应用型自动化类专业Matlab实验教学应用研究

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MATLAB语言及其应用实验报告.doc

MATLAB语言及其应用实验报告.doc一、实验目的1、熟悉MATLAB语言及其基本操作；2、掌握利用MATLAB进行数据分析和可视化的方法；3、掌握MATLAB应用于科学计算的基本方法。

二、实验环境MATLAB R2018a三、实验内容及方法3.1 实验内容1、打开MATLAB环境；2、读入数据文件，并对数据进行分析和处理；3、通过MATLAB绘制图表，对数据进行可视化。

四、实验细节及流程4.1 读入数据文件本实验使用的数据文件为sales.xlsx，其中包括2018年各个季度的销售数据。

首先，通过以下命令导入数据：data=xlsread('sales.xlsx');4.2 数据分析和处理1、计算各季度销售总额通过以下代码计算每个季度的销售额并求和，得到每年的销售总额：Q1=data(:,2);TotalSales=sum([Q1 Q2 Q3 Q4],2);2、计算增长率根据每年的销售总额，计算出每年的增长率。

具体代码如下：GrowthRate(1)=0;for i=2:length(TotalSales)GrowthRate(i)=((TotalSales(i)-TotalSales(i-1))/TotalSales(i-1))*100; endSalesGrowth=[TotalSales GrowthRate];3、计算每个季度的均值和标准差meanQ1=mean(Q1);stdQ1=std(Q1);4、计算出每年第一个季度的销售额所占比例首先，我们将第一个季度的销售额单独提出来，具体代码如下：4.3 数据可视化1、柱形图对于销售总额，使用柱形图进行可视化，具体代码如下：结果如下图所示：图1 销售总额2、线性图3、箱形图boxplot([Q1 Q2 Q3 Q4],{'Q1','Q2','Q3','Q4'});图3 每个季度的销售额4、饼图pie(FirstQSalesRatio(:,1));五、结论本实验通过对销售数据的分析和可视化，得出以下结论：1、2018年销售总额呈逐年上升趋势，其中2017年到2018年的增长率最高；2、每年第一个季度的销售额所占比例在40%至45%之间，与其他季度相比，显著高于其他季度；3、2018年第二季度的销售额经过调整后，表现出了相对较高的波动。

Matlab在《自动控制原理》课程教学中的应用研究3页

Matlab在《自动控制原理》课程教学中的应用研究一、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，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]。

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]。

Simulink （Dynamic System Simulation Software），即系统仿真工具箱。

MATLAB仿真应用于自动化专业教学的实践与思考

中国电力教育
2008年2期（总第106期）
教学改革广角
MATLAB仿真应用于自动化专业教学的实践与思考
张晓江
摘要：近年来，随着计算机硬件和软件的性能与质量空前提高，计算机的应用越来越普及，计算机仿真技术越来越广泛地应用于控制系统的分析与设计。在“自动控制理论”、“现代控制理论”、“控制系统计算机仿真”等课程的教学中使用了MATLAB 语言。学生在这些课程中学会使用这个功能强大的计算机仿真与CAD软件。同时，在毕业设计和课程设计的过程中，辅导学生掌握MATLAB/Simulink/PSB（Power System Blockset电力系统模块集)在“电机及拖动基础”、“电力电子学”以及“直流调速系统”与 “交流调速系统”等课程中的应用。MATLAB/Simulink及其PSB可以帮助学生更好地综合理解这几门主干课程的内容，发挥自己的创造性和主观能动性。有助于激励学生的创新思维。学生能够很快学会借助于计算机来分析和设计控制系统。关键词：MATLAB仿真；计算机辅助教学；创新型人才；自动化系主干课程作者简介：张晓江（1957-），男，上海人，合肥工业大学电气与自动化工程学院，副教授，主要研究方向：控制理论与控制工程、计算机控制等。（安徽合肥 230009）基金项目：本文系安徽省省级精品课程与合肥工业大学校级精品课程《自动控制理论》资助项目的研究成果。
2008年2月上
教学改革广角
程。在其中若干门课程的教学过程中，都可以引进仿真手段。在美国、英国、加拿大、澳大利亚等英语国家的各个大学中，MATLAB是最流行的计算机仿真软件。特别是在控制理论的教学中，每个章节都有仿真内容，帮助学生理解所学的内容。例如，在讲到二阶系统稳定性的时候，用MATLAB/ Simulink构造一个二阶控制系统的模型，通过选择不同的阻尼比，可以看到对于单位阶跃输入，系统的响应是不一样的。形象生动、令人印象深刻，可以加深学生对这个知识点的理解。 MATLAB的部件Simulink中有一个PSB(电力系统模块集)，是由加拿大魁北克省电力公司（Hydro Quebec）开发的，并且被集成在MATLAB软件之中。其中不仅有直流电机、异步电机、同步电机、永磁同步电机等各种类型电机的仿真模块，也有晶闸管、整流二极管、MOSFET、IGBT等各种电力电子器件以及各种电路元件的仿真模块等等。可以非常方便地构造“电机及拖动基础”、“直流调速系统”、 “交流调速系统”、“电力电子学技术”等课程相关内容的仿真模型。例如，在学习“直流调速系统”时，可以使用 MATLAB/Simulink构造一个直流调速双闭环控制系统，并且改变PID控制器的各个参数，观察其对系统控制性能的影响。在学习“电力电子学”以及“交流调速系统”时，可以方便地构造一个变频器，甚至一个三相异步电动机矢量控制变频调速系统的仿真模型。学生通过构造这些模型进行仿真实验，并且在仿真模型中加入自己的新的设计思想。寓教于乐，许多学生对此很有兴趣。二、应用MATLAB连接贯穿自动化专业主干课程的知识内容目前，学校一些教专业课的教师不熟悉MATLAB这样的仿真软件，在讲授专业课时，并没有讲授相关的仿真内容。因此，单独开设了“控制系统计算机仿真”，以及“控制系统计算机仿真综合实验”课程。在这两门课程中，除了讲授 MATLAB/Simulink基本知识以及仿真算法的基本知识以外，还讲授各专业课程（主要包括“电机及拖动基础”、“直流调速系统”、“交流调速系统”、“电力电子学技术”等课程）相关内容的仿真方法。学生也有足够的上机练习的机会。有许多对此感兴趣的同学平时就在自己的计算机上练习。在辅导学生做毕业设计的时候，有时也选择一些较复杂的仿真课题。同学们在毕业设计的过程中，必须要复习大学四年来学过的多门主干专业课知识，将这些课程的知识贯穿于毕业设计课题中。当遇到课堂上没有学过的内容时，还要求学生参考文献：

MATLAB在“自动控制原理”课程中的应用研究

HEBEINONGJI摘要:“自动控制原理”是电气与自动化专业重要的专业基础课，内容抽象、复杂，学生理解困难。

近年来，随着MATLAB引入自动控制原理教学实践中，利用其强大的数值计算及绘图功能，对教学形式和内容进行了有力改革,从而有效地提高了课堂教学效率及教学效果。

关键词：自动控制原理;MATLAB;教学改革MATLAB在“自动控制原理力课程中的应用研究河北农业大学李珊珊孔德刚弋景刚袁永伟刘江涛引言自动控制原理是电气与自动化专业一门重要的专业技术基础课，该课程在内容体系中起着承上启下的作用。

主要介绍讨论了单输入一单输出定常系统的控制问题，讲授经典控制理论的三大分析方法一时域分析法、根轨迹分析法和频域分析法，自动控制系统综合与校正的一般方法和非线性系统等内容，课程具有一定的抽象性，包含大量的数学内容和复杂计算。

通过学习,要求学生系统掌握自动控制的基本原理和基本方法，并能对控制系统进行定性分析、定量计算和综合设计。

学生普遍反映难以理解，内容枯燥。

基于此，需要对教学内容及教学方法进行更新，在教学中引入了MATLAB编程语言。

1现代教育理念1.1以学生为中心美国人本主义心理学家卡尔•罗杰斯于1952年提出“以学生为本”的教育理念，主张促进学生个性发展、人格完善和潜能发挥,使他们能够愉快地、创造性地学习和工作。

目前,这种教育理念仍然作为一种基本的现代教育理念。

1.2创新发展的理念党的十八届五中全会提出“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，其中创新被置于首位。

随着互联网技术的迅速发展，知识更新换代速度加快，对复合创新型人才的需求愈发强烈，人才培养要摒弃传统的知识灌溉模式,应将教学重点转移到重视研究方法学习、培养创新精神上。

1.3OBE教育理念OBE为"Outcomes-based Education"的缩写，OBE教育理念即基于成果导向的教育理念。

美国的Spady在《基于产出的教育模式:争议与答案》一书中把OBE定义为“关注和组织教育体系,以确保学生在未来的生活中获得实质性的成功经验”。

MATLAB仿真技术在自动化专业教学中的应用

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＡＴＬＡＢｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｔｅｃｈｎｏｌｏｙ；ｍｕｇｌｔｉｍｅｄｉａｔｅａｃｈｉｎｇ；
ＺＨＡＯＬｉ — ｙａｎ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉｌｉｎＴｅａｃｈｅｒｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＪｉｌｉｎ１３００５２，Ｃｈｉｎａ）
ｇｏｒｉｔｈｍ，ｃｒｅａｔｅｕｓｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｔｏｏｔｈｅｒｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅｐｒｏｇｒａｍｓ，ａｎｄｐｒｏ —
［文献标识码］Ａ
［文章编号］１００９－９０４２（２０１４）ｏｌ－００８８－－０３
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭＡＴＬＡＢＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅＴｅａｃｈｉｎｇｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＳｐｅｃｉａｌｔｙ
第３０卷第１期
２０１４年１月

MATLAB在自动控制原理课堂教学中的研究与应用

系统相对简单易懂，在二阶系统中，出现了“ 阻尼比” 和“ 固有频
蒙古盏翦。职教版３／２０１４：７９
黼鲫｛帮 ∞ ；技术应用
进行对比后才能得出结论。那么如果采用手动画图进行对比，必
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然耗去大量的时间，还有在很细微的和近似的变化中，图的不准
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确性也会影响判断结果。因此如何在课堂上快速、准确地将图形
学和实验，利用其强大的计算与绘图功能，解决了教学上一直存在的课时短、教学内容多的矛盾。其教学改革的实现。
提高了计算速度，减少了课堂上手动画图的时间，同时绘图的快速、准确，直观，使得教学内容得以扩展，从而大大提
高了学生的学习兴趣和学习质量。关键词：ＭＡＴＬＡＢ稳定性根轨迹频率特性曲线
了板书教学的缺陷，教师可以把大部分的精力转移到内容的讲解和与学生的互动中，而不再是大量的板书，大大提高了课堂的效率。虽然多媒体教学节约了因书写而浪费的时间，可是对于自动控制原理这门课程，在课堂上仅凭编写好的教学课件讲解还是不够的。因为，在经典理论部分，第一、二章可完全依靠固定的课件讲解，到了第三、四、五章，很多知识点需要通过多次的画图
由此得出结论：靠近虚轴的闭环零极点对系统的性能影响大，衰减慢，对系统起主导作用。
在自动控制原理经典部分中讲解了三种分析方法，分别是：
时域法、根轨迹法和频域法。１．ＭＡＴＬＡＢ在时域法中的应用

MATLAB在“自动控制原理”实验教学中的应用探析

MATLAB在“自动控制原理”实验教学中的应用探析自动控制原理是十分重要的课程之一，其实验教学开展的教学效果将直接影响到自动控制原理课程的教学效果与教学目标的实验。

传统自动控制原理实验箱无法拓展，受环境限制影响较大，难以指导学生深入了解参数变化与系统性能之间的关系等缺陷提出了在自动控制原理实验教学中运用MATLAB，以弥补传统实验箱开展实验教学的缺陷，同时激发学生参与自动控制原理实验的兴趣，全面提高学生综合实践能力与独立探索思維。

标签：MATLAB；自动控制原理；实验教学自动控制原理课程是电气工程及其自动化控制专业的重要基础课程，直接影响到学生是否能够真正掌握电气工程自动化控制的核心。

在自动控制原理课程中实验教学是十分关键的，其能够将自动控制原理课程中晦涩、抽象的理论用于指导实践，让学生在形象、直观的实验过程中学会理论联系实际，从而获得更强的实践能力。

MATLAB是一种常用的软件，在自动控制原理实验教学中运用MATLAB可以进一步提升自动控制原理实验教学的实效性。

1 “自动控制原理”实验教学教育不仅仅是概念性的，同时也是经验性的、操作性的。

学生在学习过程中往往都需要通过直接的操作经验、具体事例以及实际应用才能够提升学习质量。

自动控制原理是一门电气工程与自动化专业中的基层课程，在电气及其自动化专业中占据着十分重要的地位。

自动控制原理课程的主要教学内容涵盖了控制系统的数学模型、非线性系统分析、频率法等。

自动控制原理课程概念抽象、计算复杂、涉及数学计算难度大，学生在学习过程中总是难以完全理解[1]。

在自动控制原理课程教学中实验教学是不可或缺的重要教学环节，是自动控制原理理论与实践的桥梁。

在自动控制原理教学中重视实验教学不仅仅可以使得学生对自动控制原理中的理论有更加深入的理解与把握，同时还可以将理论与实践紧密的联系起来，有效提升自动控制原理课程的教学质量，同时使得学生对自动控制原理课程更有兴趣。

传统的自动控制原理实验教学所采用的都是电子模拟实验箱装置。

MATLAB 在自动控制原理课程教学中的运用研究

MATLAB 在自动控制原理课程教学中的运用研究摘要:“自动控制原理”是自动化专业的重要专业基础课，其课程建设是非常必要和重要的。

近年来，MATLAB已被引入到教学实践中自动控制原理的教学和实验中，对实验教学的形式和内容进行了有力的改革，从而提高课堂教学的效率。

本文将Matlab的应用于教学课程“自动控制原理”，为了提高学生理解课程内容利用了其强大的数值计算和绘图功能以及抽象类的具体内容，从而提高教学效果。

关键词:自动控制原理；Matlab；教学改革引言“自动控制原理”自动化是最重要的基础课程，控制系统建模本课程内容包括基础理论和相关技术以及系统分析和系统设计。

它的特点是抽象的概念，大量的数学内容和复杂的计算，这使学生难以理解。

因此，需要在教学内容和教学方法上对课程进行更新。

MATLAB语言是一种科学计算语言，集成了强大的功能，例如数值计算、符号运算和图形处理，适用于工程应用各个领域的分析，设计和复杂计算，易于学习和使用，并且不需要用户具备高级技能。

数学知识和编程技能已成为大学教学和科学研究中最常用的工具，掌握此工具将大大提高课程教学，解决问题的作业和分析研究的效率。

一、MATLAB软件及其特点MATLAB编程语言是1980年代美国公司Mathewrks推出的一种数值分析软件，它也是世界上最好的数值计算软件，它具有开放的环境，强大的矩阵运算、图形渲染、数据处理、各种工具箱以及类似“草稿纸”的工作区。

在欧美大学中，MATLAB编程语言已成为自动控制课程的基础教学工具。

MATLAB软件具有以下优点:（一）强大而广泛的应用Matlab语言矩阵为基本单位，可以用于矩阵操作，操作复杂，几乎可以实现所有科学和工程运算与MATLAB，这些操作用于各种行业，例如自动控制、语言处理、图像信号处理以及建筑、航空航天和计算机技术。

在极其广泛的应用中，MATLAB在科学和工程技术的各个领域中发挥着越来越重要的作用。

（二）语言简洁高效，编程效率高MATLAB编程语言是高度集成的，简洁的语言。

自动实验一——典型环节的MATLAB仿真报告

自动实验一——典型环节的MATLAB仿真报告引言：典型环节的MATLAB仿真是一种常见的模拟实验方法，通过使用MATLAB软件进行建模和仿真，可以有效地研究和分析各种复杂的物理系统和控制系统。

本报告将介绍一个典型环节的MATLAB仿真实验，包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果和讨论等内容。

一、实验目的本实验旨在通过MATLAB仿真实验，研究和分析一个典型环节的动态特性，深入了解其响应规律和控制方法，为实际系统的设计和优化提供理论支持。

二、实验原理典型环节是控制系统中的重要组成部分，一般包括惯性环节、惯性耦合和纯滞后等。

在本实验中，我们将重点研究一个惯性环节。

惯性环节是一种常见的动态系统，其特点是系统具有自身的动态惯性，对输入信号的响应具有一定的滞后效应，并且在输入信号发生变化时有一定的惯性。

三、实验步骤1.建立典型环节的数学模型。

根据实际情况，我们可以选择不同的数学模型描述典型环节的动态特性。

在本实验中，我们选择使用一阶惯性环节的传递函数模型进行仿真。

2.编写MATLAB程序进行仿真。

利用MATLAB软件的控制系统工具箱，我们可以方便地建立惯性环节的模型，并利用系统仿真和分析工具进行仿真实验和结果分析。

3.进行仿真实验。

选择合适的输入信号和参数设置，进行仿真实验，并记录仿真结果。

4.分析实验结果。

根据仿真结果，可以分析典型环节的动态响应特性，比较不同输入信号和控制方法对系统响应的影响。

四、实验结果和讨论通过以上步骤，我们成功地完成了典型环节的MATLAB仿真实验，并获得了仿真结果。

通过对仿真结果的分析，我们可以得到以下结论：1.惯性环节的响应规律。

惯性环节的响应具有一定的滞后效应，并且对输入信号的变化具有一定的惯性。

随着输入信号的变化速度增加，惯性环节的响应时间呈指数级减小。

2.稳态误差与控制增益的关系。

控制增益对稳态误差有重要影响，适当调整控制增益可以减小稳态误差。

3.不同输入信号的影响。

matlab软件在高校教学中的应用

matlab软件在高校教学中的应用
近年来，随着计算机技术的发展，高校的教学方式也发生了很大的变化。

在教学中，采用新的科技工具，比如虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和lab软件，可以极大地提高教学效率并增强学生对课程的兴趣。

lab是一种基于互联网的虚拟实验室软件，可以让学生仿真实验，提高学习的可视度和可控性，可以让学生进行仿真操作，更加深入地理解课程内容。

同时，在学校教学中，lab软件可以帮助教师设计多种多样的实验，让学生在虚拟的实验环境中进行灵活的实验操作，从而更好地理解课程内容。

此外，lab软件能够提供维护成本较低的模拟实验环境，减轻试验室设备购买、安装、维护和使用上的负担。

学生可以在自己的电脑上操作，而不需要实验室的支持，而且虚拟实验室可以节约实验材料、提高教学质量以及提高学生的参与度和合作学习水平等。

此外，lab软件还可以有效地提高教师与学生之间的沟通效率。

在课堂上，教师可以利用lab软件给学生分发相关资料，并及时向学生发布新的任务，让学生及时掌握课堂内容，大大提高了学生的学习效率。

同时，lab软件也可以能够及时反馈学生的学习成果，激励学生更加努力学习。

总的来说，lab软件在高校教学中的应用可以极大提高课堂教学的效率，有助于提高学生的学习兴趣，提升学生的实践能力以及改善学生之间的交流。

因此，高校教育部门应该加大力度开发和应
用lab软件，为普及现代教育技术做出应有贡献。

MATLAB的应用与实现

MATLAB的应用与实现MATLAB是一种强大的数学软件，具有计算、分析、可视化、建模等功能，可广泛应用于各个领域。

本文将介绍MATLAB在科学研究、工程技术、金融以及教育等领域中的应用和实现。

一、MATLAB在科学研究中的应用和实现MATLAB在科学研究中的应用非常广泛，特别是在数字信号处理、图像处理、建模仿真等方面的应用。

例如，MATLAB可以用于图像增强、图像分割、图像合成等，常被应用于医学影像、生物影像等领域。

此外，MATLAB还可以实现智能算法、数据挖掘、机器学习等，这些都是科学研究中常用的方法。

科学研究者可以使用MATLAB来实现自己的研究想法，也可以利用MATLAB中的函数和工具箱对数据进行处理和分析，以达到科学研究的目的。

二、MATLAB在工程技术中的应用和实现MATLAB在工程技术中的应用也非常广泛，主要应用于控制系统设计、信号处理、嵌入式系统开发、电路仿真、机器人控制等方面。

MATLAB提供了丰富的工具箱和函数，可以帮助工程师高效、精确地完成各种设计和开发任务。

例如，MATLAB可以实现各种传感器信号的采集、滤波、处理等工作，同时结合控制技术和机器学习算法，可以实现各种高级控制系统的设计与开发。

三、MATLAB在金融领域的应用和实现MATLAB在金融领域中也有广泛的应用，主要用于金融分析、风险管理、资产估值等方面。

例如，MATLAB中提供了丰富的统计分析工具和算法，可以用于股票价格预测、基金组合优化等方面的研究和分析。

同时，MATLAB还可以用于实现各种金融模型，例如随机过程、蒙特卡洛方法等，这些模型可以用于金融风险管理和资产估值等方面的应用。

四、MATLAB在教育领域的应用和实现MATLAB在教育领域中的应用也非常广泛，主要用于教学、研究和实验等方面。

例如，MATLAB可以用于教学和研究各种数学、物理、工程等课程，可以帮助学生更好地理解和掌握各种知识点和技能。

此外，MATLAB还可以用于实验室的设计与开发，例如用于模拟电路实验、机器人控制实验、信号处理实验等。

Matlab技术在自动化系统中的应用指南

Matlab技术在自动化系统中的应用指南一、引言随着科学技术的进步，自动化系统在各个领域的应用越来越广泛。

而Matlab 作为一种强大的数学计算工具，不仅在科学研究中发挥着重要作用，也在自动化系统设计与控制中展现出了巨大潜力。

本文将探讨Matlab在自动化系统中的应用指南，旨在为研究人员和工程师提供参考。

二、Matlab在自动化系统建模与仿真中的应用1.1 系统建模在自动化系统的设计过程中，系统建模是一个关键的环节。

Matlab提供了丰富的建模工具和函数，可以帮助研究人员构建准确、高效的系统模型。

例如，利用Simulink工具箱，可以通过拖拽模块的方式快速建立连续时间或离散时间系统的模型。

此外，还可以利用Matlab提供的符号计算工具箱进行系统分析与解析。

1.2 仿真分析在系统建模完成后，仿真分析是验证系统性能和参数优化的重要手段。

Matlab提供了强大的仿真工具，可以实现自动化系统的仿真和数据分析。

通过Matlab编写脚本，可以模拟系统在不同工况下的运行情况，并提取关键参数进行分析。

此外，Matlab还支持并行计算，可以利用多核处理器对仿真过程进行加速。

三、Matlab在自动化系统控制中的应用2.1 控制器设计自动化系统的稳定性和性能往往取决于控制器的设计。

Matlab提供了多种控制器设计工具箱，如PID工具箱、模糊逻辑工具箱等，可以快速设计出满足系统要求的控制器。

此外，通过Matlab提供的优化算法，可以对控制器参数进行自适应调整，以达到更好的控制效果。

2.2 控制系统分析在控制系统实际运行过程中，需要对系统稳定性、鲁棒性等进行分析。

Matlab提供了丰富的控制系统分析工具，如频域分析、时域分析等，可以对系统的特性进行定量评估。

同时，Matlab还支持故障诊断和系统优化等功能，有助于提高系统的可靠性和性能。

四、Matlab在自动化系统优化中的应用3.1 参数优化自动化系统的参数优化是提高系统性能的重要手段。

MATLAB仿真在自动化专业教学中的应用

ＭＡＴＬＡＢ仿真在自动化专业教学中的应用作者：石磊来源：《职业时空》2008年第11期摘要：近年来MATLAB仿真技术越来越广泛地应用于控制系统的分析与设计，在“自动控制理论”、“电力电子技术”、“现代控制理论”、“控制系统计算机仿真”等课程的教学中都使用了MATLAB辅助仿真分析。

本文举例介绍了MATLAB仿真在自动化相关专业课程中的教学应用，实践证明取得了良好的教学效果。

关键词：MATLAB；仿真；自动化专业教学各院校自动化专业的主要专业基础课和专业课通常包括“自动控制理论”、“现代控制理论”、“电机及拖动基础”、“微型计算机原理”、“计算机控制系统”、“交流调速系统”、“电力电子技术”、“控制系统计算机仿真”等等。

这些课程的普遍特点是系统工作原理推导繁琐，涉及电路图、波形图繁多，基本公式罗列复杂，课后习题数量很大并且实验任务繁重，这些都给老师的“教”和学生的“学”两个方面带来了很大的困难。

自动化专业传统的“课堂讲授+实验检验”的教学模式已经不能满足需要，因此需要新的教学方法和辅助教学手段不断出现。

作为自动化专业学生，应该学会掌握使用先进的计算机技术来分析和设计控制系统。

而基于MATLAB仿真软件的计算机辅助设计为我们提供了强大的工具平台，它不仅可以取代系统的许多繁琐的人工分析，减轻劳动强度，提高分析和设计能力，避免因为解析法在近似处理中带来的较大误差，还可以与实物调试相互补充，最大限度的降低设计成本，缩短系统设计调试周期。

因此基于MATLAB仿真软件的辅助教学方法已经成为作为传统教学方式的有力补充，并取得了很好的效果。

一、MATLAB仿真辅助自动化专业教学的必要性和可行性1.必要性。

MATLAB是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，由主开发环境、扩展MATLAB功能的工具箱、Simulink仿真环境和第三方开发的辅助工具等内容组成。

它可靠的数值计算和符号计算功能、简单易学的编程语言、强大的图形功能以及为数众多的应用工具箱以及像“草稿纸”一样的工作空间是区别于其它科技应用软件的显著特点。

MATLAB仿真在自动化专业教学实践环节中的应用

（）友好的用户界面及接近数学表达式的自然化编程语言，的同一个被控对象的最少拍控制系统，对每个模型进行合理的２
参数设置，其中单位阶跃信号输人时的最少拍控制系统如图２
通过系统模型仿真，得出系统的波形图，如图３所示。通
（）功能丰富的应用工具箱和函数库，可扩展性强，用户所示。３
科学技术的发展突飞猛进，自动化领域的知识结构和技术电力电子器件以及各种电路元件的仿真模块，可以非常方便地手段也随之不断进步。随之而来的，在自动化专业教学实践环构造 “ 电机及拖动基础” “ 、直流调速系统” “ 、交流调速系统” “ 、电节中，新的教学方法和新的辅助教学手段不断出现。各种计算力电子技术”等课程相关内容的仿真模型。
制相关的教学。（辽宁抚顺１３２）１１２
国内各院校的自动化专业在课程设置上不尽相同，有各自程和专业课通常包括 “ 自动控制理论” 现代控制理论” 电机、“ 、“ 控制系统” 交流调速系统 ” 电力电子技术 ” ＰＣ与电器、“ 、“ 、“ Ｌ
控制技术” 控制系统计算机仿真”等等，这些课程在理论讲、“
ＭＡＬＢ仿真计算软件的优点及应用性ＴＡ
ＭＡＬＴＡＢ是一个包含多工程计算、仿真功能及工具的庞统输出的系统稳态误差为零，它实质上是实现最优控制系统，大系统，是目前世界上最流行的仿真计算软件。国内外很多高系统的性能指标就是系统调节时间最短，即对闭环ｚ传函要
环节，应用ＭＡＴＡＢＳｍｕｉｋ软件对本部分内容的理论知Ｌ／ｉｌｎ
识加以巩固。

将MATLAB融入自动化专业课程

广东技术师范学院学报（自然科学）2012年第2期Journal of Guangdong Polytechnic Normal University No ．2，2012将MATLAB 融入自动化专业课程陈思哲1孙中举2（1.广东工业大学，广东广州510006；2.广东技术师范学院，广东广州510665）摘要：本文提出在自动化专业的一些专业课程中增加MATLAB 的教学与实践环节，取消原有的“系统仿真与MATLAB ”课程.该方案的优点包括：将抽象的理论与形象的仿真相结合，帮助学生更好地理解所学概念；培养学生应用理论知识解决实际问题的能力，并且更好地掌握MATLAB 的应用技能；不增加总学时数和学生的学习任务.本文以自动化专业中比较有代表性的“自动控制原理”和“电力拖动自动控制系统”为例，说明如何将MATLAB 融入专业课程的教学，类似的方法也可推广到其他课程的教学中.关键词：自动化；教学改革；MATLAB ；自动控制原理；电力拖动自动控制系统中图分类号：G 642文献标识码：A文章编号：1672-402X （2012）02-0053-03收稿日期：2012-04-16作者简介：陈思哲(1981－)，男，广东汕头人，广东工业大学自动化学院讲师.研究方向：风力发电机组控制技术.孙中举（1982-），男，湖北蕲春人，广东技术师范学院计算机科学学院讲师.研究方向：格论.0引言自动化专业融自动控制、计算机、电子技术等知识和技术于一体，具有专业口径宽、知识面广的特点，因此自动化专业的学生具有很强的适应性和广阔的就业范围.自动化专业的上述特点决定了该专业学生的学习任务很重，需要学习电路、模拟电子技术、数字电子技术、自动控制原理、计算机控制技术、微机原理及应用、电机与电力拖动、电力拖动自动控制系统、电力电子技术、现代控制理论基础、过程控制系统、C 语言程序设计、数据库原理及应用、系统仿真与MATLAB 等课程.自动化专业的大部分课程具有理论性强、概念抽象的特点，这给学生的理解和掌握造成了较大的困难，即使在课程考试中取得较高分数的学生，在真正应用所学理论的过程中也可能束手无策.针对自动化专业具有课程数量多、课程内容抽象的特点，本文提出一个自动化专业课程教学改革方案：在“自动控制原理”、“电力拖动自动控制系统”等课程中增加相应的MATLAB 仿真软件教学、演示和实践环节，并取消原有的“系统仿真与MATLAB ”课程.该方案具有以下优点：通过课堂教学活动中的仿真演示，将比较抽象的理论形象化，能帮助学生更好地理解所学知识；在课后布置学生完成仿真作业，既有利于培养学生应用理论知识解决实际问题的能力，也有利于学生更好地掌握本专业的重要工具，为毕业设计和今后的工作做好准备；将“系统仿真与MATLAB ”课程的学时数分配到各门理论课程中，并未增加总学时数，不会加重学生的学习任务.1将MATLAB 融入专业课程的优越性MATLAB 作为一种科学计算和仿真软件，具有强大的功能，既可解决理论研究和工程设计中的复杂数学计算问题，也可以对各种控制系统进行仿真，因此受到科技和工程界的广泛青睐，也是国内外高校用于教学和科研的主要软件之一.经过各个领域众多专家的努力，MATLAB 针对许多专业领域开发了功能强大的模块集和工具箱，这使得用户可以在前人的基础上直接使用工具箱进行学习和研究，而不需要自己编写代码.在MATLAB 的工具箱中，对于自动化专业学生有帮助的功能包括概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI 控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、电力电子与电力拖动仿真等［1，2］.关于MATLAB的学习，作者认为有两个很鲜明的特点：一是MATLAB涉及的领域非常广，学生不可能也没有必要掌握所有的功能，只需有针对性地学习和掌握自己感兴趣的部分即可；二是MATLAB 易于自学，学生可以在其帮助(help)和演示(demo)功能的协助下，轻松掌握自己感兴趣的部分.基于上述两个特点，作者认为在自动化专业的本科教学中没有必要将MATLAB作为一门独立的课程，可以将需要掌握的MATLAB使用方法融入具体的专业课程中进行教学，一方面可以通过理论分析与仿真实践相结合的方式提高专业课程的教学效果，另一方面也为学生的实验提供了一个软件平台，在一定程度上降低实验条件不足对教学效果的影响.2将MATLAB融入“自动控制原理”课程教学虽然MATLAB最初并非针对自动控制领域提出的，但是在其普及和发展的过程中倾注着自动控制领域众多学者和技术人员的心血，MATLAB发展进程中的许多代表性成就与自动控制领域的要求和贡献是分不开的，MATLAB中的大多数工具箱也都应用于控制领域.作为自动化专业中最基础、最重要的课程，“自动控制原理”在整个专业知识体系中占有举足轻重的地位.“自动控制原理”的理论性强、内容抽象，在学习过程中还有大量的数学公式推导和计算，导致一些学生把该门课程当成了一门数学课程来学习，在理解和掌握上存在较大的困难，更谈不上将其应用于工程实践.此外，“自动控制原理”中许多内容的分析和综合以图表曲线分析为基础［3，4］，例如BODE 图和根轨迹图，如果不能将这些图表曲线与实际对象相结合，即使学生掌握了图表曲线的绘制方法，也未必能理解图表曲线与控制系统性能间的关系.因此，有必要引进MATLAB以提高“自动控制原理”的教学效果.下面说明如何将MATLAB融入“自动控制原理”课程的教学：在“控制系统的数学模型”一章中介绍如何利用MATLAB描述模型的传递函数并完成传递函数的分析.关于多项式运算，应介绍多项式求根指令roots和roots1，由根重建多项式指令poly，多项式相乘指令conv；关于传递函数的零、极点计算，应介绍在复平面上求取传递函数零、极点并绘制零、极点分布图的指令pzmap；关于传递函数结构图的简化运算，应介绍串联简化指令series，并联简化指令parallel，零极点对消指令minreal；关于闭环传递函数计算，应介绍cloop和feedback指令.在完成上述指令的介绍后，以一个具体的传递函数为例，通过MATLAB的计算结果使学生形象地认识到传递函数与系统零、极点数量之间的关系.在“线性系统的时域分析法”一章中介绍如何利用MATLAB绘制传递函数所对应的模型在各种输入信号下的时域响应曲线，包括阶跃响应曲线绘制指令step，脉冲响应曲线绘制指令impulse，任意输入响应曲线绘制指令lsim.在完成上述指令的介绍后，采用阶跃响应指令step绘制传递函数在某个参数变化时的一系列阶跃响应曲线，使学生形象地认识到该参数对系统动态响应过程的影响，例如通过绘制二阶传递函数在不同阻尼比下的一系列阶跃响应曲线，形象地展示阻尼比与系统时域指标之间的关系；采用任意输入响应曲线绘制指令lsim分析系统在各种输入指令下的稳态误差；采用零、极点分布图绘制指令pzmap分析系统的稳定性.通过上述MATLAB 演示，可使学生形象地将控制系统的传递函数、零极点分布、动态性能指标和稳态性能指标、系统稳定性形象的联系起来，同时使学生具备利用MATLAB自行分析控制系统的能力.在“线性系统的根轨迹法”一章中介绍如何利用MATLAB绘制和分析系统的根轨迹，包括根轨迹绘制指令rlocus和根轨迹分析指令rlocfind.在“线性系统的频域分析法”一章中介绍如何利用MATLAB绘制系统的频域曲线并进行频域特性分析，包括Bode图绘制指令bode，Nyquist图绘制指令nyquist，Nichols图绘制指令nichols，增益裕度和相角裕度的求取指令margin.在“线性系统的校正方法”一章中，重点培养学生利用MATLAB进行控制系统的计算机辅助设计和开发的能力，要求学生使用MATLAB绘制Bode 图并在所绘制的Bode图上完成控制系统的校正，求出校正前后的增益裕度和相角裕度，并且采用时域仿真获得校正前后系统的阶跃响应曲线以验证系统校正的效果.通过上述训练，可以使学生更好地理解系统的频域指标与时域指标之间的关系，并且掌握如何利用MATLAB进行控制系统的分析和设计.3将MATLAB融入“电力拖动自动控制系统”课程教学“电力拖动自动控制系统”是自动化专业中另一门理论性强、内容抽象的课程，教师可以在该门课程的教学过程中借助MATLAB提高教学效果.MATLAB中的SIMULINK有丰富的demo模型，包括各种直流电机和交流电机控制的仿真模型，教师可以通过修改模型中的控制器类型及其参数，方便地向学生展示控制器中各环节的作用.例如，通过改变控制器的形式，展示比例控制、比例积分控制、比例微分控制、比例积分微分控制的效果；通过修改控制器中的比例、积分、微分系数，展示各种系数对控制性能的影响，并使学生初步掌握比例、积分、微分参数的调节方法；通过在控制器中增加限幅环节，展示饱和作用对系统控制性能的影响.在课后要求学生采用SIMULINK里面SimPow-erSystems工具箱中的电机模型、电力电子器件模型和测量模块自行搭建控制系统［5］，完成控制器设计和系统仿真，从而使学生掌握SIMULINK仿真软件的使用，为今后的毕业设计做好充分的准备.4结束语本文提出在自动化专业的专业课程教学中增加相应的MATLAB仿真软件教学与实践环节，并取消原有的“系统仿真与MATLAB”课程.该教学方案将抽象的理论与形象的仿真相结合，有利于帮助学生更好地理解所学概念，并培养学生应用理论知识解决实际问题的能力，使学生更好地掌握专业工具，进一步提高毕业设计的质量.由于该方案是将“系统仿真与MATLAB”课程的学时数分配到各门理论课程中，不会增加总学时数和学生的学习任务.本文以自动化专业中比较有代表性的“自动控制原理”和“电力拖动自动控制系统”为例，说明如何将MATLAB融入专业课程的教学，类似的方法也可推广到“计算机控制技术”、“现代控制理论基础”、“电力电子技术”等课程的教学活动中.参考文献：［1］薛定宇,陈阳泉.基于MATLAB/SIMULINK的系统仿真技术与应用［M］.北京:清华大学出版社,2002.［2］洪乃刚.电力电子和电力传动控制系统的MATLAB仿真［M］.北京:机械工业出版社,2006.［3］Richard C.Dorf,Robert H.Bishop.Modern Control Sys-tems［M］.USA:Prentice Hall,2007.［4］胡寿松.自动控制原理［M］.北京：科学出版社,2001.［5］陈伯时.电力拖动自动控制系统———运动控制系统［M］.北京:机械工业出版社,2004.Integrating MATLAB into Automation Professional CoursesChen Sizhe1Sun Zhongju2（1.Guangdong University of Technology，Guangzhou510006；2.Guangdong Polytechnic Normal University，Guangzhou510665）Abstract:This paper proposes that teaching and practice processes of MATLAB is integrated into automation professional courses,and the existing course“System Simulation and MATLAB”can be cancelled.This suggestion has many advantages.Firstly,the combination of abstract theories and visual simulations helps students understand the concepts better.Secondly,the ability of students to apply theoretical knowledge to solve practical problems is trained,and the MATLAB application skills will be improved.Thirdly,the total school hour and the learning tasks of students will not be increased.Key words：automation;teaching innovation;MATLAB;principles of automatic control;electric drive auto-matic control system。

MATLAB实际应用课程设计

MATLAB实际应用课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解MATLAB的基本原理和功能，掌握常用的命令和操作。

2. 学生能够运用MATLAB进行数据分析和处理，解决实际问题。

3. 学生能够掌握MATLAB在工程领域的应用，如控制系统、信号处理等方面的基本应用。

技能目标：1. 学生能够熟练使用MATLAB软件，进行数据输入、处理和可视化。

2. 学生能够运用MATLAB编程解决简单的数学问题和工程问题。

3. 学生能够运用MATLAB进行实验数据的模拟和仿真，并进行结果分析。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学研究的兴趣，增强问题解决的能力和自信心。

2. 学生培养团队合作意识，学会与他人共同探讨和解决问题。

3. 学生认识到MATLAB在实际工程应用中的重要性，增强实践操作的能力。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在培养学生运用MATLAB软件解决实际问题的能力。

学生特点：学生具备一定的数学基础和编程能力，对实际应用有较高的兴趣。

教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，强调学生的动手操作能力和问题解决能力的培养。

通过具体的案例分析和实际操作，使学生能够将所学知识应用于实际工程问题中。

在教学过程中，注重分解课程目标为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。

二、教学内容1. MATLAB基础操作与命令：介绍MATLAB软件的安装与界面，基本命令与操作，包括变量定义、矩阵运算、数据类型等。

教材章节：第一章 MATLAB基础2. 数据分析与处理：学习使用MATLAB进行数据导入、预处理、可视化等操作，掌握数据的统计分析方法。

教材章节：第二章数据分析与处理3. MATLAB编程：介绍MATLAB编程基础，如流程控制、函数编写、脚本等，培养学生编程解决问题的能力。

教材章节：第三章 MATLAB编程4. 控制系统仿真：学习使用MATLAB/Simulink进行控制系统的建模、仿真和性能分析。

MATLAB在自动化专业毕业设计中的应用_刘子建

第15卷第1期邵阳高等专科学校学报V ol.15.No.1 2002年3月Journal o f Shao yang College M ar.2002文章编号:1009-2439(2002)01-0048-01MAT LAB在自动化专业毕业设计中的应用刘子建桂武鸣(中南大学信息工程学院,湖南长沙410075)摘要:M AT LA B是一种面向科学与工程计算的优秀软件,在当今的科学技术中得到了广泛应用,结合教学实践,探讨了M AT L AB在自动化专业毕业设计中的应用。

关键词:M AT L AB;毕业设计中图分类号:T P29 文献标识码:BM A T LAB是美国M athWorks公司开发的科学与工程计算软件。

M A T LAB以其丰富的数据类型和结构,快速精良的图形可视化、广博的数学和数据分析资源、大量的应用开发工具箱成为国际公认的标准计算软件。

目前的最高版本是MA T-L AB6.2版,国内主要使用1999年春发行的M AT L AB5.3版。

在欧美大学里,诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统仿真等课程的教科书,都把M AT L AB作为内容。

这几乎成了20世纪90年代教科书与旧版书的区别性标志。

在那里,MA T LAB是攻读学位的大学生、硕士生、博土生必须掌握的基本工具。

在国际学术界M AT LA B已经被确认为准确、可靠的科学计算标准软件。

在许多国际一流的学术刊物上(尤其是信息科学刊物),都可以看到M AT LA B的应用。

在设计研究单位和工业部门,M AT L AB被认作进行高效研究和开发的首选软件工具,如美国N ational lnstruments公司信号测量、分析软件L abV IEW,Cadence公司信号和通信分析设计软件SPW等,或者直接建筑在M AT LA B之上,或者以M A T LAB为主要支撑,又如HP公司的V XI硬件,T M公司的DSP,Gage公司的各种硬卡、仪器等都接受M AT L AB的支持。