張 萌

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132000）

自動(dòng)控制原理是高校自動(dòng)化專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是電類和機(jī)械類及相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論性與實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程。在高職院校中該課程的主要任務(wù)是通過(guò)對(duì)控制技術(shù)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行的分析、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的能力，內(nèi)容包括控制系統(tǒng)導(dǎo)論，數(shù)學(xué)建模，反饋控制系統(tǒng)的特性、性能、穩(wěn)定性、設(shè)計(jì)，頻率響應(yīng)方法、穩(wěn)定性等。由于《自動(dòng)控制原理》信息量大，理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，涉及知識(shí)面廣。在高職院校的實(shí)際教學(xué)中存在一定的難度，對(duì)于高職高專學(xué)生的基本知識(shí)、分析和解決問(wèn)題的能力都有一定要求，而將MATLAB仿真軟件引入到傳統(tǒng)的教學(xué)方法上來(lái)，可以起到較好的作用。

MATLAB軟件是由美國(guó)Math Works公司開(kāi)發(fā)的，是目前國(guó)際上最流行、應(yīng)用最廣泛的科學(xué)與工程計(jì)算軟件，它具有豐富的可用于控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的函數(shù),MATLAB的控制系統(tǒng)工具箱（Control System Toolbox）提供對(duì)線性系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和建模的各種算法；MATLAB的系統(tǒng)辨識(shí)工具箱（System Identification Toolbox）可以對(duì)控制對(duì)象的未知對(duì)象進(jìn)行辨識(shí)和建模；MATLAB的仿真工具箱（Simu link）提供了交互式操作的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真、分析集成環(huán)境。 它用結(jié)構(gòu)框圖代替程序智能化地建立和運(yùn)行仿真，適應(yīng)線性、非線性系統(tǒng)，連續(xù)、離散及混合系統(tǒng)，單任務(wù)、多任務(wù)離散事件系統(tǒng)。高職院校所培養(yǎng)的自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)型學(xué)生如果能夠在學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理的同時(shí)，學(xué)會(huì)使用MATLAB語(yǔ)言，不僅對(duì)掌握和應(yīng)用自動(dòng)控制原理有幫助，還可以學(xué)會(huì)如何使用計(jì)算機(jī)輔助分析、設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

1 豐富教學(xué)內(nèi)容

將MATLAB軟件引入自動(dòng)控制課程的教學(xué)內(nèi)容中，增強(qiáng)了自動(dòng)控制原理的直觀性，降低了抽象性，同時(shí)使學(xué)生在該門課程的學(xué)習(xí)中掌握MATLAB軟件。在教學(xué)內(nèi)容上通過(guò)建模組成控制系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。對(duì)于講課內(nèi)容突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，將重點(diǎn)放在建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、分析系統(tǒng)性能上，對(duì)于簡(jiǎn)單、易于理解的內(nèi)容不需花大量的時(shí)間，比如在以往的教學(xué)過(guò)程中要花大量的時(shí)間在數(shù)學(xué)計(jì)算上，現(xiàn)在使用MATLAB語(yǔ)言提供的函數(shù)實(shí)現(xiàn)快速計(jì)算。又例如，在建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的章節(jié)中，調(diào)用MATLAB函數(shù)建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。讓學(xué)生在Simulink環(huán)境中對(duì)這些模型進(jìn)行仿真，逐步掌握建立系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)模型的方法。既深化了系統(tǒng)模型方面的概念，又學(xué)習(xí)了如何使用仿真工具Simulink。在系統(tǒng)分析章節(jié)中，由系統(tǒng)中的輸入信號(hào)求線性方程的解（系統(tǒng)的輸出信號(hào)），通過(guò)學(xué)生編制MATLAB程序來(lái)繪制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)曲線，大大減少了教師繪制曲線的麻煩和不精確。總之，將MATLAB軟件和自動(dòng)控制原理課程的有機(jī)結(jié)合，極大地推動(dòng)了自動(dòng)控制原理教學(xué)，使教學(xué)質(zhì)量進(jìn)一步得以提高。

2 改進(jìn)教學(xué)方式

自動(dòng)控制原理課程是一門理論性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容比較抽象，難以理解，包含大量復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)和圖表曲線。采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，教師寫板書，學(xué)生記筆記都很費(fèi)時(shí)，授課信息量不大，學(xué)生聽(tīng)課枯燥無(wú)味，課堂效率不高。將MATLAB語(yǔ)言和多媒體相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，教師邊操作邊講解，授課信息量大，能夠提高教學(xué)效率。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師往往是教學(xué)的主體，只注重傳授具體的知識(shí)，而不太重視學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，在知識(shí)日新月異的今天我們應(yīng)該特別重視學(xué)生能力的培養(yǎng)。教師應(yīng)在課堂教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題，以培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和表達(dá)能力。通過(guò)提問(wèn)學(xué)生、課堂討論、課堂測(cè)驗(yàn)和學(xué)生上講臺(tái)做題，及時(shí)反饋學(xué)生接受知識(shí)的情況，從而進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段，提高課堂教學(xué)效率。

3 提高教學(xué)效果

對(duì)于控制系統(tǒng)性能分析以圖解法為主，以往需花較多時(shí)間繪制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)曲線，現(xiàn)用MATLAB強(qiáng)大的計(jì)算功能，能輕而易舉的繪制系統(tǒng)的曲線，并能動(dòng)態(tài)的演示這些曲線，使學(xué)生深刻理解所學(xué)內(nèi)容，提高聽(tīng)課效率。對(duì)于課堂布置的課后作業(yè)題，學(xué)生做完后也可用MATLAB編程檢查對(duì)錯(cuò)，可以提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。MATLAB語(yǔ)言作為一種基本工具與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，用于控制系統(tǒng)的建模、計(jì)算、分析、設(shè)計(jì)和仿真，使理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的效果、效率顯著提高。調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性同時(shí)也掌握了MATLAB軟件的編程和使用方法，從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)，搭建自己設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)模型，分析系統(tǒng)性能，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和分析系統(tǒng)的能力。

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