Кандидат пед. наук, доц. Карчевська Н. В., магістр Чорний Д.О.

Гірничий факультет Української інженерно-педагогічної академії, Україна

Моделювання як метод дослідження та налаштування цифрових регулювальників АСР гірничих машини

Моделювання, будучи одним з методів наукового дослідження, широко застосовується в педагогіці. Метод моделювання є інтеграційним, він дозволяє об'єднати емпіричне і теоретичне в педагогічному дослідженні, тобто поєднувати в ході вивчення педагогічного об'єкту експеримент з побудовою логічних конструкцій і наукових абстракцій.

У педагогічній науці метод моделювання обгрунтований в працях В.Г. Афанасьева, В.А. Веникова, Б.А. Глінського і ін. Основним поняттям методу моделювання є модель. Модель – це штучно створений об'єкт у вигляді схеми, фізичних конструкцій, знакових форм або формул, який, будучи подібний до досліджуваного об'єкту, відображує і відтворює в простішому і узагальненому вигляді структуру, властивості, взаємозв'язку і відношення між елементами цього об'єкту. При цьому, як правило, безпосереднє вивчення об'єкту пов'язане з якими-небудь труднощами, наприклад, фінансового або технічного характеру. Прийнято умовно підрозділяти моделі на три види:

- фізичні (що мають природу, схожу з оригіналом);

- речово-математичні (їх фізична природа відрізняється від прототипу, але можливий математичний опис поведінки оригінала);

- логіко-семантичні (конструюються із спеціальних знаків, символів і структурних схем).

Педагогічні моделі в основному входять до другої і третьої групи перерахованих видів. Практична цінність моделі в будь-якому дослідженні в основному визначається її адекватністю сторонам об'єкту, що вивчаються, а також тим, наскільки правильно враховані на етапах побудови моделі основні принципи моделювання - наочність, визначеність, об'єктивність, які багато в чому визначають як можливості і типа моделі, так і її функції в дослідженні.

По характеру тієї сторони об'єкту, яка піддається моделюванню, доречно розрізняти моделювання структури об'єкту і моделювання його поведінки (функціонування процесів, що протікають в нім, і т. п.). Моделювання завжди використовується разом з ін. загальнонауковими і спеціальними методами. Якщо торкнутися загальної інженерно-педагогічної проблеми на прикладі навчання майбутнього інженера-педагога за фахом «Професійне навчання. Електромеханічне обладнання, автоматизація процесів видобутку корисних копалин та руд» методам аналізу, налаштування АСР підіймальної установки, то буде доречне використання моделювання в діловій грі. Де будуть враховані особливості моделювання педагогічного процесу і інженерного підходу в налаштуванні систем курування підіймальної установки.

Учбова ділова гра є відтворенням контексту майбутньої праці інженера-педагога в його професіональному аспекті. Дозволяють учасникам гри експериментувати, перевіряти різні способи поведінки і навіть здійснювати помилки, які в реальності не можна дозволити. Як відзначає Сластьонін В.А.: «Професійна діяльність - одна з основних сфер самореалізації вчителя, що надає йому можливість задовольняти багатообразну гамму потреб, розкривати свої здібності, затверджувати себе як особа, досягати певного соціального статусу»

У діловій грі студент виконує квазіпрофесійну діяльність, що поєднує у себе учбовий і професійний елементи. Знання і уміння засвоюються їм в контексті майбутньої професії. Одночасно студент разом з професійними знаннями набуває навиків аналізу і управління підйомною установкою. [2]

Метою нашої роботи є дослідження ділової гри як методу навчання і формування професійних якостей.

Характерні ознаки ділової гри можна представити наступним переліком:

-Моделювання процесу праці (діяльності) керівних працівників і фахівців підприємств і організацій по виробленню управлінських рішень.

-Реалізація процесу «ланцюжка рішень». Оскільки в діловій грі модельована система розглядається як динамічна, це наводить до того, що гра не обмежується рішенням однієї задачі, а вимагає «ланцюжки рішень». Рішення, що приймається учасниками гри на першому етапі, впливає на модель і змінює її вихідний стан. Зміна стану поступає в ігровий комплекс, і на основі отриманої інформації учасники гри виробляють рішення на другому етапі гри і так далі.

Методичні аспекти ділової гри: розподіл ролей між учасниками гри; відмінність ролевих цілей при виробленні рішень, які сприяють виникненню протиріч між учасниками, конфлікту інтересів; наявність керованої емоційної напруги; взаємодія учасників, виконуючих ті або інші ролі; наявність загальної ігрової мети у всього ігрового колективу; колективне вироблення рішень учасниками гри; многоальтернатівность рішень; наявність системи індивідуального або групового оцінювання діяльності учасників гри[1].

Експериментальне дослідження проводилось при вивченні теми : Дослідження засобів реалізації та методів налаштування ефективних цифрових регуляторів АСР гірничих машин з використанням програми MatLab.

Учбовій групі дається математична модель підіймальної установки. Студент повинен використовуючи знання по налаштуванню АСР підіймальних машин за методами Зіглера-Ніколса та Чина-Хронеса-Pecвікa. Інші методи відрізняються високою точністю, але математично складні. Взагалі більшість методів підвищення якості АСР, пропоновані теорією управління, практично непридатні для промислових умов. Для промислової експлуатації характерна вельми наближена відповідність моделі об'єкту. Студент повинен підібрати коефіцієнти К_р, К_i, K_d за якими відпрацювання тахограми підіймальної установки буде оптимальною без динамічних навантажень.

Виконання дослідження майбутнім інженером-педагогом проводиться за схемою:

Вхідні дані: гірнича машина: підйомна установка; регулятор: ПІД регулятор з транспортним запізненням

Початкові дані (параметри незмінної частини АСР)

з розрахунку підйомної установки як об’єкту автоматичного управління

Параметри двигуна:

Параметри підйомної машини:

Параметри тиристорного перетворювача:

Параметри тахогенератору

Передатна функція тиристорного перетворювача

Передавальна функція двигуна постійного струму,

де Т_я – електромагнітна постійна часу ланцюга якоря;

Т_m – механічна постійна часу якоря, що обертається

Рисунок 1. Керуючий пристрій моделі підіймальної установки

Виходячи з мети витікають такі основні задачі:

1. Створити ідентичну модель реальної підіймальної установки.

2. Навчання інженера-педагога методам аналізу і наладки АСР підіймальної установки з урахуванням налагодження ПІД-регулятора з транспортним запізненням.

На основі аналізу виконаної роботи у майбутнього інженера-педагога формуються наступні елементи творчого мислення. Яке характеризується наступними параметрами.

1. Пластичністю, тобто творчі люди пропонують безліч рішень в тих випадках, коли звичайна людина може знайти лише одне або два шляхи рішення;

2. Рухомістю, тобто для творчого мислення не складає труднощів перейти від одного аспекту проблеми до іншого, не обмежуючись однією - єдиною точкою зору;

3. Оригінальністю, воно породжує неочікувані, небанальні, незвичні рішення.

Саме у діловій грі виникає таке мислення із-за конкурентності, неординарності мислення. Виконаний експеримент підтверджує вислів Гілфорда про формування параметрів креативності.

Гілфорд відзначає 5 параметрів креативності:

1. Здібність до виявлення і постановки проблеми.

2. Здібність до генерування великої кількості ідей.

3. Семантична спонтанна гнучкість - здібність до продукування різноманітних ідей.

4. Оригінальність - здатність продукувати віддалені асоціації, незвичайні відповіді, нестандартні рішення

5. Здатність удосконалити об'єкти, додаючи деталі[2]

Ці якості надзвичайно важливі для майбутнього інженера-педагога. Результати успішності підтверджують це.

Таблиця 1 – Результати успішності студентів по ТАУ та АЕ (іспит).

Групи	Бали
	«2»	«3»	«4»	«5»
ДГ-Е8-1 (1 підгрупа)	2	8	7	3
ДГ-Е8-1 (2 підгрупа)	1	5	9	5

Рисунок 2. Результати успішності студентів по ТАУ та АЕ (іспит)

ТАУ – Теорія автоматичного управління. АЕ – Автоматизований електропривід.

Таким чином вживання моделювання інженерних процесів у навчанні майбутнього інженера-педагога сприяє: підвищенню якості навчання інженерних педагогічних дисциплін; формуванню професійно важливих педагогічних якостей; формуванню необхідного педагогічного досвіду вживання ділових ігор в педагогічній професійній діяльності.

Літератури

1. Щербань П.М. Навчально-педагогічні ігри у вищих навчальних закладах: Навч. посіб. – К.: Вища шк., 2004. – 207 с.

2. Столяренко Л.Д. Основы психологии. Издание третье, переработанное и дополненное. Серия «Учебники, учебные пособия». Ростов-на-Дону: «Феникс», 2000. – 672 с.

3. Денисенко В.В. ПИД регуляторы – принципы построения и модификации. «Современные технологии автоматизации», №4, 2007 и №1, 2008. _М.