《系统仿真与MATLAB语言》课程标准(本科)

《系统仿真与MATLAB语言》课程标准
一、课程概述
本课程是自动化专业本科生的专业选修课，也是自动化专业的软件实习课程。

本课程旨在向自动化专业学生介绍一种解决专业问题的快速有效且具有强大功能的科学与工程计算软件。

它的任务就是使学生了解控制系统计算机仿真的基本概念和方法，掌握MATLAB 这个仿真工具在控制系统仿真与辅助设计中的应用，其目的在于培养学生对控制系统的分析与设计能力，加深对已学过知识的消化与理解。

通过本课程的学习，希望学生获得一种从专业问题中抽象出数学模型进而运用MATLAB语言去求解的思维方法，训练综合运用语言和专业知识去解决问题的能力。

该课程的知识在控制系统的辅助设计及控制理论的研究中起着相当重要的作用。

本课程的先修课程为《自动控制原理》、《线性代数》、《现代控制理论》、《自动控制系统》和数值分析方法等。

通过本课程的学习，为后续多门课程使用该语言奠定必要的基础。

二、课程目标
1．知道系统仿真的基本概念；MATLAB的发展史及MATLAB的应用领域；MATLAB的外观及组成。

2．理解与熟练掌握MATLAB的基本操作、MA TLAB语言的程序流程控制、MATLAB的绘图功能、MA TLAB的数值运算、MATLAB的符号运算、MA TLAB的图形界面。

3．理解与熟练掌握常见控制系统的数学模型、系统数学模型间的相互转换及其MA TLAB 的实现。

4．掌握在Simulink下创建系统的模型并实现对系统的动态仿真，熟悉子系统的建立方法，了解条件子系统的应用，掌握模型封装模板编辑器的参数设置及系统模型的封装步骤。

5．掌握利用MATLAB分析系统的稳定性；利用MA TLAB绘制系统的根轨迹；利用MATLAB实现对系统的时域及频域分析。

6．了解MATLAB工具箱的基本知识，掌握应用工具箱的基本方法，熟悉控制系统工具箱的一些常用模块。

三、课程内容与教学要求
这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。

这四个层次的一般涵义表述如下：
知道——是指知道这门学科的研究范围、分析框架、研究方法、学科进展和未来方向。

理解——是指对这门课程所涉及到的基本概念、原理、方法的领会，能自主的解释、说明。

掌握——是指运用已理解的基本概念、原理和方法说明、解释、类推同类事件和现象。

学会——是指能运用已经掌握的技能、知识，独立完成设计任务或技能操作。

教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。

本标准中打“*”号的内容为要求学生自学的内容，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。

（一）绪论
（二）仿真软件——MATLAB
（三）控制系统的数学模型及其转换
（四）动态仿真集成环境——Simulink
（五）控制系统的计算机辅助分析
（六）基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设计
（七）实验
四、课程实施
（一）课时安排与教学建议
一般情况下，每周安排4课时，共36课时，其中讲授20学时，学生自主学习6学时，实验10学时。

具体课时安排如下：
（二）教学组织形式与教学方法要求
1．教学班是主要的教学组织，班级授课制是目前教学的主要组织形式。

有条件的话，也可以采用分组教学。

或者几种组织方式灵活组合，尽量减轻学生的生理和心理疲劳。

有时间也可以组织多种多样的课外活动。

如采访优秀教师的教学经验、听课、进行课堂观察、做好课堂记录等。

2．注意教学方法的灵活性，组织学生自我经验叙述、讨论、问题教学、阅读指导等，借用多媒体的声像呈示，提供给学生原始的课堂实录，或者是问题情境，组织学生讨论，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和探究意识。

3．评价教学方法要以实现课程标准规定的教学目标为依据，好的教学方法应有助于学生对教学内容的理解，并能激发学生的学习热情，树立自己的教育信念。

鼓励有所创新并取得实效的教学方法。

五、教材选用
教材的选用要在课程标准的统一要求下，实行多样化。

可以选用普通高等教育“十一五”国家级规划教材[如李国勇主编的《计算机仿真技术与CAD——基于MA TLAB的控制系统》(第2版)（电子工业出版社，2008年）]参考教材：《系统仿真分析与设计——MA TLAB语言工程应用》黄文梅杨勇熊桂林成晓明编著国防科技大学出版社2001年12月出版；《控制系统MA TLAB计算及仿真》黄忠霖编著国防工业出版社；2001年11月。

六、课程评价
1．这门学科的评价依据是本课程标准规定的课程目标、教学内容和要求，该门课程采用平时考核（10%）、实验（20%）和集中考试（70%）相结合的形式进行。

2．集中考试说明
1）考试时间：120分钟。

2）考试方式、分制与分数解释
采用开卷、笔试的方式，以百分制评分，60分为及格，满分为100分。

有可能的话，把形成性评价与终结性评价结合起来。

3）题型比例
简答题20%；阅读程序回答问题40%；完成程序题20%；编程题20%。

4）样题与目标定位示例
A．简答题：（着重考查学生对知识的理解与掌握程度）
例：M文本文件和函数文件区别主要有哪些方面？
B．阅读程序回答问题（着重考查学生对知识的理解与掌握程度）
例：写出下列指令运行结果。

A=zeros(2,4);
A(:)=1:8
s=[2 3 5];
A(s)
Sa=[10 20 30]';
A(s)=Sa
A(:,[2 3])=ones(2)
C. 完成程序题
已知向量s=[1.6 -2.4 5.4 -0.8 100],利用循环结构求其中最大数和最小数。

s=[1.6 -2.4 5.4 -0.8 100];
maxshu=s(1);
minshu=s(1);
for i=2:1:5
if
maxshu=s(i);
end
if
minshu=s(i);
end
end
disp(maxshu)
disp(minshu)
D．编程题（着重考查学生对知识的理解与掌握程度）
例：在同一图上分别用红色实线和绿色虚线绘制y1=sin(x)和y2=cos(x)在区间[0，4*pi]的曲线，并用星号*标出两条曲线的交点以及标注图例。

制定该课程标准小组成员签名：刘文秀龙迎春王杏进
审核者签名：李小珠。