MATLAB软件在自动控制原理中的应用.docx

MATLAB软件在自动控制原理中的应用摘要自动控制原理是自动化专业的核心基础 课，这门课理论性很强，又比较抽象，同时又要求学 生有一定的高等数学、电路理论等基础，但是由于高 职和中职学生的普遍基础较差，对于高等数学和电路 分析这俩门基础课他们都头痛，更何况要他们去学习 自动控制原理这门课。本文将MATLAB/Simulink软件 和自动控制原理结合起来求解，不但使得学生理解起 来更加容易，而且提高了课堂教学的效率。【关键词】MATLAB自动控制原理计算与仿真1前言传统的“自动控制原理”教学，是教师在黑板上 对理论进行板书讲解，学生边听边做笔记，这种方法 的优点是可以根据需要保留，便于学生前后对知识进 行比较、联想、帮助理解，但是它的缺点也是显而易 见，自动控制原理的图像较多，画图不但需要大量的 时间，而且很难画的很精确，随着科技的日新月异， 计算机的多媒体技术在教学中得到了广泛的应用，只 要在计算机上安装MATLAB软件，可以随时实现计算 与仿真。2问题的引入在自动控制原理课程中，经常会遇到如下的计算 求解,经常用到待定系数法、配方或者求极限等方法， 想办法把它化为我们书上拉普拉斯变换表上的标准形 式，从而求出时间域函数，求解的过程相对来说比较 复杂，而且有的函数不易求解，对于比较复杂的问题 可以用MATLAB来简化之。3 MATLAB软件在自动控制原理中的求解 利用matlab软件求传递函数的脉冲响应 从以上的例题中我们可以看出，利用MATLAB软 件嵌入到自动控制原理中求解，可以减少繁杂的计算。 这样高职学生更加容易接受。4SIMULINK仿真在自动控制原理中的应用MATLAB具有可靠丰富的运算、图形绘制、数据 处理、图像处理和方便Wiindows编辑等功能，在教学 过程中，将MATLAB语言嵌入到自动控制理论中应用, 使得学生能把自动控制原理抽象内容（图形、模型的 建立等）变得直观性，调动了学生的积极性和创造性， 加深了学生对自动控制系统理论的理解，培养学生分 析能力和综合能力，免于学生花费过多的时间在本课 程的计算和作图上，这样使得学生对自动控制原理这 门课不再谈虎色变。例3：己知一个单位负反馈系统开环传递函数为分别求出K=1和K=10时，系统单位阶跃响应曲线 并求单位阶跃响应稳态误差。首先利用劳斯判据判断闭环系统是否稳定，若稳 定，才能求出稳态误差，不稳定，则无稳态误差，由 已知条件是单位负反馈的开环传递函数，求闭环传递 函数，从而求出它的特征方程。通过对特征方程的求解，该系统是稳定的，我们 则可以求解稳态误差。首先要在SIMULINK新建的窗口建立模型，并按题 目要求来设置仿真参数和运行，仿真之后，双击示波 器Scope模块以显示系统的单位阶跃响应曲线，从示 波器Scope的图形读出单位位阶跃响应稳态误差。如 图1、2所示。实验曲线表明，I型单位反馈系统在单位阶跃输 入作用下，稳态误差essr=0,即I型单位反馈系统稳 态时能完全跟踪阶跃输入，是一阶无静差系统。5结束语传统的理论教学方法求解传递函数的脉冲响应、 根轨迹图形以及稳态误差等这些问题计算非常的繁琐, 本文针对这一基础上提出，将自动控制原理和MATLAB 语言与应用俩门课程有机地结合起来，充分利用Simulink这一强大的仿真模块。通过在Simulink环境 中，直接采用托放式操作，方便快捷地建立起直观的 仿真模型，该方法必须要掌握MATLAB语言的编程， 在MATLAB软件上操作起来比较简单，可以直观得到 分析结果，对高职学生的数学基础知识要求比较低。参考文献张燕红，郑仲桥.MATLAB在自动控制原理中的 应用J.常州工学院学报,2008, 21 (5)： 34-37.作者单位江西冶金职业技术学院机电工程系江西省新余 市 338000