MATLAB与系统仿真课程教学大纲

《MATLAB与系统仿真》课程教学大纲

一、

课程性质、任务及适用专业

专业必修课。 （二） 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。 （三） 适用专业

电气工程及其自动化专业本科生。

（一） 课程性质

二、 课程教学基本内容、基本要求及学时分配

（一） 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 1 2 3 4 5 6 7 内容 第一章 Matlab基础 第二章 第三章 数据结构及其运算 数据的可视化 学时 讲授 4 4 4 4 2 2 4 24 实验 2 2 2 2 2 2 12 习题课 36 小计 第四章 M文件和程序设计 第五章 数值计算 第六章 符号计算 第七章 Simulink仿真环境 合计

三、 课程内容的重点、难点（指从整个课程看其重点、难点内容）

（一） 教学重点

1、 变量与数据， 2、 矩阵和数组，

3、 多项式求值、求根和部分分式展开， 4、 多项式的乘除法， 5、 多项式的拟合与插值； 6、 符号表达式的建立与代数运算， 7、 符号表达式的操作与转换； 8、 二维曲线的绘制，三维图形的绘制， 9、 特殊图形的绘制，

10、 对话框，用户图形界面设计； 11、 程序流程控制，函数调用和参数传递；

12、 Simulink文件操作与模型创建，子系统与封装；

（二） 教学难点

1、 矩阵和数组运算，

2、 多项式求值、求根和部分分式展开， 3、 多项式的微积分， 4、 多项式的拟合与插值； 5、 符号表达式的代数运算，

6、 符号极限、符号微分、符号积分和符号级数， 7、 交互式图形命令，立体图形与图轴的控制， 8、 特殊图形的绘制，图形对象属性的获取和设置； 9、 流程控制语句，函数调用和参数传递；

10、 Simulink文件操作与模型创建，条件执行子系统与封装；

四、 教学方式与考核

? 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；

1. 教学方式

2. 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。 3. 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%。

五、 推荐教材和参考书

? 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. Matlab实用教程（第2版）.北京：电子工业出版社，2007

1． 推荐教材：

2．推荐参考书：

? 吴晓燕主编. Matlab在自动控制中的应用. 西安：西安电子科技大学出版社，

2006

? 飞思科技新产品中心主编. Matlab7基础提高. 北京：电子工业出版社， 2005 ? 张德喜主编. Matlab语言程序设计教程. 北京：中国铁道出版社，2006