浅论matlab的机械工程控制基础课程教学分析

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1、浅论Matlab的机械工程控制基础课程教学分析机械工程控制基础课程是高等院校中机械类专业的一门重要的专业技术基础课，课程以机械工程系统为研究对象，重点介绍经典控制理论的基本原理和基本方法。课程侧重原理，其内容密切结合工程实际，突出培养学生的创新能力和工程实践能力。作为一名该门课程的主讲教师，笔者在平常教学中发现，学生的学习积极性普遍不高，且随着学习内容的深入，甚至有些学生对课程失去了学习兴趣。针对上述现象，笔者结合自己的教学工作，初步分析了将Matlab软件引入到机械工程控制基础课程教学中的必要性，

2、并给出了Matlab在课程教学中的运用举例，以期提高学生对该门课程的学习积极性。　　1Matlab的优点及其引入课程教学的必要性　　1.1Matlab的优点　　Matlab软件是美国Mathatlab和Simulink两大部分。可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、创建用户界面等，其应用领域涉及工程计算、控制系统设计、信号处理、图像处理等诸多领域。其优点主要表现在以下几方面。　　(1)简单易用，Matlab的界面接近atlab软件的一些基本操作，有利于教学效果的提升。　　2.2　在系统稳定性分析方面的运

3、用　　Matlab软件同样可以应用在系统稳定性判断的教学过程中，通过Matlab软件绘制系统的Nyquist图和Bode图，再结合教材中给出的相应的稳定性判据，即可判断闭环系统的稳定性。下面举例说明。　　已知某系统的传递函数为　　1()(0.61)(0.21)(0.061)Gs+++=sss　　要求绘制系统的Nyquist图和Bode图，并判断闭环系统稳定性。　　利用Matlab命令语句编制程序：　　b=1;　　a1=[0.61];　　a2=[0.21];　　a3=[0.061];　　a=conv(

4、a1,a2);　　a=conv(a,a3);　　margin(b,a)　　nyquist(b,a)　　运行上述命令语句，就可绘制出系统的Nyquist图和Bode图。从图中可知，系统的Nyquist图逆时针包围(-1，j0)点0次，而开环系统极点全部位于左半s平面，根据Nyquist稳定判据，故闭环系统稳定。同样，在Bode图中，幅值穿越频率小于相位穿越频率，根据Bode稳定判据，闭环系统稳定。　　显然，对于控制系统稳定性判据的教学，融入基于Matlab软件的这些仿真实例，不但思路简洁清晰、便于理解

5、，而且更容易凝聚学生的视线。　　通过上述两则实例可以看出，在机械工程控制基础的课程教学中融入Matlab软件，有利于提升课程教学效果。　　值得注意的是，在传统的教学过程中，人们往往只重视概念和公式的死记硬背，学生只会套用公式及模仿例题，一旦要解决的问题发生变化，便无从下手应对，使得学生的综合素质和创新能力受到限制。例如，对于上述的二阶系统的时间响应分析，仅仅通过书本，学生掌握的可能只是与之相关的几个基本概念和几个计算公式，这些对于学生应付期末考试可能已经足够，但是用它们解决一些新的问题就显得捉襟现肘

6、了。基于Matlab软件的课程教学可以很好地解决这一问题，就上述二阶系统的时间响应分析教学过程来说，当介绍完与二阶系统时间响应相关的基本概念和计算公式后，不要急于介绍下一节内容，而是可以根据这部分学习内容设计一些有典型代表意义的仿真实验。例如，二阶系统的增益变化对其稳定性有何影响?三阶系统的时间响应曲线又是怎样的?通过设计这样的一些仿真实验，给学生创设自主探索的机会，使学生在探索中学会猜想，在探索中学会验证，在探索中掌握相关软件工具。兴趣的激励还可能促使学生运用掌握的Matlab软件积极探索现实生活

7、中的工程实例，实现在探索中综合素质的提高和创新能力的培养。　　3　结束语　　针对应用型新兴本科院校机械工程控制基础课程教学的目标和特点，将Matlab软件引入到其课程的教学中，一方面，在某些知识点的讲解上，通过图形化的互动教学，使学生能够更加直观、清晰的理解和掌握一些抽象的概念和理论，有利于提高课堂教学质量，增加学生的学习兴趣;另一方面，软件化的教学能够提升学生学习、运用Matlab软件的积极性，有助于提高学生独立分析问题、解决问题的能力。由此可见，Matlab软件的引入为机械工程控制基础课程提供了

8、一种全新的教学方法，使学生的综合素质和创新能力得到较好的培养。