MATLAB是一款由美国Mathworks公司推出的数值计算软件，它的全称为Matrix Laboratory，即“矩阵实验室”。MATLAB在多个技术领域中都具有广泛的应用，包括线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号分析与处理、动态系统仿真、线性控制系统、模糊控制系统等。自从MATLAB在20世纪80年代中期推出之后，它凭借着功能强大、适用范围广、编程效率高、界面友好、用户使用方便、语句简单、内涵丰富以及强大的图形功能等特点，逐步成为了这些高级课程中的基本数学工具，并成为了相关专业的高校大学生、硕士生、博士生的必修课之一。MATLAB在控制领域内同样流行，其控制系统计算、仿真与计算机辅助设计的能力得到了国际和国内的广泛认可。
在《自动控制原理》的教学中，MATLAB被用以辅助教学，帮助学生更好地理解自动控制系统的概念、各种数学模型以及三种分析方法：时域法、根轨迹法和频域法。传统的教学方法常常面临着内容抽象难以理解、手工计算工作量大、绘图精度低、分析质量差以及学生对高阶系统感到畏惧等挑战。引入MATLAB作为辅助工具后，这些教学难点可以得到有效解决。
在时域分析中，MATLAB允许教师和学生通过计算机仿真来分析系统的闭环极点分布和典型信号响应，从而判断系统的稳定性和动态特性。例如，MATLAB提供了求连续系统的单位阶跃响应函数step()和单位脉冲响应函数impulse()等，可以用来分析系统的动态性能。时域中高阶系统的主导极点理论可以用来简化模型，使系统设计更为便捷。具体到实践，教师可以利用MATLAB编写程序来仿真高阶系统的闭环阶跃响应曲线，并将结果绘制成图表。通过这种方式，学生能够更加直观地理解高阶系统的主导极点概念，以及简化后的系统如何与原系统在动态响应上保持相似。
在根轨迹法分析系统时，MATLAB的控制系统工具箱提供了相应的函数，允许学生和教师进行更深入的控制系统的根轨迹分析。根轨迹法是一种动态系统分析和设计的方法，它根据开环增益的变化绘制闭环极点的轨迹，来分析系统稳定性和性能。MATLAB的控制系统工具箱不仅提供了根轨迹绘制的功能，还允许用户对系统进行参数调整和优化设计，进一步加深了学生对根轨迹法应用的理解。
MATLAB在《自动控制原理》课程教学中的应用，通过仿真和分析工具，有效地帮助学生加深对抽象理论的理解，提高了课堂效率，激发了学生的学习兴趣，并取得了良好的教学效果。通过MATLAB软件的应用，学生不仅能够更好地掌握自动控制理论，还能获得实际的仿真操作经验，为将来的专业工作奠定坚实的基础。
VIP享7折，此内容立减4.47元 
