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自動化類專業(yè)Matlab實驗教學探索

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自動化類專業(yè)Matlab實驗教學探索

一、matlab實驗教學探索

實驗教學環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生把理論知識應(yīng)用于實踐的重要過程,這里將理論知識、軟件仿真平臺和工程式實驗三者結(jié)合起來進行實驗教學新探索,引導學生應(yīng)用實踐能力的發(fā)展。

1.建立虛擬仿真平臺

利用Matlab具有可視化編程能力的圖形用戶界面、Simulink仿真功能和控制系統(tǒng)工具箱中豐富的庫函數(shù)等,開發(fā)基于Matlab的虛擬仿真實驗平臺。典型控制系統(tǒng)案例都可以直接在這個虛擬仿真平臺進行動態(tài)仿真演示。另外利用Matlab提供的圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境GUIDE,可以快速創(chuàng)建圖形用戶界面,這個界面可以實時反映當前控制系統(tǒng)運行參數(shù),并將運行結(jié)果進行實時顯示。將可視化的仿真圖形融入到理論知識的數(shù)學運算中,作為課程教學的EDA輔助教學工具,可以簡化繁雜的公式運算,在動態(tài)虛擬仿真中幫助學生直觀地理解和掌握控制系統(tǒng)的工作原理?;贛atlab開發(fā)的仿真實驗平臺主要分為:操作平臺和演示平臺。演示平臺作為教師解算案例的演示,共享給每個學生進行學習;操作平臺是教師對控制系統(tǒng)進行理論分析和參數(shù)設(shè)置的軟件環(huán)境,也可以作為學生進行控制系統(tǒng)設(shè)計的虛擬環(huán)境。學生可以獨立或協(xié)同設(shè)計,根據(jù)自己對原理的理解和系統(tǒng)設(shè)計要求在操作平臺上搭建外圍電路,采用不同的控制算法對控制系統(tǒng)的功能和效果進行評價,完成設(shè)計,最終提交設(shè)計到演示平臺,教師在演示平臺可以實時考核學生實驗課程的效果,將設(shè)計的優(yōu)點和不足展示給學生,提高學生自主實驗的接受程度。

2.協(xié)同工程式實驗

在實驗進程中,采用小組討論的方式,協(xié)同完成實驗項目,使得組員都能積極參與到實踐教學中來,提高學生掌握Matlab的工程應(yīng)用能力。減少驗證性實驗,開展基于工程、項目、設(shè)計的綜合性實驗項目,由示范向參與轉(zhuǎn)變,突出以學生為主的實驗教學環(huán)節(jié),課堂分組討論、課后團隊設(shè)計,鍛煉學生的工程能力,提高理論知識的應(yīng)用水平。

(1)課程實驗。以軟、硬件系統(tǒng)平臺的認知實驗內(nèi)容為主,例如:自動控制原理實驗、單片機原理實驗、傳感器實驗、PLC實驗等。

(2)課程設(shè)計。基于硬件實驗裝置和Matlab仿真平臺,分析計算方法的正確性和硬件裝置運行的有效性,比較實驗效果的優(yōu)劣,嘗試探索新的解決方法,比如水箱液位控制實驗、鍋爐內(nèi)膽水溫控制實驗等。

(3)綜合設(shè)計。學生組合成一個設(shè)計團隊,根據(jù)受控對象的特點和專業(yè)知識的掌握程度,以最小功能模塊的運行參數(shù)和指導教師指定的系統(tǒng)性能指標為項目驅(qū)動,選擇相應(yīng)性能的模塊進行系統(tǒng)構(gòu)建,包括傳感器、控制器、執(zhí)行器的設(shè)計。完成理論分析、Matlab仿真模型建立、硬件設(shè)計、軟件編寫等實踐內(nèi)容,最終進行功能驗證,完成一個完整的控制系統(tǒng)綜合設(shè)計實踐。

二、總結(jié)

將Matlab的應(yīng)用深入到實驗教學過程,有助于學生理解和掌握自動化專業(yè)核心專業(yè)課程中的重點和難點。融合協(xié)同工程式實驗內(nèi)容并應(yīng)用Matlab建立虛擬仿真平臺,可以極大提高學生自主學習的積極性,從單純理論驗證進化到實踐應(yīng)用,全方位考核學生對專業(yè)知識的掌握程度和個體創(chuàng)新效果,收到了良好的教學效果。

作者:劉政 趙振華 單位:桂林航天工業(yè)學院