MATLAB在高职控制系统课程教学技术中的应用
摘要:本文主要介绍了MATLAB在高职控制系统课程教学中的特点及应用,使读者建立系统仿真与MATLAB仿真的初步概念。通过实例说明MATLAB应用于高职控制系统课程教学取得的效果,MATLAB为控制系统的分析、计算、研究、综合设计以及自控系统的计算机辅助教学提供了快速、经济、科学有效的手段。
关键词:控制系统 MATLAB 辅助教学
中图分类号:TP311.1文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2014)08-0227-02
1 引言
控制系统是高职控制类专业的专业课,传统的教学方法对系统的分析显得很深奥,学生理解起来显得很能,因此很有必要寻求一种新的办法来解决存在的问题。控制系统的计算机仿真是一门涉及控制理论、计算数学与计算机技术的综合性学科,是在20世纪70年代初期发展起来的一门学科。人们将MATLAB计算机仿真应用于教学,取得了显著的成果,它包括控制系统的分析,综合,设计、校验等多方面的应用。本文基于上述思想,主要介绍了如何将MATLAB仿真软件应用于控制系统的教学。
2 MATLAB 在控制系统中的仿真过程
所谓的仿真,就是以系统数学模型为基础,以计算机为工具对系统进行试验研究的一种办法。通常,控制系统的仿真包含以下几个步骤:
(1)建立控制系统的数学模型。系统的数学模型,是描述系统输入、输出变量以及内部各变量之间关系的数学表达式。根据系统的实际结构与系统各变量之间所遵循的物理、化学等规律,写出变量间的数学表达式以建立数学模型。通用的数学模型有微分方程和传递函数。
(2)建立控制系统的仿真模型。原来建立的数学模型不能直接用于系统的仿真,需要转换为能够对系统进行仿真的模型。以传递函数为基础,等效转换为状态空间模型,或将其转化为动态结构图模型,便可以得到控制系统的仿真模型。
(3)编写控制系统的仿真程序。使用MATLAB的Toolbox工具箱及Simulink仿真工具,对于非实时系统,可以应用高级语言,对于实时系统的仿真,往往用汇编语言来编写。
(4)仿真并得到仿真结果。通过实际的仿真对原有的仿真结果和仿真模型进行验证,我们可以得到防震防结果。根据结果来说明系统的性能指标和动稳态特性。
3 MATLAB软件仿真的优势
MATLAB仿真软件应用于高职控制系统教学,有着非常明显的优势,涉及到的仿真模型很全、仿真内容全面、硬件投入少、实验过程安全可靠、损耗小、与工程实践最为接近等突出优点。
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