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本文针对自动控制原理课程的教学需求,设计了基于MATLAB的自动控制原理课程教学系统。该系统主要包括时域分析模块、频域分析模块和根轨迹分析模块。时域分析模块能够对控制系统进行步跃响应、阶跃响应等分析,并提供图形展示和数值计算结果;频域分析模块支持对控制系统进行频率响应、稳定性分析等操作;根轨迹分析模块则使学生能够通过绘制根轨迹图来直观地分析控制系统的稳定性和性能。通过系统的设计与实现,为自动控制原理课程的教学提供了一个全面而有效的工具,有助于学生更好地理解课程内容,提高学习效果。未来,可以进一步完善系统的功能和用户体验,以满足更广泛的教学需求。
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毕业论文(设计)
基于 MATLAB 的自动控制原理课程教学系统
设计
I
摘 要
本文针对自动控制原理课程的教学需求,设计了基于 MATLAB 的自动控制原理课程
教学系统。该系统主要包括时域分析模块、频域分析模块和根轨迹分析模块。时域分析模
块能够对控制系统进行步跃响应、阶跃响应等分析,并提供图形展示和数值计算结果;频
域分析模块支持对控制系统进行频率响应、稳定性分析等操作;根轨迹分析模块则使学生
能够通过绘制根轨迹图来直观地分析控制系统的稳定性和性能。通过系统的设计与实现,
为自动控制原理课程的教学提供了一个全面而有效的工具,有助于学生更好地理解课程内
容,提高学习效果。未来,可以进一步完善系统的功能和用户体验,以满足更广泛的教学
需求。
关键词:自动控制原理;课程教学;时域分析;频域分析;根轨迹分析
II
ABSTRACT
This article designs a teaching system for the course of automatic control principles based
on MATLAB, targeting the teaching needs of the course. The system mainly includes a
time-domain analysis module, a frequency-domain analysis module, and a root trajectory
analysis module. The time-domain analysis module can analyze the step response and step
response of the control system, and provide graphical display and numerical calculation results;
The frequency domain analysis module supports frequency response, stability analysis, and other
operations on the control system; The root trajectory analysis module enables students to visually
analyze the stability and performance of control systems by drawing root trajectory diagrams.
Through the design and implementation of the system, a comprehensive and effective tool has
been provided for the teaching of the course of automatic control principles, which helps
students better understand the course content and improve learning effectiveness. In the future,
the functionality and user experience of the system can be further improved to meet a wider
range of teaching needs.
Key words: Principles of automatic control; Course teaching; Time domain analysis;
Frequency domain analysis; Root trajectory analysis
III
目 录
摘 要............................................................................................................................................................I
ABSTRACT ................................................................................................................................................II
目 录.........................................................................................................................................................III
1 绪论...........................................................................................................................................................1
1.1 课题背景........................................................................................................................................1
1.2 课题研究意义................................................................................................................................1
1.3 国内外发展现状............................................................................................................................2
2 教学平台需求分析及总体设计...............................................................................................................3
2.1 教学平台需求分析........................................................................................................................3
2.2 自动控制原理教学平台建设实施方案........................................................................................3
2.3 教学平台总体设计.........................................................................................................................4
2.4 程序设计.........................................................................................................................................7
2.4.1 MATLAB 仿真软件............................................................................................................7
2.4.2 程序设计.............................................................................................................................7
3 基于 MATLAB 的自动控制原理课程教学系统设计..........................................................................10
3.1 时域分析模块设计.......................................................................................................................10
3.2 频域分析模块设计......................................................................................................................11
3.3 根轨迹分析模块设计..................................................................................................................12
4 基于 MATLAB 的自动控制原理课程教学系统的结果分析..............................................................14
结 论.........................................................................................................................................................18
致 谢.........................................................................................................................................................22
附 录.........................................................................................................................................................23
1
1 绪论
1.1 课题背景
自动控制原理是现代工程领域中至关重要的一门课程,它涉及到各种控制系统的建模、
分析与设计,是培养工程学生系统思维和解决实际问题能力的重要环节
[1]
。然而,传统的
自动控制原理课程教学往往以理论推导和数学建模为主,学生在学习过程中难免遇到理论
与实际的脱节。而现代工程实践要求学生具备较强的实践能力和工程思维,能够运用理论
知识解决实际问题。传统的课堂教学方式往往局限于理论知识的传授,缺乏实际操作和实
时仿真的环节,难以激发学生的学习兴趣和动手能力。因此,设计一个结合理论教学与实
践操作的教学系统对于提高学生的学习效果和就业竞争力至关重要
[2]
。
MATLAB 作为一种强大的数学计算和仿真软件,具有丰富的工具箱和友好的编程环境,
可以很好地支持自动控制原理课程的教学和实践。基于 MATLAB 的教学系统可以提供丰
富的控制系统建模、仿真和实验平台,为学生提供直观、动态的学习体验。通过该系统,
学生可以在虚拟环境中进行各种控制系统的设计与分析,实时调整参数并观察系统响应,
深入理解控制理论的基本原理和工程应用。基于 MATLAB 的教学系统还可以提供丰富的
案例分析和工程实践项目,引导学生将理论知识应用到实际工程问题中去。通过实践项目
的设计与实施,学生不仅可以巩固所学知识,还能培养解决实际问题的能力和团队合作精
神。这种基于项目驱动的教学模式有助于激发学生的学习兴趣,提高他们的学习主动性和
创新能力。
1.2 课题研究意义
基于 MATLAB 的自动控制原理课程教学系统设计具有重要的理论意义和实践价值。
它有助于提高自动控制原理课程的教学质量和效果。基于 MATLAB 的教学系统可以提供
丰富的控制系统建模、仿真和实验平台,学生可以在虚拟环境中进行系统设计与分析,实
时调整参数并观察系统响应,从而更加深入地理解控制理论的基本原理和工程应用。
该教学系统设计有助于激发学生的学习兴趣和动手能力。现代工程实践要求学生具备
较强的实践能力和工程思维,能够运用理论知识解决实际问题。基于 MATLAB 的教学系
统提供了直观、动态的学习体验,学生可以通过实时仿真和实验操作,加深对控制原理的
理解,并培养解决实际问题的能力。此外,系统还可以提供丰富的案例分析和工程实践项
目,引导学生将理论知识应用到实际工程中去,从而激发学生的学习主动性和创新能力。
基于 MATLAB 的教学系统设计符合工程教育的发展趋势和需求。传统的教学模式已
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weixin_47510497
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