基于matlab教学平台的

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1、基于MATLAB教学平台的自动控制理论教学改革探索曹建云（南通大学自动化系，江苏南通226007）摘要：本文分析了自动控制理论课程的特点和传统教学模式中存在的问题，讨论了控制系统仿真软件MATLAB在控制理论课程教学中的应用和由此带来的改革效应，并在教学过程中进行了实践探索。关键词：自动控制MATLAB教学改革TeachingInnovationofAutomaticControlTheoryBasedonMATLABPlatformCAOJianyun(NantongUniversity,Nantong226007,China)Abstract:Inthi

2、spaper,characterofautomaticcontroltheoryisanalyzed,aswellasdisadvantagesoftraditionalteachingmeasure.Alongwiththeassociatedinnovationeffectivenessinautomaticcontroltheoryteaching,applicationofcontrolsystemsimulationsoftwareMATLABiselaboratedandvalidatedduringteachingprocess.Keyword

3、s:AutomaticControlTheory,MATLAB,TeachingInnovation1引言自动控制理论是自动化专业的主干课程之一，作为一门学科，其主要研究对象是自动控制系统，研究的中心问题是系统在控制过程中的性能。本课程强调方法论，理论性强，可以为学生从事各种实际控制系统的分析、设计提供理论工具，是学习后续课程的不可或缺的理论基础。并且自动控制理论也是电子信息工程、机电工程等工科专业的必修课，对一个大口径专业而言，具有向各个方向辐射的作用。而在控制领域，MATLAB是控制系统计算机辅助分析与设计的一个卓越平台。它为控制理论系列课的教学提供了一

4、个连续的、有实用价值的工具，系列课中的系统仿真和模糊控制、神经网络等智能控制课程均可在这个平台上进行教学改革，将MATLAB应用于自动控制理论课程的教学更是有其现实的重要意义。2自动控制理论课程的特点分析及教学状况中存在的问题2.1自动控制理论课程的特点自动控制理论作为自动化专业学生从基础课到专业课过渡的首开专业基础课之一，理论性强，所涉及的数学基础比较广泛；抽象概念多，并且对先修课程如电路等也有一定要求。因此学生感到难学，教师觉得难教，教学过程容易枯燥。其特点大致总结如下：1)涉及知识面广、理论知识多自动控制理论课程涉及的知识与其控制对象的性质有关。一般而

5、言，受控对象十分广泛，触及人类活动的各个方面，如，天文观测、航天航空、军事、工业、农业等，涉及的知识大多可归纳为物理、化学及工程方面的内容。此外，在讨论控制对象的数学模型和分析其作者简介：曹建云（1972－），女，江苏南通人，南通大学（原南通工学院）自动化系讲师，硕士，主要研究方向为非线性系统控制、神经网络控制。性能时，还需要大量的作为工具的数学知识。如：拉氏变换、微分方程、复变函数理论、Z变换等。数学中，由于学生缺乏这些准备知识，如果教师不能提出恰当的要求，并采取适当的教学处理方法，这些工具性知识不仅不能为学生学好自动控制原理这门课程提供帮助，反而会成为学

6、生学习的障碍，甚至造成学生学习上的畏难情绪，影响教学效果。2)新概念、新方法多由于课程涉及的研究对象是大量具体的自动控制装置及过程，为了建立其理论，需要定义的概念多。课程一开始就涉及到大量新概念，如：受控对象、被控量、测量、反馈、负反馈等，其中某些概念还是容易混淆的。在处理方法上，同一问题往往使用多种方法。如：数学模型可以是微分方程、传递函数、结构图；分析方法可以用时域法、根轨迹法、频率特性法；系统稳定性可以用赫尔维茨判据、奈奎斯特判据及极点位置等来判断。这些都会造成学生理解上的混乱和学习中的困难。3)应用性强由于自动控制理论课程的研究对象为实际的自动控制系

7、统，探讨的是控制过程的性能及其规律性，其理论具有很强的应用性，具有明显的理论性和工程性，与基础课程相比在研究方法和学习方法方面都有较大的区别。这一点造成了教学上的思维障碍，需要教师的及时引导，克服学生在基础课学习中形成的思维定势。2.2传统教学过程中存在的问题由于自动控制理论课程的上述特点，也造成了教学过程中一定的困难：1）抽象的理论概念多，推理多在数学体系下进行，而物理概念、工程概念相对较少，学生学习的难度较大，不容易有学习兴趣，教学过程易枯燥；2）辅助教学工具多停留在形式化上如课件、多媒体等，对传统的理论教学体系、教学内容等改革的难度就很大；3）在强调面

8、向实际、面向应用的新的教育思想下，在学生面对就业压力