自動(dòng)化類專業(yè)Matlab實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

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一、matlab實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生把理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的重要過程，這里將理論知識(shí)、軟件仿真平臺(tái)和工程式實(shí)驗(yàn)三者結(jié)合起來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)新探索，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐能力的發(fā)展。

1.建立虛擬仿真平臺(tái)

利用Matlab具有可視化編程能力的圖形用戶界面、Simulink仿真功能和控制系統(tǒng)工具箱中豐富的庫函數(shù)等，開發(fā)基于Matlab的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。典型控制系統(tǒng)案例都可以直接在這個(gè)虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真演示。另外利用Matlab提供的圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境GUIDE，可以快速創(chuàng)建圖形用戶界面，這個(gè)界面可以實(shí)時(shí)反映當(dāng)前控制系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，并將運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。將可視化的仿真圖形融入到理論知識(shí)的數(shù)學(xué)運(yùn)算中，作為課程教學(xué)的EDA輔助教學(xué)工具，可以簡(jiǎn)化繁雜的公式運(yùn)算，在動(dòng)態(tài)虛擬仿真中幫助學(xué)生直觀地理解和掌握控制系統(tǒng)的工作原理?；贛atlab開發(fā)的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要分為：操作平臺(tái)和演示平臺(tái)。演示平臺(tái)作為教師解算案例的演示，共享給每個(gè)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)；操作平臺(tái)是教師對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行理論分析和參數(shù)設(shè)置的軟件環(huán)境，也可以作為學(xué)生進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的虛擬環(huán)境。學(xué)生可以獨(dú)立或協(xié)同設(shè)計(jì)，根據(jù)自己對(duì)原理的理解和系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求在操作平臺(tái)上搭建外圍電路，采用不同的控制算法對(duì)控制系統(tǒng)的功能和效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，完成設(shè)計(jì)，最終提交設(shè)計(jì)到演示平臺(tái)，教師在演示平臺(tái)可以實(shí)時(shí)考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的效果，將設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和不足展示給學(xué)生，提高學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的接受程度。

2.協(xié)同工程式實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中，采用小組討論的方式，協(xié)同完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使得組員都能積極參與到實(shí)踐教學(xué)中來，提高學(xué)生掌握Matlab的工程應(yīng)用能力。減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，開展基于工程、項(xiàng)目、設(shè)計(jì)的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，由示范向參與轉(zhuǎn)變，突出以學(xué)生為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，課堂分組討論、課后團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生的工程能力，提高理論知識(shí)的應(yīng)用水平。

（1）課程實(shí)驗(yàn)。以軟、硬件系統(tǒng)平臺(tái)的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主，例如：自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)原理實(shí)驗(yàn)、傳感器實(shí)驗(yàn)、PLC實(shí)驗(yàn)等。

（2）課程設(shè)計(jì)?；谟布?shí)驗(yàn)裝置和Matlab仿真平臺(tái)，分析計(jì)算方法的正確性和硬件裝置運(yùn)行的有效性，比較實(shí)驗(yàn)效果的優(yōu)劣，嘗試探索新的解決方法，比如水箱液位控制實(shí)驗(yàn)、鍋爐內(nèi)膽水溫控制實(shí)驗(yàn)等。

（3）綜合設(shè)計(jì)。學(xué)生組合成一個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，根據(jù)受控對(duì)象的特點(diǎn)和專業(yè)知識(shí)的掌握程度，以最小功能模塊的運(yùn)行參數(shù)和指導(dǎo)教師指定的系統(tǒng)性能指標(biāo)為項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，選擇相應(yīng)性能的模塊進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建，包括傳感器、控制器、執(zhí)行器的設(shè)計(jì)。完成理論分析、Matlab仿真模型建立、硬件設(shè)計(jì)、軟件編寫等實(shí)踐內(nèi)容，最終進(jìn)行功能驗(yàn)證，完成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐。

二、總結(jié)

將Matlab的應(yīng)用深入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，有助于學(xué)生理解和掌握自動(dòng)化專業(yè)核心專業(yè)課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。融合協(xié)同工程式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并應(yīng)用Matlab建立虛擬仿真平臺(tái)，可以極大提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，從單純理論驗(yàn)證進(jìn)化到實(shí)踐應(yīng)用，全方位考核學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握程度和個(gè)體創(chuàng)新效果，收到了良好的教學(xué)效果。

作者：劉政 趙振華 單位：桂林航天工業(yè)學(xué)院