matlab仿真技术在《自动控制原理》课程教学中的应用

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1、万方数据2007年第‘期(荽弟60囊)牡丹i￡片芜学嚣学报(自然秆学苴)Journ丑lofMuds壕angNormalUniversityNo．4．2007TomlNo60MATLAB仿真技术在《自动控制原理》课程教学中的应用刘刚(璃西大学电气与信息工程系．辱龙江鹏西158100)摘要：对MAll．AB和自动控制原理课程的壁告进行了探计．并蟮出了MATLAB语言和仿鼻技术在曩学中应用的实倒，指出乖程的跹革与整夸可以将抽象的理论形象化，促进学生对知识的理解和掌枉。盘炭学生的兴趣．进而提高教学质量扣拳生的工程赛拽媳力。美键词：MATL

2、AB；乖程莹合I建模与仿真f赢砬响应I质体一弹量-阻尼暑[中围分类法]TP399[文献标识码]A[文章m-马']1003--6180(2007)04--0069--02MATI。AB是MathWorks公司出品的针对科学与工程计算稻专门设计的高级交互式的软件包．MAlLAB的具体涵义是矩阵实验室(MatrixI．abo-ratory)，M．盯LAB环境集成了图形与精确数值计算．是可以完成各种复杂计算和实现数据可视化的易于使用和理解的工具软件．《自动控制原理》作为理工辩院校电气与自动化专业的必修专业基础课，在整个专业知识体系中有承上

3、启下的作用，具有非常重要的地位．《自动控制原理》这门课程知识的理论性和逻辑性很强，强调方法论，学习这门课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，同时又是后续课程不可或缺的理论基础．《自动控制原理》和工程实践密切相关+对学生树立系统概念和全局的观点很有帮助．因此，如何帮助学生理解与掌握自动控制理论课程的基本概念、原理、分析方法，培养学生综合应用所学知识解决实际问题的能力，是目前《自动控制原理》课程教学所簧解决的关键同题．为此，在教学过程中应强调建立基本概念和对基本内容的理解，淡化公式的推导和解题技巧，强化对所学知识的

4、综合应用能力和创新能力的培养，将理论与实践有机结合．并且，在教学过程中要不断地更新教学手段，提高学生的学习效率与学习积极性．M棚。AB是控制系统计算机辅助分析与设计的一个卓越平台，在控制领域有着广泛的应用．在目前专业课学时不断压缩的背景下，将M^Tu蛆应用于《自动控制原理》课程教学中．对于改革传统的理论课教学，整合专业课程具有重要意义．，1MATLAB与《自动控制原理》课程整合的内涵MATLAB与《自动控制原理》课程的整合所涉及的课程包括Matlab语言、自动控制原理、工程数学以及相关专业课程．广义地讲，是教学科啦璃日瓤：2007

5、-06-06目和学生所有的学习活动的综合．狭义地讲，是将课程和MATLAB有机地结合起来，将两学科课程的教与学融为一体．提高教与学的效率，改善教与学的效果，实现传统教学模式的创新[I]．MATLAB与自动控制原理课程的整台，不能是简单的结合，被动的融人，而是高层次的主动适应，其结果将带来课程内容、课程实施、课程评价和课程资源的变革，同时也是传统教学中教师的作用和师生之问关系的变革，这不仅仅表现为策略或内容上的交叉、渗透、组合、综合t更重要的是表达了一种新的教育思想和教育理念，而其最终将应用软件MATL～B作为辅助的高级认知工具，从

6、而带动高校理工科教学的全面改革．2MATLAB在《自动控制原理》课程教学中的应用2．1二阶系统的阶跃响应二阶系统传递函数的标准形式为如)=黔=而岳霜，输人信号为单位阶跃信号r(￡)=l(￡)，即R(j)=二，则输出信号为C(s)2≠。)R“)2了干彘。{，当阻尼比f分别取不同值时，系统的响应曲线用MATLAB语言描述为；omegan=lIi=1Iforzeta=0It0．1{1lhum=[00omegan^2]Iden=j12*zeta*omeganomegan^2]}sys=tf(num，den)l·69·万方数据2007丰第4

7、期(暮

8、‘60期)牡丹扛摔慧掌簏学掇(自然抖学苴)J㈣lofMudanjiangNormalUniversityNo．4，2007To协lNo60i=i+hstep(syst‘k’，11)，hold011end．运行代码，获得其阶跃响应曲线如图(1)所示．囤1二阶系统阶跃响应曲线2．2质体一弹簧一阻尼器系统的建模和仿真质体一弹簧一阻尼器系统如图2所示，弹力F．遵循Hooke定律，即R(y)一b。阻力R与质体的水平运动的速度成正比，即R(y)一bj，。当有外力F(t)作用于系统时，由牛顿第二定律■口I∑F=ma得F(￡)一妇一砂=m

9、a=my，即yf=￡二生吐=兰一一ky一立；．在MATLAB环1HynHI¨t境下使用SIMULINK工具箱对其进行建模得到的仿真模型如图3所示．在零初始状态条件下，当m一^=1，6—0．5时，外力F(f)作用于系统时，运行仿真模型，得到系统的响应