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。
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。
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]。
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。
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。
[1]张静亚.基于项目驱动的MATLAB教学方法研究[J].科技资讯,2014,(36):147-149.
[2]徐庆宏,邢灿华,林健等.应用型本科MATLAB教学改革与实践[J].科教文汇,2015,(6):79-80.