探究基于Matlab 仿真的自动控制原理实验教学改革

覃琦 成都师范学院

1 自动控制原理实验教学概述

在控制科学与工业专业学习中，自动控制原理实验教学是必备课程，只有掌握较好的自动控制原理及其相关实验，才能够更好的将其应用于工业自动化生产之中，对于自动化技术以及测控技术与仪器、电子信息工程等专业而言，自动控制原理同样需要深入的学习。自动控制原理涵盖的范围较为广泛，如物理化学等基础课程、管理科学以及计算机课程等都是在自动控制原理课程中有所涉及，因此对于学生而言，学习难度较大。在自动控制原理学习中，最为关键的部分便是实现控制系统的完整分析以及综合应用，其中控制理论的基本知识、性质以及综合知识等都需要在课程学习中注意。而为了更好的将自动控制原理的理论知识进行应用，需要在整个教学过程中与实验教学同时开展，当前各大高校利用模拟电路实验箱实现自动控制原理实验教学，其中涵盖的模拟器件包括放大器、电容、电阻等，学生在模拟实验中利用上述元器件实现增益、积分、微分以及惯性行为，并且模拟实验中的数据可以通过示波器以曲线的形式体现。

传统的自动控制实验原理实验教学一定程度上使得学生可以实现理论与实践的有效结合，但是在现代社会这种教学模式还是存在一定问题，如学生对于实际系统并没有直观的认识，在模拟实验中知识进行电路连接，缺乏设计以及参数调整环节，并且这种实验方式过于程式化，形式单一使得实验设备不能够更高程度的集成，在完成项目设计等更深次的自动控制原理应用时扩展性不足。

而利用计算机模拟工具MATLAB 可以有效解决上述问题，这一仿真工具在数值计算以及符号处理方面有着独到的优势，而且可以进一步实现可视化建模，自动化和智能化更能体现。因此在自动控制原理实验教学中利用MATLAB 仿真可以进一步实现教学过程中实践与理论的结合，这也是现代教学改革的要求之一。对于学生而言，在这样的教学模式下，可以对所学理论知识进一步理解并建立知识架构，并在学习中发现问题时可以借助于MATLAB 自主解决。与此同时，给予MATLAB 的自动控制原理实验教学可以有效提升学生的实际动手能力，并且培养学生的创新思维以及逻辑分析水平。总是，在自动控制原理实验教学中有效结合MATLAB 仿真工具，可以提升教学效果，保证教学质量。

2 基于MATLAB 仿真的自动控制原理实验教学改革

2.1 促进基础理论学习

自动化控制原理实验教学是以理论知识作为基础进行的，因此需要加强理论知识的学习，而基于MATLAB 仿真软件可以实现线性连续控制系统的数学模型建立，这样就可以将二阶微分方程在运动系统数学模型中运用，分析自动控制过程中的计算方法以及阻尼情形。这种数学模型可以研究速率和精度更高的数字采样系统，对于自动控制原理实验教学中的线性控制、二阶线性时不变以及数字采样而言，MATLAB 仿真可以发挥有效作用。

2.2 应用于项目设计实验

自动控制原理实验教学过程中，需要注重学生主体地位的体现，因此教师在提供给学生一定的实验方法、技术手段之后，需要引导学生自己进行实验项目的设计。借助于MATLAB 仿真工具，学生可以实现数学模型的建立以及项目的设计，并且在项目运行出现问题时可以自主解决，对建立的初始系统模型进行优化，学生之间也可以进行充分的沟通与交流，如串联超前滞后类校正设计实验、PID 类控制器校正设计实验等都属于项目设计类实验。

3 结语

综上所述，自动控制原理实验教学对于相关专业学生而言十分重要，使得学生能够更好的实现理论知识的实际应用的结合，但是传统的教学中存在如模式僵化、类型单一等问题，利用MATLAB 仿真工具，可以有效促进自动控制原理实验教学的创新性，对提升实验教学效果意义重大。