2022年MATLAB与系统仿真课程教学大纲 .pdf

MATLAB 与系统仿真 课程教学大纲一、课程性质、任务及适用专业（一）课程性质专业必修课。（二）教学任务本课程是电类专业的一门重要专业课。它是研究Matlab 语言的程序设计及其在其它学科仿真上的应用的一门学科。通过本课程的学习，本课程要求学生掌握Matlab的数据类型、 矩阵输入和操作方法、语法结构、 函数的使用以及二维、三维绘图功能，并能够熟练地将Matlab 应用于学习中，解决相关课程中的复杂的数学计算问题。以便为后续多门课程使用该语言奠定基础。（三）适用专业电气工程及其自动化专业本科生。二、课程教学基本内容、基本要求及学时分配（一）基本内容及基本要求(含章节的重点、难点等) 讲授部分：第一章Matlab 基础（学时）本章主要介绍Matlab 软件的发展历史、MATLAB 的基本情况及学习Matlab 的意义。并熟悉 Matlab 的基本功能、运行环境。通过本章学习，要求学生：了解Matlab 的功能和特点，对Matlab 软件有基本的认识；熟悉Matlab 的菜单、工具栏和通用操作界面，掌握Matlab 帮助文件的使用；掌握Matlab 的环境设置及Matlab 中常用标点符号的功能。重点： Matlab 的菜单、 工具栏、通用操作界面和帮助文件的使用；Matlab 的环境设置及 Matlab 中常用标点符号的功能。难点： Matlab 的菜单、工具栏和通用操作界面；Matlab 帮助文件的使用。第二章数据结构及其运算（学时）本章主要介绍Matlab 的变量和数据的基本计算方法，讨论矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取；多项式的求值、求根和部分分式展开及多项式的乘除法和微积分等内容。通过本章学习，要求学生：了解 Matlab 的数据类型；掌握矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取，矩阵的计算；掌握多项式的求值、求根和部分分式展开的方法及多项式的乘除法和微积分；熟悉元胞数组和结构数组的建立与使用。重点：矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取，矩阵的计算；多项式的求值、求根和部分分式展开的方法及多项式的乘除法和微积分。难点：矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取，矩阵的计算；元胞数组和结构数组的建名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 立与使用。第三章数据的可视化（学时）本章主要介绍Matlab 二维曲线的绘制，三维图形的绘制，特殊图形的绘制，对话框，用户图形界面设计等内容。通过本章学习，要求学生：掌握Matlab 的基本绘图命令及绘制曲线的一般方法；理解交互式图形命令，立体图形与图轴的控制，图形对象属性的获取和设置；掌握用户图形界面设计的一般方法；了解特殊图形的绘制及图形窗口的功能重点：用户图形界面设计的一般方法。难点：交互式图形命令，立体图形与图轴的控制，图形对象属性的获取和设置；用户图形界面设计的一般方法。第四章Matlab 程序设计（学时）本章主要介绍Matlab 程序流程控制、M 函数文件的设计及意义、函数调用和参数传递等内容。通过本章学习，要求学生：掌握M 文本编辑器的使用、流程控制语句的功能与使用；掌握M 函数的设计、函数调用与参数传递；了解M 文件性能优化与加速及得用泛函命令进行数值分析的方法。重点：掌握 M 文本编辑器的使用、流程控制语句的功能与使用；掌握 M 函数的设计、函数调用与参数传递。难点：掌握M 函数的设计、函数调用与参数传递。第五章数值计算（学时）本章主要介绍数值计算中的线性代数的各种分解计算、函数分析、数据拟合、插值和样条和常微分方程的数值解。通过本章学习，要求学生：掌握矩阵分解方法，掌握数据拟合、插值和样条。重点：掌握数据拟合、插值和样条。难点：掌握数据拟合、插值和样条。第六章Matlab 的符号计算（学时）本章主要介绍符号表达式的建立，符号表达式的代数运算、符号表达式的化简、符号表达式的替换、符号极限、微积分和级数求和、符号方程求解和符号积分变换等内容。通过本章学习， 要求学生： 掌握符号变量和符号表达式的创建；掌握符号表达式的代数运算、符号对象与数值对象的转换、符号表达式的化简和替换；掌握符号极限、符号微分和级数求和；了解符号方程的求解及符号函数的可视化。重点：符号表达式的代数运算、符号对象与数值对象的转换、符号表达式的化简和替换。难点：符号表达式代数运算、符号对象与数值对象的转换、符号表达式的化简和替换。第七章Simulink 仿真环境（学时）本章主要介绍Simulink 模型建立、 复杂系统仿真与分析、子系统与封装等内容。通过本章学习，要求学生：掌握 Simulink 文件操作和模型窗口界面的操作和系统的仿真与分析；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 掌握建立子系统的方法、条件执行子系统的使用和子系统的封装；了解以 Simulink 为基础的模块工具箱。重点：掌握 Simulink 文件操作和模型窗口界面的操作和系统的仿真与分析；掌握建立子系统的方法、条件执行子系统的使用和子系统的封装。难点：掌握建立子系统的方法、条件执行子系统的使用和子系统的封装。实验教学部分（1学时）各实验结合各章内容，在相应的理论教学进行完后开出。通过实验，要求学生：使学生掌握Matlab 在线帮助功能的使用、熟悉 Matlab 运行环境和Matlab 语言的主要特点。掌握 Matlab 语言的基本语法规则及基本操作命令的使用。掌握应用 Matlab 实现二维和三维图形的绘制方法。学会 M 文件的建立和使用方法。具有使用Matlab 语言编程和调试的能力。掌握 Simulink 的使用。掌握 Matlab 在控制系统中的应用。基本实验内容（各实验均为2 学时 ） ：实验一Matlab 程序集成环境使用与基本操作命令练习实验二Matlab 数据结构及其运算练习实验三Matlab 图形系统练习实验四Matlab 数值计算与程序设计练习实验五Simulink 基本操作练习实验六Matlab 应用实验练习（二）学时分配表序号内容学时讲授实验习题课小计1 第一章Matlab 基础4 2 2 第二章数据结构及其运算4 2 3 第三章数据的可视化4 2 4 第四章M 文件和程序设计4 2 5 第五章数值计算2 2 6 第六章符号计算2 7 第七章Simulink 仿真环境4 2 合计24 12 36 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 三、课程内容的重点、难点（ 指从整个课程看其重点、难点内容）（一）教学重点1、 变量与数据，2、 矩阵和数组，3、 多项式求值、求根和部分分式展开，4、 多项式的乘除法，5、 多项式的拟合与插值；6、 符号表达式的建立与代数运算，7、 符号表达式的操作与转换；8、 二维曲线的绘制，三维图形的绘制，9、 特殊图形的绘制，10、 对话框，用户图形界面设计；11、 程序流程控制，函数调用和参数传递；12、 Simulink文件操作与模型创建，子系统与封装；（二）教学难点1、 矩阵和数组运算，2、 多项式求值、求根和部分分式展开，3、 多项式的微积分，4、 多项式的拟合与插值；5、 符号表达式的代数运算，6、 符号极限、符号微分、符号积分和符号级数，7、 交互式图形命令，立体图形与图轴的控制，8、 特殊图形的绘制，图形对象属性的获取和设置；9、 流程控制语句，函数调用和参数传递；10、 Simulink文件操作与模型创建，条件执行子系统与封装；四、教学方式与考核1.教学方式本课程完整的教学过程包括：理论教学、实验上机练习两部分；上机练习的内容紧密配合理论教学内容；2.考核方法平时成绩 (含上课出勤、课题提问与测试等)，实验成绩，期末考试成绩。3.成绩评定方法平时成绩10%（点名 +课堂表现） +实验 30%+期末考试60%。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 五、推荐教材和参考书1 推荐教材：王海英 . 控制系统的Matlab 仿真与设计 . 北京：高等教育出版社，2009 郑阿奇主编 . Matlab 实用教程（第2 版） .北京：电子工业出版社，2007 2推荐参考书：吴晓燕主编 . Matlab 在自动控制中的应用. 西安：西安电子科技大学出版社，2006 飞思科技新产品中心主编. Matlab7 基础提高 . 北京： 电子工业出版社，2005 张德喜主编 . Matlab 语言程序设计教程. 北京：中国铁道出版社，2006 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -