n}，量化因子应该为q=n/x，比例因子l=x/n。
4 实际算例分析
结合宣钢某变电站的实际设备进行控制：该变电站的实际设备参数如下：主变压器为三相双绕组变压器：型号为SF9-40000-35/6.3，一次电压为35±3×2.5%/6.3 kV，接线为Ynd11，变压器阻抗的标幺值为0.63+j7.87Ω；电容器有6组，容量均为3600kVar。
通过模糊控制对其进行电压无功综合控制与原先采取九区图发控制的控制效果对比如下。（见表1）
5 结语
综合上表罗列的控制效果情况可以看出，将模糊控制应用在电压无功综合控制中时，当系统的电压和无功发生轻微变化时，其变化量不足以引起模糊变量隶属度函数的变化，避免了原先的控制系统在此种情况下设备频繁调节造成的系统震荡。
参考文献
[1] 历吉文，潘贞存.变电所电压和无功自动调节判据的研究[J].中国电力，1995（7）： 12-15.
电器自动化论文范文第5篇
关键词：模拟电子技术；实践教学；图式；创新思维
作者简介：李铁军（1976-），男，吉林松原人，集美大学信息工程学院，讲师；陈虹宇（1976-），女，四川广安人，集美大学轮机工程学院，讲师。（福建 厦门 361021）
基金项目：本文系集美大学教学改革项目“强化供用电能力培养的《供电技术》教学改革”（项目编号：JY09037）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0131-02
“模拟电子技术”课程是工科院校信息科学与技术学院类自动化、电气、测控、电子等相关专业的主干专业基础课，具有较强的理论性和专业实践性等特点。实际教学中存在如下问题：理论知识比较抽象；基本元器件具有非线性特征，需视不同的工作环境作不同的线性等效，学生不易掌握；同一元器件组合用在不同的电路中，特性应用的侧重点不同，学生经常丢主抓次。[1]实践教学是弥补理论教学不足的重要手段，实践教学不仅能锻炼学生的动手能力，而且能加强学生理论联系实践的能力。[2]而传统实践教学存在仪器操作复杂；实验一般在已封装好的实验箱或实验台上进行，以验证实验为主，导致学生对元器件的作用不明确，电路基本原理不清楚，不会根据电路原理图布线，实验结果缺乏分析；不利于创新思维培养等缺陷。
德国心理学家巴特利特（Bartlett）在《记忆》一书中最早使用了图式（schema）的概念。他认为图式是“过去的反映，或过去的经验的积极组织”，是一个不断发生作用的已有知识结构，遇到新事物时，只有把这些新事物和已有的图式联系起来才能被理解。[3]图式在外语教学[7]及机器人路径规划[8]等方面得到了成功应用。
为顺应教育部推动的“卓越工程师教育培养计划”，本文引入图式概念，将知识点进行了分解，建立了分层递阶学习模式，形成了由浅入深、由元器件向电路、由仿真向硬件过渡的模块化教学，锻炼了学生的实践动手能力，培养了学生的电子线路设计能力与创新能力，加强了学生分析问题、解决问题的能力，以及启发了学生的创新意识。
一、基于图式的学习框架设计
图式理论是现代认知心理学的一种认知理论，图式是“表征存储在记忆中的一般概念的资料结构”，具有高度抽象和结构化的特点。作为知识经验的贮存结构，图式影响着人对客观事物或各种刺激情境的理解和反应。就教学活动而言，图式有利于知识的记忆、应用、迁移。一旦图式知识被激活，就能引导问题解决者以特定的方式搜寻问题空间、寻找问题的有关特征，从而提高问题解决的效率。[4]
皮亚杰认为图式就是心理、思维或智力的结构。图式经过同化、顺应和平衡这样的学习与适应过程，构成了新的图式，不断发展变化，不仅有量变，也有质变。其中同化是图式的量的变化，顺应是图式的质的变化。[5]基于上述思想，将图式引入到“模拟电子技术”课程实践教学过程中，设计符合“模拟电子技术”课程特点的学习框架，如图1所示。
由于实践教学的主要目的是锻炼学生的动手能力，加强学生理论联系实践的能力，且学习是循序渐进的过程，因此学生首先要学会基本元器件的用法，即元器件的构成、基本原理、性能和使用方法，并在此基础上进行综合应用。故基于图式的教学框架采用分层递阶模式，包括如下三个主要部分：
1.知识模块层
通过知识点分解从最基本的元器件开始学习，每个元器件建立一个独立的学习图式。在此基础上，再迁移学习其他元器件，首先学习共性，再延伸出差异性，这样由浅入深、由易到难、由简单到复杂逐步掌握基础知识。
2.功能应用层
在掌握基本元器件的基础上，通过元器件组合构成具有特定功能的电路图式。电路图式也是从单功能到多功能、由静态到动态、由单板到集成的渐进学习。
3.应用设计
根据实际需求，设定由简单到复杂的题目，教会学生进行逆向学习，培养学生的应用设计能力及创新能力。学生拿到题目，首先要进行任务分解，其次要选择能完成某个子任务的电路图式，再选择相应元器件，最后完成该电路图式的具体设计。调试电路并观察输入输出，在确定电路功能正确的基础上，同理完成其他子任务。整个过程学生完全是主体，教师可作为辅助，适时指导。
整个学习过程采用自顶向下（Top-down）和自底向上（Bottom Up）两种方式。自底向上着重学生的学习过程，即教会学生由独立到整体、由特殊到一般的学习方法；自顶向下突出学生应用能力的培养，即学生在前期知识积累的基础上，根据给定任务进行任务分解、功能模块选择及组合应用的过程。两种方式相辅相成，既教会了学生的学习方法又锻炼了学生的设计应用能力。
二、元器件层
元器件图式可参考机器人学的慎思/反应结构进行设计，如图2所示。
感知代表输入，即与元器件相关的一些信息，部分输入信息如下所示：
1.型号命名方法
了解基本元器件的型号命名方式，并不是要记住所有命名方式代表什么含义，而是认识其型号命名表示方式，为以后实际应用中可以自己进行选型奠定基础。如湿敏电阻器的型号名称包含三部分：第一部分用字母表示主称，第二部分用字母表示用途或特征，第三部分用数字表示序号以区别外形尺寸和性能参数，则MS01-A代表通用型号湿敏电阻器。
2.技术参数
如标称阻值、允许误差、极限工作电压（电流）等。
3.等效模型
即元器件的理想模型与类等效模型。
执行代表该元器件的功能，即用途，这里需要掌握的内容主要是元器件的引脚排布和元器件按功能分类。
规划主要是对某个元器件的性能监测，如二极管导电性能，可利用数字万用表，其正向电阻越小，反向电阻越大，性能越好。
在完成某个元器件图式的学习后，下一个元器件图式的学习主要利用迁移的学习方法，即类比与对比，对二者的相同与差异之处进行学习。例如，学了电阻器元器件后，电容器元器件感知输入的型号命名由电阻器的三部分增加为四部分，即在电阻器第一和第二部分中间增加了一个材料。
三、电路层
电路是具有某种功能的基本单元，由一系列元器件有机组合在一起。基于人工生命的行为选择理论设计的电路图式如图3所示。教会学生如何依据实际任务需求（高阶感知）进行任务分解，根据前面所学的元器件先验知识（知识库）选择能完成某个子任务的元器件序列，形成具有一定功能的电路图式。同理，设计其他子任务模块，最终完成整体学习。
将基本电路的工作特性与实际应用相结合进行分析。结合实际需要根据课程教学要求，将知识点分解为整流滤波电路、共射放大电路、射极跟随器、差分放大电路、功率放大电路、反馈电路、运算放大电路、振荡电路、稳压电路等多个模块，通过计算机仿真辅助教学，有助于学生理解，激发学生的学习兴趣。
放大电路是模拟电子技术的核心，电路学习可以从最基本的放大电路开始，例如，首先用动画给学生展示放大电路，学生能直观地了解什么是放大，电路是如何放大信号的。其次学生可以动手搭建放大电路，用示波器观察输入和输出波形，正确理解放大概念。
四、教学方法的实施
上述基于图式的教学方法，实施过程可在仿真软件上进行，避免学生因不能分清集成电路等元器件引脚，甚至不会用最常用的电子仪器仪表（如万用表和示波器等）导致误操作，将电子元器件烧坏或带来安全隐患。在仿真学习的基础上，再迁移到实际硬件平台上。应用软件学习也遵循图式的分层递阶学习模式，先熟悉各软件的功能作用、用法，再进行整体协调应用。
1.基本学习
EWB（Electronics WorkBench）是加拿大Interactive Image Technologies Ltd.公司在20世纪90年代推出的电路仿真软件。Multisim是EWB的一部分，可实现电路输入及仿真。[6]因此，本文利用Multisim实现元器件图式和电路图式的教学过程，以将抽象的理论形象化，减少枯燥感。同时，可以将特性分析图像化，从而提高学生的学习兴趣。
学习过程为：元器件绘制绘制电路图调节参数改变每个元器件型号和参数值观测结果。
在掌握基本知识点的基础上，可以再仿真实际应用中容易出现的问题，加强学生对元器件及电路的认识。
2.结果监测与调试
设计由示波器、万用表和频谱分析仪构成的测试系统价格昂贵、体积庞大，同时如果操作不当，会造成经济损失。而LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering）是实验室虚拟仪器集成环境，通过图形编程来模拟一些监控仪器。因此，本文引入LabVIEW来实现监测仪器的虚拟设计，并通过仿真环境学习这些仪器的使用方法、连线方式等。在仿真学习的基础上进行实物应用。
3.高级应用设计
仅仅学会某些独立器件或电路设计并不能锻炼学生的创造性思维。为此，本文提出了基于任务的高级应用学习，充分利用Protel丰富的设计功能进行原理图的设计、印制电路板的设计等。
教学过程中，充分考虑到学生的不同层次，设定了难易程度不同的案例。每个案例都要求学生学会进行题目分析和任务分解，针对每个子任务去培养学生的学习能力，如了解PCB板设计的布局布线原则，学习元器件的“封装”等知识。
五、结束语
“模拟电子技术”是电类学生的一门专业基础课，工程实践性强，要求学生不仅有较强的理论知识还要有一定的动手能力。教师单纯的填鸭式教学，学生理解难度大、兴趣不高。本文结合实际需求，根据课程特色，提出引入图式理论建立自底向上和自顶向下结合的分层递阶学习模式，这样既能实现基础教学又能兼顾能力培养。整个教学过程可在仿真平台上进行，学生有基础后再进行实物实验。
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