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《控制系统仿真》课程实验教学大纲

发布日期:2024-11-08   点击:

《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     年级     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

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

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

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

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。