最新Matlab基础及应用的教学大纲资料
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《Matlab基础及应用》教学大纲
执笔人:肖顺根课程编号:
总学时数:36学时(其中授课18学时,实验18学时)
学分:2 学分
一、本课程的地位、作用与任务:
本课程是电气工程及自动化专业基础的必修课程。是电气工程及自动化专业的重要实践性课程。通过本课程的学习,可以使得本专业学生掌握Matlab这一现代的科学计算和系统仿真语言的基本编程思想和方法,并利用Matlab对所学基础课程进行上机模拟实验和数值计算,从而通过Matlab编程实验来验证和巩固所学的数学和工程理论。
二、课程教学基本要求
MATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能的数值计算和可视化软件,可以解决工程、科学计算和数字信号处理、通信、数学等学科中许多问题。本课程主要介绍MATLAB语言的应用环境、调试命令,各种基本命令和高级操作命令,绘图功能函数,循环和条件分支等控制流语句。课程最后简介MATLAB语言中的几个主要工具箱,为后续的专业课程提供有力的工具。本课程以讲课为主,结合上机实验,使学生通过编程实例掌握MATLAB语言的编程基础与技巧。三、先修课程的要求
《高等数学》、《线性代数》、《自动控制原理》等。
四、教学方法及建议
1、本课程是电气工程及其自动化专业的实践性基础课程,应采用多媒体教学方式,结合Matlab仿真软件进行课堂演示。力求生动有趣,并随时通过提问等方式调动学生的学习积极性。
2、MA TLAB软件在电气工程及自动化专业中的应用非常广泛和实用,应结合《自动控制原理》知识尽可能发挥MATLAB软件的功效。
五、教学要求的层次
了解Matlab 的特点;
理解Matlab 的数值计算、程序设计、绘图功能及在通信工程的科学计算和建模中的应用;
掌握Matlab语言的基本编程思想和方法。
六、教学内容、要求及学时安排
第一单元MATLAB 概述(2学时)
1. Matlab 的特点、绪论
2. Matlab 快速入门
要求:了解MATLAB的主要功能,熟悉MATLAB命令窗口及文件管理,MATLAB帮助系统。掌握命令行的输入及编辑,用户目录及搜索路径的设置。
重点和难点:命令行的输入,用户目录及搜索路径的设置
第二单元MATLAB数据和数值计算(4学时)
1.矩阵的生成
(1)标量的赋值和计算
(2)向量的赋值和计算
(3)矩阵的生成
2.数组运算
(1)数组的加法和减法运算
(2)数组的乘法和除法, 乘方运算
(3)数组的函数运算
(4)数组的关系和逻辑运算
3.数据分析和统计分析函数
4.矩阵运算
(1)矩阵的加减法运算
(2)矩阵的转置
(3)矩阵乘法
(4)矩阵的求逆和矩阵除法
(5)矩阵的结构变换
5.多项式运算
(1)多项式的表达方式
(2)多项式的因式分解- 多项式方程求根
(3)多项式的乘积展开
(4)多项式相乘
(5)多项式的除法
(6)多项式的部分分式展开
6.代数方程求解
(1)多项式方程的求根
(2)线性方程组的求根
(3)非线性方程式求实根
(4)一般非线性方程组求根
7.函数的极值问题求解
(1)固定区间上单变量的函数的最小值
(2)固定区间上多变量的函数的最小值
(3)函数的最大值问题求解
8.函数的微积分问题求解
(1)函数的数值差分和微分运算
(2)函数的数值积分运算
9.数据插值运算
要求:了解MATLAB数据的特点。熟悉MATLAB变量的命名,赋值语句,数据的输出格式。掌握矩阵的建立、拆分及冒号表达式,MATLAB运算,结构数据和单元数据,字符串。熟悉傅立叶分析,常微分方程的数值求解,非线性方程度数值求解。掌握矩阵分析,数据处理与多项式计算。
重点和难点:MATLAB点运算,关系运算及逻辑运算,冒号表达式。掌握矩阵分析,数据处理与多项式计算。
第三单元MATLAB程序设计(6学时)
1.M 文件简介
2.程序控制流语句
(1)顺序结构
(2)循环结构-for 和while 语句
(3)条件分支结构-if 和break 语句,switch 语句
3.数据和文件的输入输出
(1)交互输入指令
(2)利用文件输入输出数据
4.Matlab 编程特点和技巧
(1)脚本文件编程
(2)Matlab 函数编程
(3)测定程序执行时间和时间分配
(4)提高程序执行速度的原则
要求:了解M文件的建立与编辑,全局变量和局部变量。熟悉数据的输入输出。掌握选择结构及循环结构程序设计,函数文件的调用。
重点和难点:选择结构及循环结构程序设计,函数文件的调用
第四单元MATLAB绘图(2学时)
1.二维图形的绘制
(1)常用的二维图形绘图函数
(2)图形的线型和颜色控制
(3)图形的标注
(4)坐标轴的控制方法
2.三维图形的绘制
(1)三维曲线的绘制
(2)三维曲面的绘制
3.子图的绘制
4.图形窗口的创建
5.将Matlab 生成图形输出到文件
要求:了解三维图形的精细处理,图像和动画。熟悉创建二维图形的其他函数及其他三维图形。掌握绘制二维图形、三维图形及三维曲面的基本函数。
重点和难点:绘制二维图形、三维图形及三维曲面。
第五单元介绍仿真软件Simulink工具箱(4学时)
1.Simulink概述
2.Simulink基本模块简介
3.Simulink电力系统模块简介
4.Simulink建模方法和步骤
5.Simulink仿真运行及结果分析
要求:了解Simulink的基本操作。熟悉Simulink的几类基本模块,子系统的建立与封装。掌握模型参数的设置,在命令窗口中创建模型。
重点和难点:在命令窗口中创建模型,学会分析仿真结果。
七、实验项目及学时安排(18学时)
实验一熟悉Matlab工作环境(2学时)
实验目的:熟悉Matlab工作环境,为进一步学习Matlab软件奠定基础。
实验仪器:安装了Matlab软件的电脑。
实验内容:了解MATLAB的主要功能,熟悉MATLAB命令窗口及文件管理,MATLAB 帮助系统。
实验二Matlab数值数组及其矩阵操作的运用(4学时)实验目的:学会运用Matlab软件进行数值及其矩阵的计算。
实验仪器:安装了Matlab软件的电脑。
实验内容:利用Matlab软件学习数据的操作,包括矩阵的生成、数组运算数据分析和统计分析函数、矩阵运算多项式运算、代数方程求解、函数的极值问题求解、函数的微