MATLAB教学实验大纲2017

MATLAB应用课程实验教学大纲

课程名称：《MATLAB应用》课程编码：060132010

课程类别：专业课课程性质：必修课

适用专业：自动化专业

适用教学计划版本：自动化专业2017版教学计划

课程总学时：40

实验（上机）计划学时： 8

开课单位：自动化与电气工程学院

一、大纲编写依据

1．自动化专业2017教学计划；

2．自动化专业《MATLAB应用》理论教学大纲对实验环节的要求；

3．近年来《MATLAB应用》实验教学经验。

二、实验课程地位及相关课程的联系

1．《MATLAB应用》是自动化专业重要的专业基础课程；

2．本实验项目是《MATLAB应用》课程综合知识的运用；

3．本实验是一门实践性很强的课程，在计算机行业里应用非常广泛，通过上机实验，不仅巩固学生在课堂上所学的知识，加深对MATLAB编程的理解，更重要的是通过实验题目，提高学生的动手能力，增强学生就业的竞争力；

4．本实验为后续的毕业设计具有指导意义。

三、本课程实验目的和任务

MATLAB语言是信息科学与技术平台必修课程，注重锻炼学生的数学建模、分析能力等所需的基础知识和基本能力。MATLAB是一种以数值计算和数据图示为主的计算机软件，并包含适应多个学科的专业软件包，以及完善程序开发功能。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。上机操作是本课程重要的教学环节，学生只有通过上机实习，才能领会MATLAB中众多功能，才能达到熟练应用的程度。

四、教学方法、教学形式、教学手段的特色

1. 教学方法：采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力，让

学生通过上机实践加深对所学知识的理解。

2. 教学形式：每次上实验课以一个专业的一个班级为单位，每个学生使用一台计算机，

独立进行程序设计。

3. 教学手段：每次实验课结束前实验教师布置下次课的任务，要求学生预习，实验课

上讲授的内容必须精简，要将绝大部分的时间留给学生上机实践，对每位学生提出的问题

进行单独辅导和解答而不占用其他学生的时间，对每位学生的实验完成情况及时跟踪和记

录。

五、实验内容和学时分配

序号实验名称

实验要求

实验类型学时分配

每组人数

备注必做选做

1 MATLAB语言基础知

识实验

√设计 2 1

2 MATLAB的模型与转

换实验

√设计 2 1

3 基于MATLAB的控制

系统分析实验

√设计 2 1

4

Simulink仿真技术

应用

√设计 2 1

实验一、MATLAB语言基础知识实验

1．实验目的:通过使用MATLAB软件，熟悉MATLAB语言并进行基础编程操作。

2．实验内容:

（1）用MATLAB语言实现分段函数

y = f(x) =

求x=2.5时的值并画出曲线

（2）使用magic函数生成A矩阵，将其偶数行提取出来赋值给B矩阵求B矩阵的秩和迹。（3）z=a(x-1)^2+b(y-1)^2要求用mesh画图

3．实验要求:

（1）上机前复习理论课关于MATLAB基本环境实验设计的授课内容，加深对该知识的理解。（2）上机过程中必须独立完成实验所要求的实验内容，认真填写实验报告，实验报告中的

内容不允许相互抄袭。

（3）本实验要求必作。

4.主要仪器设备：计算机40台

实验二、MATLAB的模型与转换实验

1．实验目的: 通过使用MATLAB软件，熟悉并掌握基于MATLAB的连续和离散数学模型，并进行相互转换。

2．实验内容:

（1）双输入双输出系统的状态方程表示为：

A = [2.25 -5 -1.25 -0.5; 2.25 -4.25 -1.25 -0.25; 0.25 -0.5 -1.25 -1; 1.25 -1.75 -0.25 -0.75],

B = [4 6; 2 4; 2 2; 0 2],

C = [0 0 0 1;0 2 0 2]，试将该模型输入到MATLAB空间，并得到该模型相应传递函数矩阵。若选择采样周期为T = 0.1s，求出离散化后的状态模型和传递函数矩阵模型，对该模型进行连续化变换，测试变换会原来的模型。

（2）已知某系统的差分方程模型为y(k+2)+y(k+1)+0.16y(k) =u(k+1)+2u(k)，式将其输入到MATLAB工作空间。

3．实验要求:

（1）上机前复习理论课数值求解实验设计的授课内容，加深对该知识的理解。

（2）上机过程中必须独立完成实验所要求的实验内容，认真填写实验报告，实验报告中的内容不允许相互抄袭。

（3）本实验要求必作。

4.主要仪器设备：计算机40台

实验三、基于MATLAB 的控制系统分析实验

1．实验目的:通过上机熟悉MATLAB 的开发环境，掌握基于MATLAB 的控制系统分析方法。 2．实验内容 （1）试对下面的时间延迟系统进行频域分析，绘制出系统的各种频域响应曲线及各种裕量，判定单位负反馈下闭环系统的稳定性，用时域响应验证得出的结论。

（a ）()()()()()

62533122

223++++++-=-s s s s s s e s s G s

（b ）()()()

52

299

.02.01568

.0s -+--+=z z z z z H ，0.05s =T （2）假设已知连续系统传递函数模型为03

.361.12.34

32232+++-+-=s s s s s G 试选择不同的采样周

期s 1,1.0,01.0=T 对其进行离散化，试对比连续系统及离散化系统的时域响应曲线，试分析从中得出什么结论？

3．实验要求

（1）上机前复习理论课，关于MATLAB 编程与作图部分的内容，加深对该知识的理解。 （2）上机过程中必须独立完成实验所要求的实验内容，认真填写实验报告，实验报告中的内容不允许相互抄袭。

（3）本实验要求选作。

4.主要仪器设备：计算机40台 实验四、Simulink 仿真技术应用

1．实验目的:通过上机熟悉 Simulink 建模的基本知识。 2．实验内容:

（1）考虑简单的线性微分方程()

()()34sin 2y 4y

635y y

5334π++=++++--t e e y t t ，且方程的初值为()10=y ，()()2100y

==y ，()()2.00y 3=，试用Simulink 搭建起系统的仿真模型并绘制出仿真结果曲线。

（2）考虑下面给出的延迟微分方程模型()()()()t y t y t y dt t dy 1.030

1302.010

--+-=

，假设()0.10y =，试用Simulink 搭建仿真模型，并对该系统进行仿真，绘制出()t y 曲线。

3．实验要求:

（1）上机前复习理论课控制系统分析实验设计的授课内容，加深对该知识的理解。

（2）上机过程中必须独立完成实验所要求的实验内容，认真填写实验报告，实验报告中的内容不允许相互抄袭。

（3）本实验要求必作。

4.主要仪器设备：计算机40台

六、教材（讲义、指导书）