关键词:自动控制原理；Matlab；教学改革
引言
“自动控制原理”自动化是最重要的基础课程，控制系统建模本课程内容包括基础理论和相关技术以及系统分析和系统设计。它的特点是抽象的概念，大量的数学内容和复杂的计算，这使学生难以理解。因此，需要在教学内容和教学方法上对课程进行更新。MATLAB语言是一种科学计算语言，集成了强大的功能，例如数值计算、符号运算和图形处理，适用于工程应用各个领域的分析，设计和复杂计算，易于学习和使用，并且不需要用户具备高级技能。数学知识和编程技能已成为大学教学和科学研究中最常用的工具，掌握此工具将大大提高课程教学，解决问题的作业和分析研究的效率。
一、MATLAB软件及其特点
MATLAB编程语言是1980年代美国公司Mathewrks推出的一种数值分析软件，它也是世界上最好的数值计算软件，它具有开放的环境，强大的矩阵运算、图形渲染、数据处理、各种工具箱以及类似“草稿纸”的工作区。在欧美大学中，MATLAB编程语言已成为自动控制课程的基础教学工具。MATLAB软件具有以下优点:
（一）强大而广泛的应用
Matlab语言矩阵为基本单位，可以用于矩阵操作，操作复杂，几乎可以实现所有科学和工程运算与MATLAB，这些操作用于各种行业，例如自动控制、语言处理、图像信号处理以及建筑、航空航天和计算机技术。在极其广泛的应用中，MATLAB在科学和工程技术的各个领域中发挥着越来越重要的作用。
（二）语言简洁高效，编程效率高
MATLAB编程语言是高度集成的，简洁的语言。通常用 C /C ++等程序设计语言编写的数百条语句，用MATLAB高级语言可以解决问题。MATLAB编程语言提供了丰富的库函数(称为M文件)以及各种库函数(例如Toolbox工具箱)，这些库函数可以在编程期间直接调用。用户还可以根据自己的需要轻松地构建和扩展新的库函数，以扩展功能，从而大大提高了编程速度和解决问题的效率。
（三）强大便捷的图形功能
MATLAB编程语言提供了两个级别的绘图操作:一个是图形手柄上的低级绘图操作，另一种是在低级绘图之上构建的高级绘图操作。使用MATLAB图形处理操作，可以随意对图形元素执行各种操作，例如透明度、消隐等。
（四）功能齐备的自动控制软件工具包
MATLAB是控制行业中常用的计算机语言。Mthworks公司开发的数量控制工具包。在控制领域几乎所有的研究，MATLAB都有相应的工具箱。如:控制系统工具箱(超大框的控制)、系统标识工具箱(系统识别工具箱)、鲁棒的控制工具箱(严格的控制框)和神经网络工具箱(无权控制框)和以此类推，这些工具箱成为强大的自动控制工具。
二、教学现状及改进方法
“自动控制原理”的课程内容理论性强，公式应用灵活，紧密相关，需要大量的物理学和高级数学相关知识，这与成人教育中学生学习基础的不均衡形成了鲜明的矛盾。传统的循序渐进的教学方法仅通过黑板和粉笔它可以使大部分学生觉得课程内容是抽象的、很难理解。随着计算机多媒体技术在教学中一定程度的教育软件，丰富教学方法，但由于自动控制理论实例的复杂性，现有的自动控制理论多媒体计算机软件不能从根本上解决问题。理论和工程实践问题当然这是行出局。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆TheMathWorks的MATLAB是一种编程语言开发和引进计算，它不仅整合数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示功能，而且还控制理论与控制工程为核心应用程序。目前，MATLAB应用已经从应用开发的优化控制、系统辨识、模型预测控制、鲁棒控制、神经网络控制和模糊控制等领域的经典理论来控制。
三、MATLB在自动控制原理学习中的应用实例
在“自动控制原理”过程中介绍MATLAB语言。根据该课程的理论知识，介绍的内容主要包括控制系统建模、控制系统分析(时域方法、根轨迹方法和频域方法)以及控制系统综合标定和设计三部分。建模部分主要使用MATLAB编程在计算机上实现各种模型的输入和形式转换。使用MATLAB绘制各种响应曲线中观察到的主要的功能分析，根轨迹和频率特性参数，以稳定控制系统，绩效和动态绩效的影响；等集成设计部分主要是将前两个部分有机地联系起来，综合学生已经掌握的知识，并培养使用专业软件全面应用知识的能力。作为选修课，“MATLAB及其应用技术”与“自动控制原理”在同一学期开设。学生对MATALB软件的使用有初步了解。在学习完“自动控制原理”的相应理论知识的每一部分后，我们抽出一定的课堂时间来介绍MATLAB的内容，以便于学生理解学习的目的，主要介绍MATLAB的关键语句，简短的模拟程序以及使用它们来辅助学习相关理论知识的方法，使学生可以在业余时间在计算机上练习这些句子和程序，以完成数学模型和响应曲线，根轨迹图的建立，以及频率特性曲线等，这两门课程的内容相互验证，使学生能够更深入、系统地了解和掌握软件应用的方法，学生拓展知识面，进一步提高和激发学生自觉学习能力和学习兴趣。
四、MATLAB应用于课程改革的成效
引进MATLAB能够帮助带来很多自动控制理论的明显的，当然。在教学实践中，系统的性能主要通过图形方法进行分析，对时间绘制的系统响应曲线，通常它需要花费大量的时间，一般可以使用MATLAB强大的计算功能，能够快速轻松地绘制系统曲线，并调整参数，可以证明这些曲线的动态变化趋势。随着MATLAB平台的引入，许多学生对自动控制原理课程抱有积极态度。学生不再有恐惧感，对所学知识有了深刻的了解，课堂气氛和学习效果得到了极大的改善，听力效率得到了显着提高。MATLAB的应用也培养了学生的实践能力，使学生不仅可以在实践操作过程中学习理论知识，而且可以学习从实践中获取知识的能力。
结束语
MATLAB的引入从根本上改变了“自动控制原理”的教学方式，从最初纯粹的纯原理教学转变为与实际工程控制案例紧密结合的生动教学，使用MATLAB软件辅助教学，仅需使用几句话，就能产生一些仅通过乏味的数学推导过程才能看到的效果，变得简单明了，使学生的知识学习形象具体化，充分调动学生的学习兴趣。但是，我们必须注意描述，即正确地使用它们的技术，与相应的控制原则的武装，学生应该利用MATLAB软件来加深对知识的理解，掌握使用MATLAB进行系统的分析和设计方法。MATLAB在自动控制理论中的合理应用。引入MATLAB多媒体辅助教学方法可以直观地模拟课堂教学中的控制系统，充分动员学生。学习热情和主动性为课堂教学提供了生命力，提高课堂效率。然而，自动控制原理教学有其自身的特点，如理论推导和计算过程依赖于传统的教学方式，呈现给学生在黑板上，让学生了解和掌握的形式。因此，我们应该采取多媒体教学和MATLAB教学黑板相结合的形式，充分发挥各自的优势，以达到更好的教学效果。
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河北农业大学第十批教学研究项目2018ZD09。
论文作者:刘江涛,袁永伟,孔德刚,李珊珊,张秀花
论文发表刊物:《教育学文摘》2019年16期
论文发表时间:2020/1/6
标签：自动控制论文; 原理论文; 学生论文; 工具箱论文; 控制系统论文; 操作论文; 软件论文; 《教育学文摘》2019年16期论文;