Simulink在自动控制实践教学中的应用

般采用集成 的 自控实验箱 ， 通过导线连接成相应 的典型环节或系统 ， 然 后通 过接 口输入对 应的计算机软件观察 系统的响应 曲线及各项指 标。 这种方法一定程度上加深 了对课堂所学 内容的理解 ，但观察效果不直 观， 现象不稳定 ， 学生仅根据实验模拟 电路 图接线 ， 缺少主动能动性 。 在 控制领 域 ， Ｔ Ａ ／ｉ ｌ ｋ是控 制系统计 算机 分析与设 计的 ＭＡ Ｌ ＢＳｍｕｉ ｎ 个卓越平 台， 以进行图形化建模 ， 可 并且在屏幕上显示数据 以及输 出 数据 和图形 ，ｉ ｌ ｋ为 自动控 制原 理教学提 供了一个有 实用价 值的 Ｓｍｕｉ ｎ
作者简介 ： 王海芳（ ９６ ） 男， １７ 一 ， 汉族 ， 山西 高平人 ， 河北科技 师范学院机 电工程学院， 副教授 ， 博士 ， 主要从 事轧制过程及液压伺服控制研究。
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博士 ・ 专家论 坛
参考文献
ｌ ］ ｍａａ ａ ｉｅ ， ｙ ｎ ｔｏ ｓ Ｍ ａｒ ｓ ａｅ ｉ ｒ ａ ｇ ａ ｅ Ｋａ ｒｖ ｄｖ ｌ Ｂ Ｂｅ ｏ ｄ Ｍｅｈ ｄ ： ｃｏｔ ｔｇｅ ｆ ｎ ｕ ｇ １ ｕ ｒ ｓｂ Ｌ
Ｕ １
｜
Ｕ ２ Ｍ Ｄ １
图 １ 阶 系 统 模 拟 电 路 二 相应的闭环传递 函数为 ：
＝ 丽
１
图 ５ 阻 尼 比 为 ０的 阶跃 响 应
ｃ 鲁
和标准形式 相比较 可得 ：
ｔ １＝ ｏ ＿＿ １
，
Ｋ
＝
熹
（ ３ ）
由式 （ 可知 ， ３ ） 改变 Ｒ Ｃ可改变 ， 而改变 滑动 电阻值 可改变阻尼 比 §从 而 改 变 二 阶 系 统 的 动态 性 能 。图 ２为二 阶系 统 模 拟 电 路 的 方块 图 。 ，
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Ｓ ｍｕｉｋ在 自 动控 制 实跬 教学 巾髓 应用 ｉ ｌ ｎ
河北科技 师 范 学院机 电工程 学院 王海 芳 赵 进 尚 张 小芹 伦 翠芬 孙 磊
［ 摘 要］ 本文介绍 了自动控制课程的特点和传统 实验模式 中存在的 问题 ， 结合二阶 系统 实例说 明了 ｓ ｆ ｋ在 自动控 制实践教 学 ｉ ｉ ｍｕ ｎ 中的应 用， 实验 结果表 明实验现象稳 定， 效率 高， 高了教 学效果 。 提 ［ 关键 词 ］ｉ ｌ ｋ 自动控 制 实践 教 学 课 程 改 革 ｓ ｉ ｍｕ ｎ
２
．
．
阶
跃 响 应
一 ＼＼＼ ／ 一 八／＾ 、 、 ／／ 八 ＾ 八 Ｖ Ｖ ＼ ＶＶ Ｖ１ Ｖ Ｖ
图 ４ 阻 尼 比为 一 ．５的 阶 跃 响应 ００
＾．
中（： — — ｓ— ）
ｓ２ ｓｏ ２ ￣．ｃ ＋ ＋：
（） １
特征参数 ∈ ｔ 决定 了系统的动态性 能 。 和 ｏ 】 实验箱建立的二阶系统模拟 电路如图所示。
Ｔｅｃ ｉｇ Ｍ ｊＮ ｅ Ｈａ ｅ ｎ ｏ ｄ ： ｌ ｎｖ ｒｉ ｅｓ ２ ０ ａ ｈｎ ｌ ． ｗ ｖ ｎａ ｄ Ｌ ｎ ｏｎ ＹａｅＵ ｉｅｓｔ Ｐｒｓ， ０ ３． ｙ
关 系 ， 坦 诚 开 放 地 和 老 师 沟 通 ， 造 和 谐 地 学 习 环 境 。具 体 到 学 习 风 能 营 格方 面 ， 生 要 在 教 师 的 引 导 下 了解 学 习 风 格 理 论 知 识 ， 识 到 自 己 的 学 意 学 习 风 格特 征 ， 且 知 道 什 么 样 的学 习 风 格 更 适 应 于 哪 种 学 习 任 务 、 并 学 习环 境 等 。 些 学 习 者 由 于 不 了解 自身 的学 习风 格 特 点 ， 法 针 对 不 同 一 无 学 习任 务利 用 或调 整 自己 的 学 习风 格 ，在 长 期 学 习 过 程 中使 用 不 当 的 学 习方 法 ， 得 学 习效 果 不 佳 ， 渐 失 去 学 习 的 兴趣 和 热 情 。 了 解 了 自 使 渐 己 的学 习风 格 之后 ， 以 因 地 制 宜 的 调 整 自 己 的学 习 策 略 、 习任 务 以 可 学 及学 习 目标 等 ， 就 是 要 发 挥 自 己长 处 ， 拾 信 心 。 同 时 借 鉴 成功 者 的 也 重 学 习 经 验 ， 意 识 地 拓 展 自 己 的学 习 风 格 ， 试 一 些 和 自 己学 习 风 格 不 有 尝 匹 配 的 学 习 活 动 ， 长 远 上 可 以促 进 学 习发 展 。 从 最后 ， 于教育行政机构来说 ， 对 应当责无旁 贷地为教学提供各 种支 持 和 导 向 。第 一 ， 教 师 的 发 展 教 育 提 供 机 会 ， 证 师 资 队伍 的不 断 提 为 保 高 ， 如组 织 教 师 队伍 进 行 学 习 风 格 理 论 的 培 训 等 。 第 二 ， 我们 的 教 比 为 育 发 展 提 供 好 导 向 ， 证 教 学 质 量 ， 如应 当严 格 控 制 师 生 比例 ， 保 保 比 确 教师 和学 生 能 够有 效 沟 通 。 第 三 ， 做 好 导 向 的前 提 下 ， 予 教 师 自主 在 赋 权， 教师是在教学 一线 的 ， 他们应 当能够 随心所欲 的把 自己的思想 传达 给 学 生 ， 正做 至 自主 教 学 和 自主 学 习 。 真
一
工具 。
图 ３基于 Ｓｍｕｉｋ的二 阶系统仿真模 型 ｉ ｌ ｎ 为了创建动态模型 ，ｉｕｉｋ Ｓｍ ｌ 提供 了一个建立模型方块图的图形用 ｎ 户接 Ｎ（ Ｕ）ｖ建模过程单击和拖动鼠标 操作就 能完成 。 Ｇ Ｉａ， ｔ ｊ 如图 ３为上述 二 阶系统模拟电路的基于 Ｓｍｕｉｋ的系统仿真模型。 ｉ ｌ ｎ
１ 引言 ．
２ ｉ ｌ ｋ仿 真 模 型 建 立 ．Ｓｍｕｉ ２ ｎ
自动控 制 原 理 是 机 械 和 自动 化 类 专 业 的核 心 课 程 。自动控 制原 理 】 课程强调方法论 ， 论性强 ， 念抽象 ， 学含量 大， 算繁杂 ， 理 概 数 计 以致 学 生难 于 理解 ， 些 都 需 要 实 验 的 支 持 和证 明 。传 统 的 自动控 制 实验 一 这
２ 自动控 制实验的建模与仿真 ． 传统 的 自控实验 由计算 机 、 模拟 实验箱 、 ／ Ａ Ｄ和 ＤＡ接 口卡 、 ／ 扁平 电缆组成。 其中计算机主要负责信号产生 、 测量 、 据处理 和显示 ； 数 在模 拟实验 箱的面板上装 有 ６个 运算放大器 ， 与电阻 、 电容相配合 ， 可以构 成多种被控对象 ；扁平 电缆将模拟实验箱和 Ａ／ Ｄ和 ＤＡ接 口卡连接起 ／ 来进行仿真实验。因为很 多实际 的物理系统可简化为二 阶系统 ， 所以以 二阶系统为例进行建模 实验 。 ２ 二阶系统的模型建立 ． １ 二阶系统的典型传递函数 为：
： ／ ＶＶ一 Ｖ
７ ｆ
．
八厂一 八＼ 一
：
．
．
｝
图 ２ 二 阶 系统 电路 的 方 块 图 基 金 项 目 ： 文 系河 北 科 技 师 范 学 院教 研 课 题 项 目（ＹＺ ０ ００ 。 本 Ｊ Ｄ２ １２ ）
图 ６阻尼 比为 Ｏ１５的阶跃响应 （ ． ２ 下转第 ３ ７页）