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《數(shù)字仿真技術(shù)在自動控制理論課程教學(xué)中的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、數(shù)字仿真技術(shù)在自動控制理論課程教學(xué)中的應(yīng)用摘要：針對自動控制理論課程理論性強、概念抽象、計算復(fù)雜等特點，利用MATLAB軟件將數(shù)字仿真技術(shù)應(yīng)用于自動控制理論課程教學(xué)中，給出了教學(xué)中的典型應(yīng)用實例，使教學(xué)直觀形象，加深了學(xué)生對自動控制理論的理解及所學(xué)知識的融會貫通。中國9/vie 關(guān)鍵詞：自動控制理論；數(shù)字仿真；課程教學(xué) TP391.7；TP13-4 一、引言 自動控制理論課程是自動化專業(yè)學(xué)生的一門最重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課程。通過學(xué)習(xí)該課程，使自動化及其相關(guān)專業(yè)的本科生掌握控制理論的基本知識，學(xué)會控制系統(tǒng)的建模、分析及設(shè)計方法。自動控制理論課程理論
2、性強，所學(xué)知識抽象，要在短時間內(nèi)使學(xué)生深入系統(tǒng)地學(xué)好課程，就需要改進教學(xué)方法和教學(xué)手段，提高教師授課水平和教學(xué)能力?！ 榱烁玫募ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，對該課程采用計算機輔助教學(xué)，將Matlab引入到自動控制理論教學(xué)中，將自動控制理論中的基本概念和原理用圖形化方式展現(xiàn)，以便對控制系統(tǒng)進行仿真與分析，加深學(xué)生對基本概念和理論知識的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)自動控制理論課程的積極性，使抽象的理論變得形象具體，起到良好的教學(xué)效果。 二、自動控制理論教學(xué)方法現(xiàn)狀 自動控制理論課程的內(nèi)容豐富，涉及自動控制系統(tǒng)的基本原理、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模、線性系統(tǒng)的基本
3、分析方法、線性系統(tǒng)的設(shè)計校正方法、線性離散系統(tǒng)的分析與校正以及非線性控制系統(tǒng)分析等。傳統(tǒng)的自動控制理論教學(xué)方法是教師在課堂上通過板書及多媒體教學(xué)的形式講授理論內(nèi)容。通過“填鴨式”教學(xué)，更多地注重于公式的推導(dǎo)、基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)。正是由于這種死板的教學(xué)方法，使絕大部分學(xué)生感到課程內(nèi)容抽象，難以理解，影響了授課效果。 自動控制理論課程在講授過程中需要繪制的圖形較多，常規(guī)方法費時費力，一般只能定性地繪制出概略曲線，從而影響了學(xué)生的理解，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，如何在有限的課堂教學(xué)中盡可能多的把知識有效地傳授給學(xué)生，就必須有效地利用各種教學(xué)方法，讓學(xué)生對自
4、動控制理論有具體直觀的理解，才會起到事半功倍的效果。因此，教師如何選擇、組織、處理教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法，對于提高課堂教學(xué)效果具有重要作用。教師在教學(xué)的過程中，要對各種教學(xué)現(xiàn)象進行分析和歸納，對教學(xué)內(nèi)容和方法做出適當?shù)恼{(diào)整，使之更加適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)的需要?！ ∪?、運用現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高教學(xué)效果 為使學(xué)生能夠正確理解有關(guān)控制理論的基本概念，掌握分析自動控制系統(tǒng)性能的基本方法并初步具?渥酆仙杓平霞虻プ遠?控制系統(tǒng)的能力，不但需要選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，還必須著眼于教學(xué)方法和教學(xué)手段上的改進。要注重現(xiàn)代教育技術(shù)手段的應(yīng)用，合理地運用現(xiàn)代信息手段，以提高教學(xué)效果?！ ?/p>
5、隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機多媒體技術(shù)在自動控制理論課程教學(xué)中的應(yīng)用，使得課堂教學(xué)變得形象生動。但是由于自動控制系統(tǒng)實例的復(fù)雜性，不能在一般的多媒體教學(xué)軟件中加入自動控制系統(tǒng)實例，所以現(xiàn)有的計算機多媒體教學(xué)軟件并不能從根本上解決加深學(xué)生對課堂所學(xué)內(nèi)容的理解問題，以及將系統(tǒng)響應(yīng)曲線及各項指標清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前?！ ∫虼?，將理論授課和數(shù)字實驗仿真技術(shù)相結(jié)合，使學(xué)生直觀的看到仿真結(jié)果，得到控制系統(tǒng)輸入與輸出之間的關(guān)系，從而對所學(xué)內(nèi)容有較深的了解，融會貫通，提高理論課程的授課效果?！ ?.數(shù)字實驗仿真平臺選擇 MATLAB是美國MathATLAB和Simu
6、link兩大部分?！ ATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運行，而且能夠及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進行出錯原因分析，極大的方便了用戶?！ ≡谧詣涌刂评碚撜n程中常采用各種圖形進行分析，這些圖形需要分析、計算、描點等過程，常常花費大量時間。因此，將MATLAB用于自動控制理論教學(xué)過程中，可方便的應(yīng)用MATLAB中Simulink工具建立控制系統(tǒng)模型，調(diào)用控制系統(tǒng)工具箱中的有關(guān)函數(shù)命令對系統(tǒng)進行時域分析、頻域分析、非線性環(huán)節(jié)
7、特性分析等。采用MATLAB語言只需一條指令即可得到，并且可以幫助學(xué)生將抽象的知識具體化，也更容易讓學(xué)生理解?！ ?.基于MATLAB數(shù)字實驗仿真在控制系統(tǒng)分析中的應(yīng)用 在時域分析中，控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的性能，通常用系統(tǒng)對單位階躍輸入的響應(yīng)所定義的各項指標來表征。典型二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)是時域分析中的一個重要內(nèi)容（高階系統(tǒng)可在一定條件下轉(zhuǎn)化為二階系統(tǒng)來處理），系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能指標通常用上升時間（）、峰值時間（）、超調(diào)量（）、調(diào)節(jié)時間（）等指標來描述。阻尼比不同時，系統(tǒng)對輸入信號的響應(yīng)也將呈現(xiàn)不同特性，而用MATLAB可以很輕松地描述響應(yīng)曲線。只需要將Si
8、mulink中的參數(shù)稍微修改就可以很方便的描述單位階躍響應(yīng)。下面以典型二階系統(tǒng)舉例說明，單位反
