自动控制原理课程教学改革探究

陈　敏

摘要自动控制原理课程是一门偏重理论且不易学习的课程。本文把MATLAB应用软件融入到这门课程中，并举例分析了应用MATLAB软件分析系统的一些性能，从比较中归纳出本门课程教学改革后的简便性和灵活性。

关键词自动控制MATLAB系统性能

自动控制原理是一门技术(应用理论)学科，其研究对象是自动控制系统，研究的中心问题是控制过程的动态规律，主要内容为数学模型、工程分析计算方法和系统的一般规律，是一门理论性很强的综合学科，具有繁琐的数学推导、复杂的绘图理论和数学计算。所以，将MATLAB应用软件融合到课程中，为课程教学带来了极大的灵活性和便利性。

一、传统的自动控制原理课程教学

自动控制原理总的说来分为两部分：“古典控制理论”和“现代控制理论”。“古典控制理论”是以传递函数为基础，主要研究单输入单输出系统的分析和设计问题，从系统的稳定性、系统的稳态性能和系统的动态性，能三方面分析系统的性能。首先，在一定的数学理论知识(拉普拉斯变换及拉普拉斯反变换)的基础上建立传递函数的数学模型，分别用时域分析法和频域分析法分析了系统的稳定性，这其中包括特征方程根的分布、奈氏稳定判据、对数频率判据，这一系列方法都必须通过复杂的数学运算和绘图才能达到目的，尤其对高阶系统，这种繁琐运算体现得尤为明显，甚至于学生无法根据自己的数学知识加以解决。其次，对系统的稳态性能和动态性能。同样需要经过运算画图才能进行分析，并且这样的运算都存在一定的误差。同时，学生在学习的过程中往往觉得不知其所以然。那么，引入MATLAB应用软件后，将会对学生学习这门课程很有帮助。

二、MATLAB应用软件与自动控制原理课程的融合

MATLAB软件以解决繁琐而复杂的计算，简单、方便又精确地绘图，并以丰富多彩的图形来说明抽象的控制原理而著称，是一个先进而高效的工具。同时，MATLAB软件的SIMULINK仿真工具为自控原理的MATLAB实现提供了一个强有力的工具。学生可以利用这一软件对系统进行分析，如分析系统的稳定性，就可用其画出系统的Bode图或者计算系统的相位稳定裕量来判定系统的稳定性，或可以直接计算特征方程的根，若根都分布在复平面的左边，则系统肯定稳定。再如要分析系统的动态性能，可以用SIMULINK仿真工具直接建立一个模型，通过示波器可以很直观地观察系统的输出响应，从而可以很直接地分析系统的性能并进行校正。所以，在学习自动控制原理课程的同时，如果能融入MATLAB应用软件，不仅可以简化烦琐的计算，也可以让学生更好地理解所学知识，更好地理解这门课程。当然，在教学过程中，教师不能一味强调MATLAB软件而忽略了理论知识的学习，应把这一软件视为课程学习的应用工具。