MATLAB在自动控制原理课程学习中的应用

2016-05-24杨超超

新教育时代电子杂志(学生版) 2016年13期

关键词：自动控制原理软件

杨超超

（中国人民解放军军械工程学院 050000）

MATLAB在自动控制原理课程学习中的应用

杨超超

（中国人民解放军军械工程学院 050000）

针对自动控制远离课程的特点，结合学生的学习水平，将MATLAB引入到自动控制原理课程学习中，使用MATLAB语言的特点，将自动控制学习的理论和实践加以结合，帮助学生掌握自动控制学科的要点，提高学生学习自动控制原理的效率，提升学习自动控制原理课程的积极性。本文围绕MATLAB在自动控制原理课程学习中的应用展开论述，期望对于培养学生在学习这门课程的兴趣和掌握知识要点具有帮助。

MATLAB 自动控制教学应用

作为一门基础的专业课程，自动控制原理的研究内容涉及自动控制系统、系统教学计算方法、系统规律等等，具有理论性强、抽象性强、学习推导繁琐、绘图等复杂的难点，因此，在学习上，对于学生来说，难度较高，容易丧失学习兴趣。采用MATLABu然间融合到自动控制原理的学习中，将学生在课程内容的理解和掌握程度不断加以提高，尤其是强调了动手操作的实践活动，对于激发学生兴趣，提升学习效果有很大的帮助。

一、自动控制原理的传统教学方法的问题

首先，自动控制原理值得是经典控制原理，在学习中需要掌握线性时不便系统、单输入输出系统，对这些理论要进行分析和设计，研究出函数传递为基础的数学模型作为讨论对性爱那个。从系统分析、层次分析等等角度对系统的性能指标加以研究，强调稳定性、快速性和准确性。传递函数的推导、微分方程的推导等等，在课程学习中市场要甬道，还有拉普拉斯变换等原理和应用的学习[1]。都是自动控制原理课程中要学习和运用到的。在教材中关时域和频域的研究，例如代数稳定判据、根轨稳定判据、奈奎斯特稳定判据、对数频率稳定判据等等的概念的理解和认知，对于学生来说，难度很大，耗时耗力，并且由于学生的基础水平的高低不同，也容易影响学生的学习效果，从而对于课堂教学和教学进度都有不利影响，学生在复杂的数学计算、系统分析中感到过于抽象，缺乏课程学习兴趣。因此，对传统的教学手法进行改革创新的方法之一就是将MATLAB软件融合进来，帮助提升教学的内容，激发学生的学习兴趣。

二、MATLAB的特点

MATLAB语言是当今较为流行的语言，在国际控制界知名度较高。它的功能抱哈了数值运算、符号计算、图形处理等。能够在工程各个领域被利用，能够计算复杂的系统仿真合计，是具有强大的计算功能的语言。通过MATLAB语言，函数、模块等均可调用，进行分析和计算。计算和分析的结果用于准确地画腿昂，计算性能指标等，有很大的帮助。在自动控制原理的教学中，学生的兴趣往往会被软件的使用调动起来。而且很多本来学习兴趣不高的学生，也能够逐渐地掌握这门难学难懂的课程，教师也可以有精力进行教学深度和质量的研究，因此，学会使用MATLAB语言，对于学生提高学习质量，掌握自动控制理论来说意义重大。在进行计算机辅助分分析和控制系统的设计之后，学生们的自动控制原理已经扎根在脑海中，为今后的工作打下了坚实的基础[2]。

三、MATLAB在自动控制原理学习中的应用

例如，引入MATLAB语言之后，自动控制原理的课程知识中的理论部分，通过软件可以建模，形成从时、地域等多个角度进行分析的综合系统，具有控制、校正、设计等多个部分的功能。建模借助MATLAB进行编程，得到的各种计算机类型的形式转换的输入方法，能够具有MATLAB的绘图功能以及相应的曲线，从而获得对于系统有影响的系统稳定性和动态参数变化等，将根轨迹、频率特性等加以有机联系和综合，得到综合设计部分的知识，学生对掌握的专业软件的利用可以达到得心应手的程度，则说明该专业的培养实现乐目标。

MATLAB软件仿真的精确图形，更形象、更清晰、更准确性，可实现对任意自动控制系统性能的仿真，又可提供形象、生动的波形演示，为自动控制理论教学提供了全新的方法。便捷的分析方法编写出一些教学软件，使学生在文字描述的基础上，判定自动控制原理课程理论某一个自动控制系统性能的优劣。

以根归集分析应用为例，在进行单位反馈系统的传递函数的开环境的根归集分析的时候，传统的方法是将根归集的分支进行数的确定，包括定位起点和终点，对根归集的入射角等进行书序分析和计算。利用了MATAB语言进行仿真后，只要输入语句质量，就能得到仿真环境下的精确的根归集图形。

使用MATLAB绘制系统的根归集的程序为：

系统的精确的根归集示意图如下：

3.2对伯德图进行分析和应用，提供了MATLAB控制系统的函数来进行线性系统的求取和绘制，结合命令绘制出伯德图，使用计算得到增益预度和相角预度。

经过手工回执单额伯德图在转折披绿的位置使用曲线替代了渐近线。这样的方法简单使用，经过修正之后，伯德图的曲线更加平滑和准确。

结语

将MATLAB引入到自动控制原理的教学中，使得枯燥的抽象的原理性教学变得形象和生动，MATLAB软件的辅助教学方法，运用的语句不多，但是能够将繁琐转化为渐变，使得复杂变得明了。因此学生在面对形象具体的知识要点的时候，比面对抽象、晦涩难懂的理论，在兴趣和集中力上要好的多，今后的教学中应继续以调动学生兴趣为出发点，注意引入的技巧，使用将主次进行区分，将干扰课堂教学的部分予以驱除，让学生学会运用MATLAB软件进行控制原理的学习，加深理解，学会运用MATLAB进行系统分析。