MATLAB與系統(tǒng)仿真課程教學大綱

《MATLAB與系統(tǒng)仿真》課程教學大綱課程性質、任務及適用專業(yè)課程性質專業(yè)必修課。教學任務本課程是電類專業(yè)的一門重要專業(yè)課。它是研究Matlab語言的程序設計及其在其它學科仿真上的應用的一門學科。通過本課程的學習，本課程要求學生掌握Matlab的數(shù)據(jù)類型、矩陣輸入和操作方法、語法結構、函數(shù)的使用以及二維、三維繪圖功能，并能夠熟練地將Matlab應用于學習中，解決相關課程中的復雜的數(shù)學計算問題。以便為后續(xù)多門課程使用該語言奠定基礎。適用專業(yè)電氣工程及其自動化專業(yè)本科生。課程教學基本內容、基本要求及學時分配基本內容及基本要求(含章節(jié)的重點、難點等)講授部分：第一章Matlab基礎（４學時）本章主要介紹Matlab軟件的發(fā)展歷史、MATLAB的基本情況及學習Matlab的意義。并熟悉Matlab的基本功能、運行環(huán)境。通過本章學習，要求學生：了解Matlab的功能和特點，對Matlab軟件有基本的認識；熟悉Matlab的菜單、工具欄和通用操作界面，掌握Matlab幫助文件的使用；掌握Matlab的環(huán)境設置及Matlab中常用標點符號的功能。重點：Matlab的菜單、工具欄、通用操作界面和幫助文件的使用；Matlab的環(huán)境設置及Matlab中常用標點符號的功能。難點：Matlab的菜單、工具欄和通用操作界面；Matlab幫助文件的使用。第二章數(shù)據(jù)結構及其運算（４學時）本章主要介紹Matlab的變量和數(shù)據(jù)的基本計算方法，討論矩陣的建立、矩陣元素的輸入與提?。欢囗検降那笾?、求根和部分分式展開及多項式的乘除法和微積分等內容。通過本章學習，要求學生：了解Matlab的數(shù)據(jù)類型；掌握矩陣的建立、矩陣元素的輸入與提取，矩陣的計算；掌握多項式的求值、求根和部分分式展開的方法及多項式的乘除法和微積分；熟悉元胞數(shù)組和結構數(shù)組的建立與使用。重點：矩陣的建立、矩陣元素的輸入與提取，矩陣的計算；多項式的求值、求根和部分分式展開的方法及多項式的乘除法和微積分。難點：矩陣的建立、矩陣元素的輸入與提取，矩陣的計算；元胞數(shù)組和結構數(shù)組的建立與使用。第三章數(shù)據(jù)的可視化（４學時）本章主要介紹Matlab二維曲線的繪制，三維圖形的繪制，特殊圖形的繪制，對話框，用戶圖形界面設計等內容。通過本章學習，要求學生：掌握Matlab的基本繪圖命令及繪制曲線的一般方法；理解交互式圖形命令，立體圖形與圖軸的控制，圖形對象屬性的獲取和設置；掌握用戶圖形界面設計的一般方法；了解特殊圖形的繪制及圖形窗口的功能重點：用戶圖形界面設計的一般方法。難點：交互式圖形命令，立體圖形與圖軸的控制，圖形對象屬性的獲取和設置；用戶圖形界面設計的一般方法。第四章Matlab程序設計（４學時）本章主要介紹Matlab程序流程控制、M函數(shù)文件的設計及意義、函數(shù)調用和參數(shù)傳遞等內容。通過本章學習，要求學生：掌握M文本編輯器的使用、流程控制語句的功能與使用；掌握M函數(shù)的設計、函數(shù)調用與參數(shù)傳遞；了解M文件性能優(yōu)化與加速及得用泛函命令進行數(shù)值分析的方法。重點：掌握M文本編輯器的使用、流程控制語句的功能與使用；掌握M函數(shù)的設計、函數(shù)調用與參數(shù)傳遞。難點：掌握M函數(shù)的設計、函數(shù)調用與參數(shù)傳遞。第五章數(shù)值計算（２學時）本章主要介紹數(shù)值計算中的線性代數(shù)的各種分解計算、函數(shù)分析、數(shù)據(jù)擬合、插值和樣條和常微分方程的數(shù)值解。通過本章學習，要求學生：掌握矩陣分解方法，掌握數(shù)據(jù)擬合、插值和樣條。重點：掌握數(shù)據(jù)擬合、插值和樣條。難點：掌握數(shù)據(jù)擬合、插值和樣條。第六章Matlab的符號計算（２學時）本章主要介紹符號表達式的建立，符號表達式的代數(shù)運算、符號表達式的化簡、符號表達式的替換、符號極限、微積分和級數(shù)求和、符號方程求解和符號積分變換等內容。通過本章學習，要求學生：掌握符號變量和符號表達式的創(chuàng)建；掌握符號表達式的代數(shù)運算、符號對象與數(shù)值對象的轉換、符號表達式的化簡和替換；掌握符號極限、符號微分和級數(shù)求和；了解符號方程的求解及符號函數(shù)的可視化。重點：符號表達式的代數(shù)運算、符號對象與數(shù)值對象的轉換、符號表達式的化簡和替換。難點：符號表達式代數(shù)運算、符號對象與數(shù)值對象的轉換、符號表達式的化簡和替換。第七章Simulink仿真環(huán)境（４學時）本章主要介紹Simulink模型建立、復雜系統(tǒng)仿真與分析、子系統(tǒng)與封裝等內容。通過本章學習，要求學生：掌握Simulink文件操作和模型窗口界面的操作和系統(tǒng)的仿真與分析；掌握建立子系統(tǒng)的方法、條件執(zhí)行子系統(tǒng)的使用和子系統(tǒng)的封裝；了解以Simulink為基礎的模塊工具箱。重點：掌握Simulink文件操作和模型窗口界面的操作和系統(tǒng)的仿真與分析；掌握建立子系統(tǒng)的方法、條件執(zhí)行子系統(tǒng)的使用和子系統(tǒng)的封裝。難點：掌握建立子系統(tǒng)的方法、條件執(zhí)行子系統(tǒng)的使用和子系統(tǒng)的封裝。實驗教學部分（1２學時）各實驗結合各章內容，在相應的理論教學進行完后開出。通過實驗，要求學生：使學生掌握Matlab在線幫助功能的使用、熟悉Matlab運行環(huán)境和Matlab語言的主要特點。掌握Matlab語言的基本語法規(guī)則及基本操作命令的使用。掌握應用Matlab實現(xiàn)二維和三維圖形的繪制方法。學會M文件的建立和使用方法。具有使用Matlab語言編程和調試的能力。掌握Simulink的使用。掌握Matlab在控制系統(tǒng)中的應用。基本實驗內容（各實驗均為2學時）：實驗一Matlab程序集成環(huán)境使用與基本操作命令練習實驗二Matlab數(shù)據(jù)結構及其運算練習實驗三Matlab圖形系統(tǒng)練習實驗四Matlab數(shù)值計算與程序設計練習實驗五Simulink基本操作練習實驗六Matlab應用實驗練習（二）學時分配表序號內容學時講授實驗習題課小計1第一章Matlab基礎422數(shù)據(jù)結構及其運算423數(shù)據(jù)的可視化424第四章M文件和程序設計425第五章數(shù)值計算226第六章符號計算27第七章Simulink仿真環(huán)境42合計241236課程內容的重點、難點（指從整個課程看其重點、難點內容）教學重點變量與數(shù)據(jù)，矩陣和數(shù)組，多項式求值、求根和部分分式展開，多項式的乘除法，多項式的擬合與插值；符號表達式的建立與代數(shù)運算，符號表達式的操作與轉換；二維曲線的繪制，三維圖形的繪制，特殊圖形的繪制，對話框，用戶圖形界面設計；程序流程控制，函數(shù)調用和參數(shù)傳遞；Simulink文件操作與模型創(chuàng)建，子系統(tǒng)與封裝；教學難點矩陣和數(shù)組運算，多項式求值、求根和部分分式展開，多項式的微積分，多項式的擬合與插值；符號表達式的代數(shù)運算，符號極限、符號微分、符號積分和符號級數(shù)，交互式圖形命令，立體圖形與圖軸的控制，特殊圖形的繪制，圖形對象屬性的獲取和設置；流程控制語句，函數(shù)調用和參數(shù)傳遞；Simulink文件操作與模型創(chuàng)建，條件執(zhí)行子系統(tǒng)與封裝；教學方式與考核教學方式本課程完整的教學過程包括：理論教學、實驗上機練習兩部分；上機練習的內容緊密配合理論教學內容；考核方法平時成績(含上課出勤、課題提問與測試等)，實驗成績，期末考試成績。成績評定方法平時成績10%（點名+課堂表現(xiàn)）+實驗30%+期末考試60%。推薦教材和參考書推薦教材：王海英.控制系統(tǒng)的Matlab仿真與設計.北京：高等教育出版社，2009鄭阿奇主編.Matl