MATLAB与系统仿真课程教学大纲

《MATLAB与系统仿真》课程教学大纲课程性质、任务及适用专业课程性质专业必修课。教学任务本课程是电类专业的一门重要专业课。它是研究Matlab语言的程序设计及其在其它学科仿真上的应用的一门学科。通过本课程的学习，本课程要求学生掌握Matlab的数据类型、矩阵输入和操作方法、语法结构、函数的使用以及二维、三维绘图功能，并能够熟练地将Matlab应用于学习中，解决相关课程中的复杂的数学计算问题。以便为后续多门课程使用该语言奠定基础。适用专业电气工程及其自动化专业本科生。课程教学基本内容、基本要求及学时分配基本内容及基本要求(含章节的重点、难点等)讲授部分：第一章Matlab基础（４学时）本章主要介绍Matlab软件的发展历史、MATLAB的基本情况及学习Matlab的意义。并熟悉Matlab的基本功能、运行环境。通过本章学习，要求学生：了解Matlab的功能和特点，对Matlab软件有基本的认识；熟悉Matlab的菜单、工具栏和通用操作界面，掌握Matlab帮助文件的使用；掌握Matlab的环境设置及Matlab中常用标点符号的功能。重点：Matlab的菜单、工具栏、通用操作界面和帮助文件的使用；Matlab的环境设置及Matlab中常用标点符号的功能。难点：Matlab的菜单、工具栏和通用操作界面；Matlab帮助文件的使用。第二章数据结构及其运算（４学时）本章主要介绍Matlab的变量和数据的基本计算方法，讨论矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取；多项式的求值、求根和部分分式展开及多项式的乘除法和微积分等内容。通过本章学习，要求学生：了解Matlab的数据类型；掌握矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取，矩阵的计算；掌握多项式的求值、求根和部分分式展开的方法及多项式的乘除法和微积分；熟悉元胞数组和结构数组的建立与使用。重点：矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取，矩阵的计算；多项式的求值、求根和部分分式展开的方法及多项式的乘除法和微积分。难点：矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取，矩阵的计算；元胞数组和结构数组的建立与使用。第三章数据的可视化（４学时）本章主要介绍Matlab二维曲线的绘制，三维图形的绘制，特殊图形的绘制，对话框，用户图形界面设计等内容。通过本章学习，要求学生：掌握Matlab的基本绘图命令及绘制曲线的一般方法；理解交互式图形命令，立体图形与图轴的控制，图形对象属性的获取和设置；掌握用户图形界面设计的一般方法；了解特殊图形的绘制及图形窗口的功能重点：用户图形界面设计的一般方法。难点：交互式图形命令，立体图形与图轴的控制，图形对象属性的获取和设置；用户图形界面设计的一般方法。第四章Matlab程序设计（４学时）本章主要介绍Matlab程序流程控制、M函数文件的设计及意义、函数调用和参数传递等内容。通过本章学习，要求学生：掌握M文本编辑器的使用、流程控制语句的功能与使用；掌握M函数的设计、函数调用与参数传递；了解M文件性能优化与加速及得用泛函命令进行数值分析的方法。重点：掌握M文本编辑器的使用、流程控制语句的功能与使用；掌握M函数的设计、函数调用与参数传递。难点：掌握M函数的设计、函数调用与参数传递。第五章数值计算（２学时）本章主要介绍数值计算中的线性代数的各种分解计算、函数分析、数据拟合、插值和样条和常微分方程的数值解。通过本章学习，要求学生：掌握矩阵分解方法，掌握数据拟合、插值和样条。重点：掌握数据拟合、插值和样条。难点：掌握数据拟合、插值和样条。第六章Matlab的符号计算（２学时）本章主要介绍符号表达式的建立，符号表达式的代数运算、符号表达式的化简、符号表达式的替换、符号极限、微积分和级数求和、符号方程求解和符号积分变换等内容。通过本章学习，要求学生：掌握符号变量和符号表达式的创建；掌握符号表达式的代数运算、符号对象与数值对象的转换、符号表达式的化简和替换；掌握符号极限、符号微分和级数求和；了解符号方程的求解及符号函数的可视化。重点：符号表达式的代数运算、符号对象与数值对象的转换、符号表达式的化简和替换。难点：符号表达式代数运算、符号对象与数值对象的转换、符号表达式的化简和替换。第七章Simulink仿真环境（４学时）本章主要介绍Simulink模型建立、复杂系统仿真与分析、子系统与封装等内容。通过本章学习，要求学生：掌握Simulink文件操作和模型窗口界面的操作和系统的仿真与分析；掌握建立子系统的方法、条件执行子系统的使用和子系统的封装；了解以Simulink为基础的模块工具箱。重点：掌握Simulink文件操作和模型窗口界面的操作和系统的仿真与分析；掌握建立子系统的方法、条件执行子系统的使用和子系统的封装。难点：掌握建立子系统的方法、条件执行子系统的使用和子系统的封装。实验教学部分（1２学时）各实验结合各章内容，在相应的理论教学进行完后开出。通过实验，要求学生：使学生掌握Matlab在线帮助功能的使用、熟悉Matlab运行环境和Matlab语言的主要特点。掌握Matlab语言的基本语法规则及基本操作命令的使用。掌握应用Matlab实现二维和三维图形的绘制方法。学会M文件的建立和使用方法。具有使用Matlab语言编程和调试的能力。掌握Simulink的使用。掌握Matlab在控制系统中的应用。基本实验内容（各实验均为2学时）：实验一Matlab程序集成环境使用与基本操作命令练习实验二Matlab数据结构及其运算练习实验三Matlab图形系统练习实验四Matlab数值计算与程序设计练习实验五Simulink基本操作练习实验六Matlab应用实验练习（二）学时分配表序号内容学时讲授实验习题课小计1第一章Matlab基础422数据结构及其运算423数据的可视化424第四章M文件和程序设计425第五章数值计算226第六章符号计算27第七章Simulink仿真环境42合计241236课程内容的重点、难点（指从整个课程看其重点、难点内容）教学重点变量与数据，矩阵和数组，多项式求值、求根和部分分式展开，多项式的乘除法，多项式的拟合与插值；符号表达式的建立与代数运算，符号表达式的操作与转换；二维曲线的绘制，三维图形的绘制，特殊图形的绘制，对话框，用户图形界面设计；程序流程控制，函数调用和参数传递；Simulink文件操作与模型创建，子系统与封装；教学难点矩阵和数组运算，多项式求值、求根和部分分式展开，多项式的微积分，多项式的拟合与插值；符号表达式的代数运算，符号极限、符号微分、符号积分和符号级数，交互式图形命令，立体图形与图轴的控制，特殊图形的绘制，图形对象属性的获取和设置；流程控制语句，函数调用和参数传递；Simulink文件操作与模型创建，条件执行子系统与封装；教学方式与考核教学方式本课程完整的教学过程包括：理论教学、实验上机练习两部分；上机练习的内容紧密配合理论教学内容；考核方法平时成绩(含上课出勤、课题提问与测试等)，实验成绩，期末考试成绩。成绩评定方法平时成绩10%（点名+课堂表现）+实验30%+期末考试60%。推荐教材和参考书推荐教材：王海英.控制系统的Matlab仿真与设计.北京：高等教育出版社，2009郑阿奇主编.Matl