matlab在《自动控制原理》课程教学中应用探究

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1、Matlab在《自动控制原理》课程教学中应用探究摘要：针对《自动控制原理》课程的特点和教学难点，将Matlab应用软件引入到课堂实体教学当中，充分利用Matlab及其Simulink仿真平台的等特点，设计了基于Matlab软件及Simulink的自动控制原理教学平台，对于《自动控制原理》课程的课堂教学改革具有一定的指导意义。关键词：《自动控制原理》；Matlab；Simulink；教学改革中图分类号：G642.0?摇文献标志码：A文章编号：1674-9324(2013)25-0061-01一、引言《自动控制原理》是“仪器科学与技术”学科领域的重要基础课程

2、，该课程比较全面地向学生介绍自动控制的基本理论，基本概念及其系统的分析与设计方法。通过该课程的学习，可以使学生建立起自动控制系统的基本原理和基本概念，并让学生初步学会利用控制理论的基本方法分析和设计用于实际的控制系统［1］。《自动控制原理》课程的特点是：理论性很强，要求学生具有较好的数学知识功底，同时要求学生有较强的系统分析与设计能力。面对这样一门重要的工科基础课程，学生普遍反映是抽象、难学，所以如果仍然采用常规的“课堂讲授+验证性实验"的方法是无法适应现代专业技术的发展要求。因此，需要改进目前的教学方法，调动老师和学生的参与性及学习效果。在《自动控制原

3、理》的常规授课中，一般是采用学校自有设备如实验箱及示波器等。但是在上述实验环节中存在的问题是：实物实验台套数较少，难以实现每人一台，实验以验证性实验居多，内容形式老化，难以激发学生实验积极性。所以我们将Matlab软件及Simulink仿真平台引入课堂教学，设计了基于Matlab软件及Simulink仿真的自动控制原理教学平台［2,3］o二、基于Matlab软件及Simulink仿真的自动控制原理教学平台《自控控制原理》是一门理论和实践都很强的课程。我们在授课时采用先介绍输入信号基本形式，自动控制原理基本概念，基本分析方法及系统模型建立的顺序，给出数学推

4、导证明。同时将授课重点放在基本概念的建立和如何引出这个概念上，弱化推导公式，同时采用基于Matlab软件及Simulink仿真的自动控制原理教学平台进行演示［4,5］。MATLAB是美国MathWorks公司推出的一款数学计算软件。在自动控制系统的教学中，因为涉及到一些问题的计算和画出相对应的响应曲线，所以完全可以利用MATLAB的强大计算功能和丰富的绘图功能来解决以上问题［2］oSimulink(DynamicSystemSimulationSoftware),即系统仿真工具箱。利用Simulink进行系统的模拟建模仿真，它的最大的优点是易于掌握，更清

5、晰直观的反映系统运行整个过程及信号传输方式。因此该软件非常适合引导学生动手操作，搭建系统并对系统进行分析［5］。图1是不同输入信号对于同一个传递函数产生的输出信号仿真平台。同学可以调节输入信号的不同类型及输入幅度参数改变输入信号，同时通过观察输出信号的特点进而掌握传递函数的特性。同时同学们苛刻根据应用背景自己设计传递函数形式，从而达到掌握线性时不变系统传递函数性能特性的掌握与深刻理解。图2反映的是控制系统零、极点对系统稳定性及动态性能的影响关系。在此平台上，同学们可以首先对信号的积分、微分、惯性等环节的特性加以理解，同时对控制系统稳定性及动态性能的调节进

6、行充分的实践分析，从而达到深刻掌握自动控制系统时域分析的方法与设计理念。三、结语《自动控制原理》是一门重要的工科基本理论课程。将Matlab软件及Simulink仿真引入实验和课堂教学中，开发基于Matlab软件及Simulink仿真的自动控制原理教学平台，改变传统的演示验证性实验模式。参考文献：［1］臧强.MATLAB在《自动控制原理》课程教学中的应用[J].中国科技创新导刊,2011,(35)：65-66.[2]吕广红.MATLAB在自动控制原理实验教学中的应用[J].轻工科技,2012,(1)：67-83.[3]乔永凤，王凯.MATLAB在自动控制

7、原理教学中的辅助应用[J]•电脑开发与应用，2011,(25)：30-31.[4]黎莉，张华敏.基于MATLAB语言的《自动控制原理》专题研究式教学探索[J]•职业时空，2011,(7)：87-88.[5]陈姝，刘景夏，胡冰新.MATLAB软件在“自动控制原理"课程中的应用[J].中国电子教育,2011,(1)：54-60.基金项目：中国计量学院校改建设课题重点项目(HEX200702)