matlab在机电类专业课教学中的应用

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MATLAB在电机教学中的应用

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题的求解和仿真更具有简洁性和直观性。将ＭＡＬＢＴＡ应用于电机教学中．利用其电力系统仿真工具箱提供
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参考文献：
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个新的波形．波形是原本的两倍。音乐分为背景声该将
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Matlab在_电机与拖动_教学中的应用_陆华才

2009年第25期科技信息SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION 0．引言《电机与拖动》是《电机学》、《电力拖动》和《微特电机》等课程的有机结合，主要论述各类电机的基本原理与特性，以及利用电动机作为原动机来拖动生产机械按人们规定的要求进行运动的基本理论，是工业自动化类专业必须掌握的一门技术基础课。

它涉及电磁学、动力学及数学等多门学科，概念多、理论性强和工程实践联系密切。

用传统的课堂讲授方式来讲授这门课存在许多困难，例如难以用清晰的各种波形、图形来讲授诸如旋转磁场、绕组结构等问题。

尽管目前借助于多媒体教学，可以运用一些图片解决部分教学困难，但无法让学生了解电机及其拖动系统运行过程中各种参数的变化。

而Matlab/Simulink 软件作为一款强大动态仿真工具，能够使本课程教学更加形象，可以加深学生对理论知识的理解和深化，提高学生的学习兴趣。

本文介绍了Matlab/Simulink 在《电机与拖动》教学中的应用，并用实例阐述了Matlab 在《电机与拖动》教学中的重要作用。

1．Matlab 仿真工具Matlab 是MathWorks 公司开发的用于数学计算的工具软件。

Simulink 是Matlab 最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。

在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。

Simulink 是Matlab 中的一种可视化仿真工具，是一种基于Matlab 的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点。

被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。

Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。

MATLAB在《自动控制原理与系统》教学中的应用4页word文档

MATLAB在《自动控制原理与系统》教学中的应用《自动控制原理与系统》是电气自动化专业的主干课程之一。

它主要以自动控制理论作为系统分析的工具,以系统分析作为应用案例,研究自动控制系统的模型建立、性能分析和系统调试的基础理论与相关技术。

该课程涉及知识面广,信息量大,而且理论性和实践性较强,抽象概念及分析方法较多。

如果采用传统的教学方式,一方面教师需要花费大量时间在黑板上绘图、计算;另一方面,学生理解和接授知识会感觉枯燥难懂。

随着计算机的普及,多媒体教学手段的使用已非常普遍。

PowerPoint 功能强大,实用性强,操作简单,能够根据学生的学习进度进行交互式教学,克服了以往课堂教学的局限性,在很多学科教学中取得了良好的效果。

但是,《自动控制原理与系统》课程理论抽象且工程应用性强,学生学习该课程需要理论联系实际。

如果采用常规的多媒体教学手段,学生虽然在课堂上获得的信息量增加了,但对教学内容反而难以及时进行有效消化理解。

在强调面向实际、面向应用的高职教育中,亟需寻找一种简捷易行、方便直观的新型教学方式来弥补传统教学方式的不足。

针对该课程的特点、高职学生的基础及培养目标,在课程教学过程中,采用MATLAB 仿真软件进行辅助教学, 便于将抽象的理论知识形象化,可有效扩充教学信息,增加吸引力,有助于提高学生的学习兴趣。

MATLAB软件简介MATLAB是美国Math Works公司于1982年推出的可视化软件。

它集完善的数值分析、强大的矩阵计算、复杂的信号处理和完美的图形处理等功能于一体,构成一个方便实用的用户环境,方便进行科学分析和工程计算。

它所提供的可视化动态仿真软件包――SIMULINK,可实现动态系统建模、仿真与分析,具有直观、方便、灵活等优点。

应用MATLAB / SIMULINK对系统进行建模、仿真与分析,简单方便,只需要在模型窗口中使用鼠标拖放选定的功能模块并用信号线将之连结起来,不需要编写任何程序代码,就可以实现系统仿真。

MATLAB 在机电专业教学中的应用共4页word资料

MATLAB 在机电专业教学中的应用0.引言探讨基于MATLAB的图形用户设计与开发功能， MATLAB已经广泛用于课程教学之中，成为这些课程进行虚拟实验的有效工具。

在控制、图像处理、信号处理及科学计算等领域中，都被广泛地应用，已经被认可为能够有效提高工作效率、改善设计手段的工具软件，掌握了MATLAB就好比掌握了开启本专业领域大门的钥匙。

1. MATLAB简介一种科学计算软件，MATLAB的含义是矩阵实验室，以矩阵为基本编程单元的程序设计语言，具有强大的数值计算功能、图形表达功能及可视化的仿真环境翻。

同时，还具有很好的开放性，用户可以根据自己的需求，利用MATLAB提供的基本工具，灵活地编制和开发自己的程序，开创新的应用2. RLC电路的编程仿真连续系统可以用微分方程来描述，离散系统可以用差分方程来描述。

当系统为无记忆系统时，微分方程或差分方程退化为代数方程。

因此，对系统进行仿真的过程就数学意义而言，就是求解这些微分方程、差分方程或代数方程的过程。

为了对连续系统进行仿真，首先需要建立其数学模型，然后利用计算机求解这些数学模型，从而得出数学模型的数值解。

通常，对连续系统进行计算机仿真的过程是：1) 建立数学模型：就是将物理模型转换为数学模型的过程。

对于电子电路而言，就是利用电路的拓扑、元件的属性，列出网孔方程或节点方程，并简化为标准形式的计算机可求解的一阶微分方程组(即状态方程)的过程。

对于线性时不变系统来说，就是建立其传递函数模型，并简化为计算机易于求解的线性一阶微分方程组(即状态方程)的过程。

而对于一般的系统通常可建模为一组非线性的微分方程组。

2) 选择合适的计算机求解方法求解仿真模型。

不同的微分方程求解算法的精度和适用范围均有所不同。

3) 编写MATLAB仿真程序或建立Simulink模块方框图，调试并运行程序。

4) 得出数值解，即仿真结果，对仿真结果进行分析。

下面举例说明，电路如图1，R=250、500、750 Q，输入信号为阶跃信号e(t)A，输出为电容电压，利用MATLAB编程仿真求解系统在时间t [0，0.05]秒的输出信号波形m1。

Matlab在高职电子电工实验教学中的应用

Matlab在高职电子电工实验教学中的应用摘要：针对电子电工实验教学在高职院校人才培养中的重要性，探索性地将Matlab运用于实验数据处理和实验仿真。

这一方案的实施在很大程度上提高了电子电工实验教学的效率与质量。

关键词：Matlab 数据处理仿真高职教育中,实验教学在实践技能训练中起着举足轻重的作用，是非常重要的教学环节。

学生在实验过程中需要手脑并用，不但培养了动手能力，而且能加深学生对一些抽象概念的理解，提高教学效果。

电子电工实验教学一门非常重要的实践技能课，能进一步促使学生扎实地掌握好电子线路的基本理论，并培养学生在实践生活中运用电工知识的能力，对学生后续课程的学习及毕业后从事相关领域的工作有直接影响。

但由于经费短缺等原因，非电类专业电工电子实验室实验设备不能及时更新，难以满足人才培养目标要求的现象普遍存在。

因此，怎样才能在实验设备简陋的条件下取得好的教学效果，培养合格人才，成为高职教育的研究课题。

Matlab拥有强大的数值处理能力和超强的图像绘制功能。

用该软件处理实验数据，绘制图像，不但操作简单，并且还提高了实验分析精度【1】。

同时MatlAB还拥有专门用于实验仿真的simulink工具箱，在实验设备简陋的条件下，可以用它模拟部分实验以满足教学需要。

而且，仿真实验可以激励学生自主探索，培养创新能力，有利于学生综合素质的提高。

本文以应用matlab数据处理和实验仿真为例，介绍了matlab在电工电子实验中的应用。

1 实验数据处理在电工教学的过程中，常常会遇到数据分析和图形处理等问题。

这类问题的一般处理方法是：先通过实验取得数据，然后用手工绘制图形，再对结果进行分析。

分析过程费时费力，且所得结果不够精确。

如果改用matlab进行数据分析和曲线拟合，就能得到精准的图像。

表（I）是变压器有载输出实验中的一组数据，该实验需要通过这组数据绘出变压器的伏安特性曲线，以了解变压器的输出特性。

现用matlab处理这组实验数据。

Matlab在电子信息科学与技术专业上的应用

Matlab在电子信息科学与技术专业上的应用Matlab在电子信息科学与技术专业中的应用院系：电子与信息科学工程学院专业：电子信息科学与技术班级:电技11-1班姓名：周建华学好：2011021715Matlab在电子信息科学与技术中的应用一、引言本述译将对Matlab和电子信息科学与技术专业进行简单的介绍，然后根据自动化专业所涵盖的几项主要技术，条理清晰地论述Matlab在其应用方面的现状及发展趋势，在论述的过程中，列举matlab在此技术中的应用实例。

二、Matlab的简单介绍MATLAB（矩阵实验室）是MATrix LABoratory的缩写，是一款由美国The MathWorks公司出品的商业数学软件。

MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。

除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外，MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言（包括C，C++和FORTRAN）编写的程序。

三、电子信息科学与技术专业的简单介绍电子信息科学与技术是一个宽口径的专业，包括电子科学技术和信息科学技术与技术两项内容，学习内容涉及电子学、信息技术、计算机三大知识板块，其培养方向有些院校涉及三个方向，如无线通讯、图像传输与处理、信息电子技术等，有的院校则涵盖两个专业方向，如通信与电子系统和信号与信息处理。

总体来说，包括了通信与信息系统、信号与信息处理、信息传输与交换、信息网络、信息处理和信息控制等为主体的各类通信与信息系统。

所涉及的范围则包括电信、广播、电视、雷达、声纳、导航、遥控与遥测、遥感、电子对抗、测量、控制等领域，以及军事和国民经济各部门的各种信息系统。

四、Matlab在自动化各项主要技术中的应用现状和发展趋势1、Matlab在模电技术中的应用现状和发展趋势模电课程是电子信息科学与技术专业的学生所必修的一门专业基础课程，其理论性和实践性很强，电路图及波形图多且复杂、控制理论分析抽象，通常仿真技术在模电技术领域中应用较少。

MATLAB仿真技术在《机械电子学》教学中的应用6页word

MATLAB仿真技术在《机械电子学》教学中的应用引言：机械电子学兴起于上个世纪80年代，是一门交叉性学科，随着现代科技发展逐渐形成的。

机械电子学知识量大，并且机电融合，内容更新快，对实践的要求十分高，所以学生在学习过程中不仅要熟悉掌握各个专业知识和关键技术，还要去理解机械电子学的精髓，掌握机电一体化的理论实践方法，以便能够很好地运用这些技术。

但在实际教学过程中发现，由于各种原因，学生对信息、控制及系统论方面知识比较欠缺，并且由于硬件教学条件的限制，许多机电实验无法正常进行，这给《机械电子学》课程的教学形成了一定的阻碍。

MATLAB作为工程领域最为流行的仿真软件之一，已被广泛应用于信号处理、电路设计与仿真、控制、机械、管理等领域，其提供的图形界面仿真手段――Simulink，使得机电系统的建模与仿真效率得到大大提高[2-3]。

本文就MATLAB在《机械电子学》课程教学中的应用做一些探讨。

一、课程研究内容及难点机械电子学是一个综合的概念，包含了技术和产品两方面的内容，首先是机电一体化技术，其次是机电一体化产品。

机电一体化的原理、技术、设计理论和方法，构成了机械电子学的研究内容。

机电一体化技术是以系统论、控制论和信息论为理论基础和方法论，在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术等现代高新技术群体基础上发展起来的一种高新技术。

概括起来，机电一体化共性关键技术主要有六项：机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术，其基本体系结构如图1所示[4]。

机电一体化产品是富含高新技术的技术密集型产品。

机电一体化为机械产品注入了新的技术，把计算机和电子器件的传感检测、信息处理、自动控制等功能融合到机械装置中去，从而获得了过去只靠一种技术而无法实现的功能和效果，在功能、性能、质量和效率等方面都有高水平的发展。

机电一体化技术应用系统工程的观点和方法来分析、研究机电一体化产品或系统，综合应用各种现代高新技术进行产品设计和开发，通过各种技术的有机结合，实现产品内部各组成部分的合理配置和外部的整体性能最佳。

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i=1 i=1
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（2）利用改进的平方根法或迭代法求解法方程组：
埙
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Σx 埙
埙埙埙i = 1
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┇
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┇
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…
x埙 i埙
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Σ 2m 埙
…
x埙 i埙
Σ 埙
m埙
y x 埙
埙
埙
ii埙
i=1
埙
埙i = 1
埙
得到系数 a0 ，a1 ，…，am 。
具体编程如下 [4]：
function a=least2（x，y，m）
if m>=length（x-1）
disp（’Error’）；
return
end
for i=1：m+1
T（i）=sum（y.*（x.^（i-1）））；
【关键词】机电类专业；matlab 专业课；教学
机电类专业要求的是“机”与“电”的“有机融合”，培养目标应该是在具备一定机械加工和机械设计基础上，能利用计算机、电气控制等知识和手段来控制机电产品[1]。所以机电类专业在专业课程设计上是电气知识体系、机械知识体系及控制知识体系的有机结合。不可否认的是，这些专业课程都具有一定的难度，本文通过将 Matlab 引入这些专业课的课堂教学中，降低教师授课中抽象讲解的难度，激发学生学习的兴趣，并同步提高学生对编程的理解能力。我们以机电类专业课程中的计算方法及自动控制原理为例，讨论 Matlab 如何应用于机电类专业课程教学。
xi ，yi 为已知曲线数据点，求拟合系数 ak （k＝0，1，…n）。
（1 ）计算法方程组的系数矩阵和常数项的各元素
n
n
n
n
Σ Σ Σ Σ 0
2
2m
xi =n， xi ， xi ，…， xi ；
i=1
i=1 i=1
i=1
n
n
n
n
Σ Σ Σ Σ 2
m
yi ， yi xi ， yi xi ，…，埙埙
… 埙
i=1
埙埙埙埙i = 1
a n
埙埙 m＋1 埙
埙0 埙埙
埙埙埙
埙埙
n
埙
Σx a Σy x i
＝ i = 1
；埙
埙埙
埙1 埙埙
埙埙埙
埙埙埙i = 1
i
i
┇ 埙埙埙埙
┇ ┇ 埙埙埙埙
埙埙埙埙
a n
埙埙n 埙埙 n
埙埙埙埙埙
埙，
埙埙埙埙埙
试用最小二乘法分别求一次和二次多项式，使与下列数据相拟合，并比较两条拟合曲线的优劣。
xi
1.36 1.49 1.73 1.81 1.95 2.16 2.28 2.48
yi 14.094 15.096 16.844 17.378 18.435 19.494 20.963 22.495
0
1
n－1
n
最小二乘模型：n 次多项式 g（x）＝a0 x ＋a1 x ＋…an－1 x ＋an x ，已知
for j=1：m+1
S（i，j）=sum（x.^（i+j-2））； %法方程矩阵 end end a=GS（S，T’）；程序的最后一个语句是调用第一章的高斯赛德尔算法，可以让学生有学以致用的感觉，更好的提高学习的兴趣。将具体数据带入并令 m＝1，m＝2，我们可以分别得到一次拟合多项式和二次拟合多项式系数： >> x=[1.36 1.49 1.73 1.81 1.95 2.16 2.28 2.48] ； >> y=[14.094 15.069 16.844 17.378 18.435 19.949 20.963 22.495]； >> a=least2（x，y，1）；一次拟合多项式为：y=3.9189x+7.4624 。 >> a=least2（x，y，2）；二次拟合多项式为：y=5.25x2+6.0209x+0.3763 。比较两条拟合曲线的优劣，直观看公式没什么效果，这时，通过 Matlab 的绘图函数，让学生直观的看到图形的区别，如图 1 所示。程序如下： >> a=1：0.01：3； >> a1=least2（x，y，1）； >> a2=least2（x，y，2）； >> plot（x，y，’*r’）； >> hold on >> plot （a，polyval （rot90 （a1，2），a），’r’，a，polyval （rot90 （a2，2）， a），’g’）； >> legend（’样本点’，’一次拟合曲线’，’二次拟合曲线’）；
1 Matlab 与计算方法的学习
计算方法是一门计算量大、算法多、实践性强的专业课程[2]，该课程可为机电类专业的学生后续的机械设计提供算法基础。传统采用 C 语言进行教学和实验，使得教师和学生很大精力都投入到繁琐的数学运算以及结果的示设计中，对课堂教学的效率以及学生对内容的掌握都有一定的影响。我们将 Matlab 引入这门课程教学中，可以借助 Matlab 强大的图形绘制功能，方便教师的课堂讲解同时激发学生学习的兴趣，以最小二乘法为例 [3]。
ｍａｔｌａｂ在机电类专业课教学中的应用
程昀刘书（山东大学〈威海〉机电与信息工程学院，山东威海 264209）
【摘要】机电类专业的很多专业课程在教师教学及学生学习过程中有一定的难度，本文通过将 matlab 引入这些专业课的教学课堂，降低了教师对专业课程抽象讲解的难度，激发学生自主学习的兴趣，同步提高学生对编程的理解能力。文中以计算方法及自动控制原理专业课为例，说明了 matlab 引入专业课课堂的有效性。
图 1 拟合曲线对比图
同时，Matlab 自带的软件包里是带有类似拟合函数 Polyfit，在完成练习后，将这个拟合函数介绍给大家，包括 Ployfit，Ployval，让学生在实验课的时候，自己进行比对。通过在教学及实验中引入 matlab，使得教师可以在课堂上摒弃繁琐的演算，只关注与算法本身，通过直观的图形结果演示，学生能够加深对算法的理解。同时结合实验中学生自己动手编写程序，能够熟练并掌握算法原理。