Matlab与系统仿真-大纲

《Matlab与系统仿真》教学大纲

课程编号：071483B

课程类型：□通识教育必修课□通识教育选修课

□专业必修课 专业选修课

□学科基础课

总学时： 48 讲课学时：32 实验（上机）学时：16 学分：3

适用对象：信息管理与信息系统

先修课程：程序设计基础与应用

一、教学目标（黑体，小四号字）

《Matlab与系统仿真》课程是一门重要的计算机仿真语言课程。其主要任务是使学生学习MATLAB中的矩阵运算、多项式处理、控制语句、绘制二维、三维图形和一些常用函数及工具箱等；实验课是本课程重要的教学环节，其目的是使学生掌握MATLAB的基本编程技巧，熟练地编写MATLAB程序；熟悉SimuLink 仿真的基本方法和元件构成；了解MATLAB符号运算工具箱的使用方法，使学生具备一定的使用MATLAB语言进行编程和仿真的能力

二、教学内容及其与毕业要求的对应关系（黑体，小四号字）

学生在本门课程中应学会以下内容：

1. 掌握MATLAB工作环境，掌握如何添加删除工作路径，修改顺序，熟悉一般搜索顺序，掌握菜单栏、工具栏，熟悉MATLAB管理系统常用指令。

2.掌握矩阵的产生、操作和运算，熟悉时间函数，掌握数学函数、逻辑函数all， any，find等，能够利用库函数，编写简单的MATLAB程序

三、各教学环节学时分配（黑体，小四号字）

教学课时分配

四、教学内容（黑体，小四号字）

讲授部分：

第一章 Matlab基础

本章主要介绍Matlab软件的发展历史、MATLAB的基本情况及学习Matlab 的意义。并熟悉Matlab的基本功能、运行环境。通过本章学习，要求学生：了解Matlab的功能和特点，对Matlab软件有基本的认识；熟悉Matlab的菜单、工具栏和通用操作界面，掌握Matlab帮助文件的使用；掌握Matlab的环境设置及Matlab中常用标点符号的功能。

重点：Matlab的菜单、工具栏、通用操作界面和帮助文件的使用；Matlab 的环境设置及Matlab中常用标点符号的功能。

难点：Matlab的菜单、工具栏和通用操作界面；Matlab帮助文件的使用。

第二章数据结构及其运算

本章主要介绍Matlab的变量和数据的基本计算方法，讨论矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取；多项式的求值、求根和部分分式展开及多项式的乘除法和微积分等内容。通过本章学习，要求学生：了解Matlab的数据类型；掌握矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取，矩阵的计算；掌握多项式的求值、求根和部分分式展开的方法及多项式的乘除法和微积分；熟悉元胞数组和结构数组的建立与使用。

重点：矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取，矩阵的计算；多项式的求值、求根和部分分式展开的方法及多项式的乘除法和微积分。

难点：矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取，矩阵的计算；元胞数组和结构数组的建立与使用。

第三章数据的可视化

本章主要介绍Matlab二维曲线的绘制，三维图形的绘制，特殊图形的绘制，对话框，用户图形界面设计等内容。通过本章学习，要求学生：掌握Matlab的基本绘图命令及绘制曲线的一般方法；理解交互式图形命令，立体图形与图轴的控制，图形对象属性的获取和设置；掌握用户图形界面设计的一般方法；了解特殊图形的绘制及图形窗口的功能

重点：用户图形界面设计的一般方法。

难点：交互式图形命令，立体图形与图轴的控制，图形对象属性的获取和设置；用户图形界面设计的一般方法。

第四章 Matlab程序设计

本章主要介绍Matlab程序流程控制、M函数文件的设计及意义、函数调用和参数传递等内容。通过本章学习，要求学生：掌握M文本编辑器的使用、流程

控制语句的功能与使用；掌握M函数的设计、函数调用与参数传递；了解M文件性能优化与加速及得用泛函命令进行数值分析的方法。

重点：掌握M文本编辑器的使用、流程控制语句的功能与使用；掌握M函数的设计、函数调用与参数传递。

难点：掌握M函数的设计、函数调用与参数传递。

第五章数值计算

本章主要介绍数值计算中的线性代数的各种分解计算、函数分析、数据拟合、插值和样条和常微分方程的数值解。通过本章学习，要求学生：掌握矩阵分解方法，掌握数据拟合、插值和样条。

重点：掌握数据拟合、插值和样条。

难点：掌握数据拟合、插值和样条。

第六章 Matlab的符号计算

本章主要介绍符号表达式的建立，符号表达式的代数运算、符号表达式的化简、符号表达式的替换、符号极限、微积分和级数求和、符号方程求解和符号积分变换等内容。通过本章学习，要求学生：掌握符号变量和符号表达式的创建；掌握符号表达式的代数运算、符号对象与数值对象的转换、符号表达式的化简和替换；掌握符号极限、符号微分和级数求和；了解符号方程的求解及符号函数的可视化。

重点：符号表达式的代数运算、符号对象与数值对象的转换、符号表达式的化简和替换。

难点：符号表达式代数运算、符号对象与数值对象的转换、符号表达式的化简和替换。

第七章 Simulink仿真环境

本章主要介绍Simulink模型建立、复杂系统仿真与分析、子系统与封装等内容。通过本章学习，要求学生：掌握Simulink文件操作和模型窗口界面的操作和系统的仿真与分析；掌握建立子系统的方法、条件执行子系统的使用和子系统的封装；了解以Simulink为基础的模块工具箱。

重点：掌握Simulink文件操作和模型窗口界面的操作和系统的仿真与分析；掌握建立子系统的方法、条件执行子系统的使用和子系统的封装。

难点：掌握建立子系统的方法、条件执行子系统的使用和子系统的封装。

实验教学部分

各实验结合各章内容，在相应的理论教学进行完后开出。

通过实验，要求学生：使学生掌握Matlab在线帮助功能的使用、熟悉Matlab 运行环境和Matlab语言的主要特点。

掌握Matlab语言的基本语法规则及基本操作命令的使用。

掌握应用Matlab实现二维和三维图形的绘制方法。

学会M文件的建立和使用方法。具有使用Matlab语言编程和调试的能力。

掌握Simulink的使用。

掌握Matlab在控制系统中的应用。

基本实验内容：

实验一 Matlab程序集成环境使用与基本操作命令练习

实验二 Matlab数据结构及其运算练习

实验三 Matlab图形系统练习

实验四 Matlab数值计算与程序设计练习