MATLAB在自动控制原理教学中的应用

摘要 MATLAB是专门应用于工程各领域的一种科学计算软件。本文只是运用MATLAB对自动控制原理课程中遇到的一些较为复杂的和抽象的原理及计算，进行教学辅助。这种辅助方式可以使教师在无实验设备的情况下，运用计算机给学生做等效实验，也就是仿真实验。它可以显著的提高教学质量和学生的理解、掌握知识的能力，也可以降低实验的成本。 关键词 MATLAB 自动控制原理 实验室仿真 MATLAB是一种科学计算软件，适用于工程应用各领域的分析设计与复杂计算，它使用方便，输入简捷，运算高效且内容丰富，很容易由用户自行扩展。MATLAB语言比较好学，因为它只有一种数据类型、一个标准的输入输出语句，不用“指针”不需编译，比其他语言少了很多内容。听三四个小时课，上机练几个小时，就可以入门了。学生学习时只需要掌握其中的函数调用，无需像其他语言一样学习更多的内容。所以，学生在使用MATLAB时的重心反而转向了，他要设计分析和计算的工程本身的原理，而不是MATLAB。MATLAB只作为辅助工具，这样就极大的解放了学生的思维，使他们更自由的设计自己的工程，减小了设计的局限性。 MATLAB作为一种语言和计算软件的结合体，目前，没有任何一款软件能与之媲美。 3.1 MATLAB的基本特点 MATLAB语言的特点如下： 3.1.1 起点高 （1） 每个变量代表一个矩阵，从MATLAB名字的来源可知，他以矩阵运算见长。当前的科学计算中，几乎无处不用矩阵运算，这使它的优势得到了充分的体现。在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，它可以有n×m个元素。 （2） 每个元素都看做复数，这个特点在其他语言中是不多见的。 （3） 所有的运算都对矩阵和复数有效，包括加、减、乘、除、函数运算等。 3.1.2 人机界面适合科技人员 （1） MATLAB的语言规则与笔算式相似。MATLAB的程序与科技人员的书写习惯相近，因此，易写易读，易于在科技人员之间交流。 （2） 矩阵的行列式无需定义。要输入一个矩阵，用其他语言时必须先定义矩阵的阶数，而MATLAB则不必有阶数定义语句。输入数据的行列数就决定了它的阶数。 （3） 键入算式立即得结果，无需编译。MATLAB是以解释方式工作的，即它对每条语句解释后立即执行，若有错误也立即做出反映，便于编程者立即改正。这些都大大减轻了编程和调试的工作量。 3.1.3 强大而简易的做图功能 （1） 能根据输入数据自动确定坐标绘图。 （2） 能规定多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等）。 （3） 能绘制三维坐标中的曲线和曲面。 （4） 可设置不同颜色、线型、视角等。 如果数据齐全，通常只需一条命令即可出图。 3.1.4 智能化程度高 （1） 绘图时自动选择最佳坐标，大大方便了用户。 （2） 做数值积分时自动按精度选择步长。 （3） 自动检测和显示程序错误的能力强，易于调试。