基于MATLAB的自动控制原理虚拟实验仿真平台

本文将MATLAB软件引入自动控制原理课程的教学和实验中,通过MATLAB软件提供的控制系统工具箱,可以对线性系统进行模型建立、时域分析、频域分析和根轨迹分析;同时该软件也可以对离散系统时间响应进行分析。通过教学实践表明,基于MATLAB的自动控制原理虚拟实验仿真平台的建立和应用,改革了自动控制原理课程实验教学的形式和内容,培养了学生的兴趣和实践能力,提高了课堂教学

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基于MTA A B的自动控制原理虚拟实验仿真平台 L马向国刘同娟张旭凤 北京物资学院北京 11 4 019

摘要：本文将M T A软件引入自动控制原理课程的教学和实验中，通过M T A软件提供的控制系统工具箱，可以对线性 A LB AL B

系统进行模型建立、时域分析、频域分析和根轨迹分析；同时该软件也可以对离散系统时间响应进行分析。通过教学实践表明，基于M TA的自动控制原理虚拟实验仿真平台的建立和应用，改革了自动控制原理课程实验教学的形式和内容，培 ALB养了学生的兴趣和实践能力，提高了课堂教学的效率。

关键词：M T A;自动控制；仿真 A LB

自动控制原理是自动控制工程、物流设备工程等相关专业的重要的专业基础课，涉及控制系统的模型建立、系统分析、系统设计的基本理论和相关技术。 其特点是概念抽象，数学含量大，计算繁杂，以致学生难于理解。为了改变这一局面，我们利用M T A中 A LB的具有可视化编程能力的图形用户界面、S M L N仿 IU IK真功能和控制系统工具箱中丰富的库函数等，开发了 基于M T A的自动控制原理虚拟实验仿真平台。学 ALB生一旦掌握这门语言，就可以很容易地利用软件的相关命令函数做出所需的各种图形，对自动控制理论课程学习也有极大的促进作用。一

性和非线性系统，因此使一个复杂系统的输入和仿真变得相当简单。 M T A能适合多学科、多部门的要求，其特 A L B点是： () 1以复数矩阵或数组为数据单元进行运算，

可直接处理矩阵或数组。 ()言结构紧凑，内涵丰 2语富，编程效率高，用户使用方便。 () 3强大的绘图功能。用户只需一条或几条语句就可方便地给出复杂的二维、三维图形。()有丰富的内部函数，可直 4含接调用而不需另行编程。如用来求解微分方程或微分方程组的D o v函数、求解线性方程组的S l e函 s le ov 数。 (带有S m l n动态模拟工具及T o b x等 5 )￣ u k i o lo其他功能，可方便地生成模拟模型。() 6便于系统扩充，通过M文件形式，共享C O T A等语言的资、F R R N源。 () 7在涉及复杂算法的仿真中(电气传动控制系如统),弥补了P p c s ie

传递函数的不足。

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M TA简介 A LB

M T A是美国M t W r s ALB a h o k公司开发的科学与工程计算软件。在欧美大学里，诸如应用代数、数理统计、电工电子、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信、动态系统仿真等课程的教科书，都有M T A ALB内容。M T A是攻读学位的大学生、硕士生、博土 ALB生必须掌握的基本工具。在设计研究单位和工业部

二、基于M T A￣虚拟实验仿真平台应 A LB用1线性系统的时域分析 .自动控制系统最基本的问题就是求在输入信号作用下的输出响应，即自动控制系统的时域分析。线性系统的时域分析是以拉氏变换为工具，从传递函数出 发，直接在时间域上研究自动控制系统性能的一种方

门，M L B被认作是进行高效研究和开发的首选软 A A T件工具。尤为重要的是，M T A中提供了可视化动 A LB

态仿真环境——s m¨n,可实现动态系统的直观建 iu k模、仿真与分析，并支持连续、离散及两者混合的线

法。此方法对系统分析结果直接、全面，但计算量较收稿日期：2 0~ 8 0 090—5

大，尤其是对于高阶系统。M T A语言的广泛应用， A LB可以较好地弥补这一不足。 () 1基本时域响应函数。M T A控制系统工具箱 A LB

作者简介：马向国，博士，副教授。%本文系北京物资学院2 0年教育教学改革项目。 09

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