《控制系统仿真》课程实验教学大纲
课程名称(中文)控制系统仿真实验
课程性质 独立设课 课程属性 技术基础
教材及实验指导书名称 《控制系统仿真》
学时学分:总学时 36 总学分 3 实验学时 36 实验学分 1
应开实验学期 四 年级 七 学期
先修课程 自动控制原理
一、课程简介及基本要求
《控制系统仿真》课程是高校工科自动化类专业的一门选修课程。通过讲授控制系统仿真的基本原理、方法、技术,使学生了解控制系统仿真技术的基本理论,通过本课程的学习使学生能够对实际控制系统建立仿真模型,并会用MATLAB/SIMULINK进行系统仿真。掌握系统仿真常用的方法,熟练掌握应用MATLAB编写仿真程序的方法,掌握使用SIMULINK工具进行控制系统仿真的方法与技巧。本课程是培养工科学生实际应用能力的一门重要课程,为学生后期从事控制系统研究打下坚实的基础。
通过本课程的教学与实验,将达到以下目标:
目标1:使学生了解控制系统仿真技术的基本理论、基本概念,国内外控制系统仿真研究的现状与进展,我国控制系统仿真相关工作对推动国家事业发展的最新成果与贡献。
目标2:使学生能够对实际控制系统建立仿真模型,熟练掌握应用MATLAB编写仿真程序的方法,并会用MATLAB/SIMULINK进行系统仿真。
目标3:掌握系统仿真常用的方法,使用控制系统仿真的方法与技巧指导实践,支持控制系统建模、设计与优化等工作。
二、课程实验目的要求
随着科学技术迅速发展,理工科大学生不仅需要掌握控制系统仿真方面的基本理论知识,而且还需要掌握基本的实验技能及一定的科学研究能力。通过该课程的学习,使学生巩固和加深控制系统仿真理论知识的理解,通过实践进一步加强学生独立分析问题和解决问题的能力、综合设计及创新能力的培养,同时注意培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯,为今后工作打下良好的基础。
三、适用专业:
自动化、电气工程及其自动化。
四、主要仪器设备:
安装MATLAB软件的计算机。
五、实验方式与基本要求
以自主实验为主,采取一人一机,单独实验的形式;按照要求完成相关实验任务,以MATLAB实时脚本文件的形式提交实验报告。
六.考核与报告
本课程采用平时考核,期末考试,综合评定学生成绩。平时实验占80%,期末考试占20%。
每个实验,实际操作60%,总结报告40%。
实验成绩分:优、良、中、及格、不及格五级。
七、实验项目设置与内容
序 号 |
实验名称 |
内容提要 |
实验 学时 |
每组 人数 |
实验 属性 |
实验者类别 |
开出 要求 |
1 |
MATLAB基本操作 |
熟悉MATLAB软件的基本操作方法 |
2 |
1 |
验证 |
本科 |
必做 |
2 |
MATLAB矩阵操作 |
矩阵的创建、运算、多维矩阵及其操作 |
2 |
1 |
验证 |
本科 |
必做 |
3 |
MATLAB的数学运算(一) |
矩阵的基本运算、线性方程组的求解方法 |
2 |
1 |
验证 |
本科 |
必做 |
4 |
MATLAB的数学运算(二) |
多项式的运算、数据统计方法 |
2 |
1 |
设计 |
本科 |
必做 |
5 |
MATLAB m文件与控制语句 |
M文件的编写、控制语句的使用方法 |
2 |
1 |
设计 |
本科 |
必做 |
6 |
MATLAB 函数 |
MATLAB函数的编写方法、参数定义、参数传递,外部数据操作等 |
2 |
1 |
设计 |
本科 |
必做 |
7 |
MATLAB的绘图 |
MATLAB二维图形绘制、三维图绘制 |
2 |
1 |
设计 |
本科 |
必做 |
8 |
交互式仿真工具SIMULINK |
SIMULINK的模块库,建模仿真的方法 |
2 |
1 |
设计 |
本科 |
必做 |
9 |
控制系统模型的定义 |
控制系统模型的描述、封装、连接、转换 |
2 |
1 |
综合 设 计 |
本科 |
必做 |
10 |
控制系统的稳定性分析 |
控制系统稳定性分析的方法、绘制响应曲线的方法 |
2 |
1 |
设计 |
本科 |
必做 |
11 |
控制系统时域分析 |
控制系统阶跃响应分析、LTI Viewer工具的使用方法 |
2 |
1 |
验证 设 计 |
本科 |
必做 |
12 |
控制系统根轨迹分析 |
根轨迹分析系统 |
2 |
1 |
验证 设 计 |
本科 |
必做 |
13 |
控制系统的频域分析 |
使用MATLAB绘制频域响应曲线、奈奎斯特图、伯德图 |
2 |
1 |
科技 创新 |
本科 |
必做 |
14 |
PID控制器设计与应用 |
串联校正、反馈校正、PID控制器设计与参数整定 PID Tuner使用方法 |
2 |
|
应用 |
本科 |
必做 |
15 |
MATLAB图形用户界面GUI |
GUI设计的基本步骤和方法 |
2 |
|
应用 |
本科 |
必做 |
16 |
自拟题目设计性实验(II) |
|
4 |
1 |
科技 创新 |
本科 |
选做 |
17 |
实验讨论 |
|
2 |
|
|
本科 |
选做 |
18 |
实验考试 |
|
2 |
|
|
本科 |
必做 |
小计 |
|
|
38 |
|
|
本科 |
|
八.说明
1.《控制系统仿真》课程的先修课程是《自动控制原理》,学生通过理论学习后,已初步掌握了控制系统的基本理论。
2.实验中不断深化和扩展教学内容,注意向学生介绍新技术、新技术,激发学生学习兴趣和热情。
3.在实验室全面开放的条件下,提出供学生选做的课题,加强学生创新能力的培养,因材施教,注意学生的个性。