《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真》課程實驗教學(xué)大綱

《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真》實驗教學(xué)大綱TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、課程簡介2\o"CurrentDocument"二、課程實驗教學(xué)的目的、任務(wù)與要求2\o"CurrentDocument"三、實驗方式與基本要求2\o"CurrentDocument"四、實驗項目設(shè)置2五、教材（講義、指導(dǎo)書）3\o"CurrentDocument"六、實驗報告要求3\o"CurrentDocument"七、考試（考核）方式3八、使用說明錯誤!未定義書簽。\o"CurrentDocument"《控制系統(tǒng)仿真》課程實驗項目14\o"CurrentDocument"《控制系統(tǒng)仿真》課程實驗項目25\o"CurrentDocument"《控制系統(tǒng)仿真》課程實驗項目36\o"CurrentDocument"《控制系統(tǒng)仿真》課程實驗項目47\o"CurrentDocument"《控制系統(tǒng)仿真》課程實驗項目58\o"CurrentDocument"《控制系統(tǒng)仿真》課程實驗項目69\o"CurrentDocument"課程設(shè)計教學(xué)大綱10課程設(shè)計教學(xué)大綱實踐環(huán)節(jié)名稱：控制系統(tǒng)仿真課程設(shè)計英文名稱：Controlsystemsimulationcuoriculunidesign學(xué)時：US適用學(xué)期：第5學(xué)期學(xué)分：地點：一、教學(xué)目的和任務(wù)1、培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練綜合運用經(jīng)典控制理論和相關(guān)課程知識的能力。2、掌握自動控制原理中各種補償（校正）裝置的作用及用法，根據(jù)不同的系統(tǒng)性能指標(biāo)要求進行合理的系統(tǒng)設(shè)計，并調(diào)試滿足系統(tǒng)的指標(biāo)。3、學(xué)會使用MATLAB語言及Simulink動態(tài)仿真工具進行系統(tǒng)仿真與調(diào)試。4、鍛煉獨立思考和動手解決控制系統(tǒng)實際問題的能力。二、課程設(shè)計內(nèi)容和基本要求給定幾組選題，學(xué)生選擇其中一至二道題做。題目主要內(nèi)容是基于線性控制的建模及仿真、圖形可視化、編寫相關(guān)的M函數(shù)文件。要求所有結(jié)論必須上機調(diào)試通過，有正確的仿真結(jié)果。三、課程設(shè)計方式與安排課程設(shè)計時間為一周。每2?3位同學(xué)分為一組。1、周一：各小組通過查詢資料，確定一個課程設(shè)計題目。2、周二至周三：按照課程設(shè)計題目要求，完成規(guī)定任務(wù)。3、周四：各小組推薦一名同學(xué)答辯。4、周五：完成課程設(shè)計報告并上交，設(shè)計報告內(nèi)容包括：設(shè)計任務(wù)、設(shè)計過程、仿真結(jié)果及分析。附錄應(yīng)包括仿真框圖和MATLAB程序。四、課程設(shè)計報告1、課程設(shè)計報告的主要內(nèi)容：要求有目錄、正文（包括設(shè)計思想、設(shè)計步驟、調(diào)試過程、源代碼及仿真框圖）、心得體會、參考文獻。2、課程設(shè)計報告編寫的基本要求：書寫整齊、格式規(guī)范、圖表清楚。五、成績考核與評定1、平時出勤、表現(xiàn)30%2、課程設(shè)計報告40%3、答辯30%六、與其它課程的聯(lián)系七、教材及參考書：《控制系統(tǒng)仿真課程設(shè)計指導(dǎo)書》、《MATLAB實用教程》第三版12課程名稱：MATLAB與控制系統(tǒng)仿真課程編號：056226英文名稱：MATLABandControlSystemSimulation課程性質(zhì)：獨立設(shè)課課程屬性：專業(yè)限選課應(yīng)開學(xué)期：第6學(xué)期學(xué)時學(xué)分：課程總學(xué)時一-40,其中實驗學(xué)時一-16。課程總學(xué)分一-2.5學(xué)生類別：本科生適用專業(yè)：自動化、電氣工程及其自動化先修課程：電路、自動控制原理等課程一、課程簡介計算機仿真技術(shù)是一門利用計算機軟件模擬實際環(huán)境進行科學(xué)試驗的技術(shù)。目前已經(jīng)成為工科學(xué)生必須掌握的基本理論，也是他們必須會使用的一種技術(shù)手段。《控制系統(tǒng)仿真》課程是培養(yǎng)現(xiàn)代電子技術(shù)應(yīng)用類專業(yè)人才的重要技術(shù)課程。二、課程實驗教學(xué)的目的、任務(wù)與要求通過本實驗課程的學(xué)習(xí)，將使學(xué)生在課堂理論課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進一步加深對理論知識的理解,加深學(xué)生對控制科學(xué)所涉及的理論和方法的理解；加深學(xué)生對計算機輔助設(shè)計與分析方法的理解；注重理論與實際相結(jié)合，注重激勵學(xué)生在系統(tǒng)程序設(shè)計方面的創(chuàng)新精神；培養(yǎng)正規(guī)系統(tǒng)程序設(shè)計的能力。三、實驗方式與基本要求實驗方式：學(xué)生一人一機，獨立實驗?；疽螅簩嶒炃埃瑢W(xué)生要認(rèn)真預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書，了解實驗?zāi)康暮蛯嶒瀮?nèi)容；實驗口寸，要認(rèn)真上機,做好記錄；實驗后，按要求編寫實驗報告。四、實驗項目設(shè)置注哭的iL麻2.驗淀3,綜鈉設(shè)市噴5.其他匏掇4L擷吻專蜃監(jiān).專04其￡；契獺：L必修2遢笏3.其S序號實驗編號實驗項目名稱實驗內(nèi)容提要實驗時數(shù)實驗類型實驗類別實驗要求每組人數(shù)101熟悉MATLAB開發(fā)環(huán)境掌握MATLAB基本命令2紿劄必修1202MATLAB數(shù)據(jù)可視化熟練掌握MATLAB基本繪圖方法2必修1303MATLAB符號運算掌握MATLAB符號運算、符號方程2專業(yè)必修14041ATLAB程序設(shè)計及m文件編寫MATLAB程序調(diào)試、函數(shù)編寫調(diào)用2必修1505Simulink建模與仿真SIMULINK建模應(yīng)用2綜^必修1606線性控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計戔性控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析等方法2必修1合計12五、教材（講義、指導(dǎo)書）：《控制系統(tǒng)仿真實驗指導(dǎo)書》參考書：《MATLAB實用教程》第二版，鄭阿奇編，電子工業(yè)出版社出版社，出版時間2012-1六、實驗報告要求每個實驗均按統(tǒng)一格式編寫實驗報告。七、考試（考核）方式課程設(shè)計或上機做實驗考試《控制系統(tǒng)仿真》課程實驗項目1一'實驗項目名稱及實驗項目編號熟悉MATLAB開發(fā)環(huán)境，01二'課程名稱及課程編號控制系統(tǒng)仿真，055307三、實驗?zāi)康耐ㄟ^本實驗使學(xué)生熟悉MATLAB軟件開發(fā)環(huán)境。四'實驗原理本實驗是上機操作實驗。運行MATLAB軟件，進入開發(fā)環(huán)境，熟悉基本菜單和命令行操作。五'實驗內(nèi)容1、熟悉MATLAB的開發(fā)環(huán)境，掌握常用菜單的使用方法。2、熟悉MATLAB工作界面的多個常用窗口包括命令窗口、歷史命令窗口、當(dāng)前工作目錄窗口、工作空間瀏覽器窗口、變量編輯窗口和M文件編輯調(diào)試窗口等。3、了解MATLAB的命令格式。4、學(xué)會使用MATLAB幫助。六、實驗方法與步驟.啟動MATLAB,查看各個窗口布局和功能.運行常用的MATLAB命令和基本的向量運算.啟動help界面，掌握demo運用。七、實驗要求.寫實驗報告具體的要求與規(guī)范格式：要求寫出詳細(xì)實驗步驟，各種命令運行結(jié)果。出現(xiàn)的錯誤提示要認(rèn)真記錄，找到錯誤原因及改正措施。.實驗考核評價要求：書寫整齊，步驟清楚，篇幅適當(dāng)。八、場地、設(shè)備與器材計算機機房?！犊刂葡到y(tǒng)仿真》課程實驗項目2一、實驗項目名稱及實驗項目編號MATLAB數(shù)據(jù)可視化，02二'課程名稱及課程編號控制系統(tǒng)仿真，055307三、實驗?zāi)康耐ㄟ^本實驗使學(xué)生熟悉MATLAB數(shù)據(jù)可視化方法。四'實驗原理本實驗是上機操作實驗。利用MATLAB內(nèi)部繪圖命令，掌握繪制一維曲線及二維圖形、三維可視化曲面等方法。五、實驗內(nèi)容1、熟練掌握最基本的二維繪圖函數(shù)plot。2、掌握在圖形中添加文字等修飾。3、掌握圖形窗口的功能。4、掌握子圖的繪制方法。六、實驗方法與步驟.使用plot函數(shù)繪制曲線.設(shè)置坐標(biāo)軸和分隔線.添加圖形文字標(biāo)注.使用鼠標(biāo)獲取圖形中的數(shù)據(jù).使用圖形窗口.在同一個窗口分別繪制子圖.繪制特殊圖形七'實驗要求.寫實驗報告具體的要求與規(guī)范格式：要求寫出詳細(xì)實驗步驟，各種命令運行結(jié)果。出現(xiàn)的錯誤提示要認(rèn)真記錄，找到錯誤原因及改正措施。.實驗考核評價要求：書寫整齊，步驟清楚，篇幅適當(dāng)。八、場地、設(shè)備與器材：計算機機房?！犊刂葡到y(tǒng)仿真》課程實驗項目3一'實驗項目名稱及實驗項目編號MATLAB符號運算，03二'課程名稱及課程編號控制系統(tǒng)仿真，055307三、實驗?zāi)康耐ㄟ^本實驗使學(xué)生熟悉MATLAB符號運算、符號方程解法。四'實驗原理本實驗是上機操作實驗。符號運算與普通MATLAB運算是有區(qū)別的，符號運算是MATLAB五大功能之一。五、實驗內(nèi)容1、熟悉MATLAB的符號表達(dá)式的創(chuàng)建和運算。2、掌握符號表達(dá)式的微積分運算。六、實驗方法與步驟.創(chuàng)建符號常量和變量.創(chuàng)建符號矩陣.符號表達(dá)式創(chuàng)建與化簡。.運用符號表達(dá)式實現(xiàn)極限的運算。.實現(xiàn)符號表達(dá)式微積分運算。七、實驗要求.寫實驗報告具體的要求與規(guī)范格式：要求寫出詳細(xì)實驗步驟，各種命令運行結(jié)果。出現(xiàn)的錯誤提示要認(rèn)真記錄，找到錯誤原因及改正措施。.實驗考核評價要求：書寫整齊，步驟清楚，篇幅適當(dāng)。八、場地、設(shè)備與器材計算機機房。《控制系統(tǒng)仿真》課程實驗項目4一'實驗項目名稱及實驗項目編號MATLAB程序設(shè)計及M文件編寫，04二'課程名稱及課程編號控制系統(tǒng)仿真，055307三、實驗?zāi)康耐ㄟ^本實驗使學(xué)生熟悉MATLAB程序設(shè)計及M文件編寫調(diào)試方法。四'實驗原理本實驗是上機操作實驗。在MATLAB環(huán)境下進行程序設(shè)計不同于其他高級程序設(shè)計語言，往往程序執(zhí)行的效率要考慮。編輯并調(diào)試M文件和M函數(shù)。五、實驗內(nèi)容1、使用函數(shù)調(diào)用并調(diào)試程序。2、使用M腳本和M函數(shù)文件。六、實驗方法與步驟.打開M文件編輯/調(diào)試器窗口.編寫M函數(shù)文件.添加主函數(shù)。.調(diào)試程序：單步執(zhí)行，單步運行進函數(shù)、設(shè)置斷點調(diào)試、cell調(diào)試.創(chuàng)建M腳本文件七、實驗要求.寫實驗報告具體的要求與規(guī)范格式：要求寫出詳細(xì)實驗步驟，各種命令運行結(jié)果。出現(xiàn)的錯誤提示要認(rèn)真記錄，找到錯誤原因及改正措施。.實驗考核評價要求：書寫整齊，步驟清楚，篇幅適當(dāng)。八、場地、設(shè)備與器材計算機機房?！犊刂葡到y(tǒng)仿真》課程實驗項目5一'實驗項目名稱及實驗項目編號Simulink建模與仿真,05二'課程名稱及課程編號控制系統(tǒng)仿真，055307三、實驗?zāi)康耐ㄟ^本實驗使學(xué)生熟悉Simulink建模仿真環(huán)境。四'實驗原理本實驗是上機操作實驗。Simulink是MATLAB的五大功能之一，采用交互式圖形化建模方式進行系統(tǒng)仿真，實現(xiàn)可視化結(jié)果顯示。五、實驗內(nèi)容1、熟悉Simulink的工作環(huán)境，掌握模型的創(chuàng)建方法2、掌握模塊參數(shù)的設(shè)置和常用模塊的使用3、掌握模型結(jié)構(gòu)的參數(shù)化4、創(chuàng)建子系統(tǒng)并封裝系統(tǒng)六、實驗方法與步驟.打開Simulink的工作環(huán)境.創(chuàng)建Simulink模型：添加模塊、添加信號線、設(shè)置模塊參數(shù)、仿真運行。.封裝子系統(tǒng)。七、實驗要求.寫實驗報告具體的要求與規(guī)范格式：要求寫出詳細(xì)實驗步驟，各種命令運行結(jié)果。出現(xiàn)的錯誤提示要認(rèn)真記錄，找到錯誤原因及改正措施。.實驗考核評價要求：書寫整齊，步驟清楚，篇幅適當(dāng)。、場地、設(shè)備與器材計算機機房?！犊刂葡到y(tǒng)仿真》課程實驗項目6一'實驗項目名稱及實驗項目編號線性控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計，06二'課程名稱及課程編號控制系統(tǒng)仿真，055307三、實驗?zāi)康耐ㄟ^本實驗使學(xué)生熟悉線性控制系統(tǒng)的MATLAB分析方法。四'實驗原理本實驗是上機操作實驗。MATLAB是多個工具箱的集合，最初是由控制系統(tǒng)工具箱發(fā)展起來的。因此要了解控制系統(tǒng)的MATLAB分析和設(shè)計方法，并結(jié)合Si