MATLAB在自動控制原理課程學習中的應用

楊超超

（中國人民解放軍軍械工程學院 050000）

MATLAB在自動控制原理課程學習中的應用

楊超超

（中國人民解放軍軍械工程學院 050000）

針對自動控制遠離課程的特點，結合學生的學習水平，將MATLAB引入到自動控制原理課程學習中，使用MATLAB語言的特點，將自動控制學習的理論和實踐加以結合，幫助學生掌握自動控制學科的要點，提高學生學習自動控制原理的效率，提升學習自動控制原理課程的積極性。本文圍繞MATLAB在自動控制原理課程學習中的應用展開論述，期望對于培養學生在學習這門課程的興趣和掌握知識要點具有幫助。

MATLAB 自動控制 教學應用

作為一門基礎的專業課程，自動控制原理的研究內容涉及自動控制系統、系統教學計算方法、系統規律等等，具有理論性強、抽象性強、學習推導繁瑣、繪圖等復雜的難點，因此，在學習上，對于學生來說，難度較高，容易喪失學習興趣。采用MATLABu然間融合到自動控制原理的學習中，將學生在課程內容的理解和掌握程度不斷加以提高，尤其是強調了動手操作的實踐活動，對于激發學生興趣，提升學習效果有很大的幫助。

一、自動控制原理的傳統教學方法的問題

首先，自動控制原理值得是經典控制原理，在學習中需要掌握線性時不便系統、單輸入輸出系統，對這些理論要進行分析和設計，研究出函數傳遞為基礎的數學模型作為討論對性愛那個。從系統分析、層次分析等等角度對系統的性能指標加以研究，強調穩定性、快速性和準確性。傳遞函數的推導、微分方程的推導等等，在課程學習中市場要甬道，還有拉普拉斯變換等原理和應用的學習[1]。都是自動控制原理課程中要學習和運用到的。在教材中關時域和頻域的研究，例如代數穩定判據、根軌穩定判據、奈奎斯特穩定判據、對數頻率穩定判據等等的概念的理解和認知，對于學生來說，難度很大，耗時耗力，并且由于學生的基礎水平的高低不同，也容易影響學生的學習效果，從而對于課堂教學和教學進度都有不利影響，學生在復雜的數學計算、系統分析中感到過于抽象，缺乏課程學習興趣。因此，對傳統的教學手法進行改革創新的方法之一就是將MATLAB軟件融合進來，幫助提升教學的內容，激發學生的學習興趣。

二、MATLAB的特點

MATLAB語言是當今較為流行的語言，在國際控制界知名度較高。它的功能抱哈了數值運算、符號計算、圖形處理等。能夠在工程各個領域被利用，能夠計算復雜的系統仿真合計，是具有強大的計算功能的語言。通過MATLAB語言，函數、模塊等均可調用，進行分析和計算。計算和分析的結果用于準確地畫腿昂，計算性能指標等，有很大的幫助。在自動控制原理的教學中，學生的興趣往往會被軟件的使用調動起來。而且很多本來學習興趣不高的學生，也能夠逐漸地掌握這門難學難懂的課程，教師也可以有精力進行教學深度和質量的研究，因此，學會使用MATLAB語言，對于學生提高學習質量，掌握自動控制理論來說意義重大。在進行計算機輔助分分析和控制系統的設計之后，學生們的自動控制原理已經扎根在腦海中，為今后的工作打下了堅實的基礎[2]。

三、MATLAB在自動控制原理學習中的應用

例如，引入MATLAB語言之后，自動控制原理的課程知識中的理論部分，通過軟件可以建模，形成從時、地域等多個角度進行分析的綜合系統，具有控制、校正、設計等多個部分的功能。建模借助MATLAB進行編程，得到的各種計算機類型的形式轉換的輸入方法，能夠具有MATLAB的繪圖功能以及相應的曲線，從而獲得對于系統有影響的系統穩定性和動態參數變化等，將根軌跡、頻率特性等加以有機聯系和綜合，得到綜合設計部分的知識，學生對掌握的專業軟件的利用可以達到得心應手的程度，則說明該專業的培養實現樂目標。

MATLAB軟件仿真的精確圖形，更形象、更清晰、更準確性，可實現對任意自動控制系統性能的仿真，又可提供形象、生動的波形演示，為自動控制理論教學提供了全新的方法。便捷的分析方法編寫出一些教學軟件，使學生在文字描述的基礎上，判定自動控制原理課程理論某一個自動控制系統性能的優劣。

以根歸集分析應用為例，在進行單位反饋系統的傳遞函數的開環境的根歸集分析的時候，傳統的方法是將根歸集的分支進行數的確定，包括定位起點和終點，對根歸集的入射角等進行書序分析和計算。利用了MATAB語言進行仿真后，只要輸入語句質量，就能得到仿真環境下的精確的根歸集圖形。

使用MATLAB繪制系統的根歸集的程序為：

系統的精確的根歸集示意圖如下：

3.2對伯德圖進行分析和應用，提供了MATLAB控制系統的函數來進行線性系統的求取和繪制，結合命令繪制出伯德圖，使用計算得到增益預度和相角預度。

經過手工回執單額伯德圖在轉折披綠的位置使用曲線替代了漸近線。這樣的方法簡單使用，經過修正之后，伯德圖的曲線更加平滑和準確。

結語

將MATLAB引入到自動控制原理的教學中，使得枯燥的抽象的原理性教學變得形象和生動，MATLAB軟件的輔助教學方法，運用的語句不多，但是能夠將繁瑣轉化為漸變，使得復雜變得明了。因此學生在面對形象具體的知識要點的時候，比面對抽象、晦澀難懂的理論，在興趣和集中力上要好的多，今后的教學中應繼續以調動學生興趣為出發點，注意引入的技巧，使用將主次進行區分，將干擾課堂教學的部分予以驅除，讓學生學會運用MATLAB軟件進行控制原理的學習，加深理解，學會運用MATLAB進行系統分析。

[1]張靜亞.基于項目驅動的MATLAB教學方法研究[J].科技資訊,2014,(36):147-149.

[2]徐慶宏,邢燦華,林健等.應用型本科MATLAB教學改革與實踐[J].科教文匯,2015,(6):79-80.