自动化类专业Matlab实验教学探索

一、Matlab实验教学探索

实验教学环节是培养学生把理论知识应用于实践的重要过程，这里将理论知识、软件仿真平台和工程式实验三者结合起来进行实验教学新探索，引导学生应用实践能力的发展。

1.建立虚拟仿真平台

利用Matlab具有可视化编程能力的图形用户界面、Simulink仿真功能和控制系统工具箱中丰富的库函数等，开发基于Matlab的虚拟仿真实验平台。典型控制系统案例都可以直接在这个虚拟仿真平台进行动态仿真演示。另外利用Matlab提供的图形用户界面开发环境GUIDE，可以快速创建图形用户界面，这个界面可以实时反映当前控制系统运行参数，并将运行结果进行实时显示。将可视化的仿真图形融入到理论知识的数学运算中，作为课程教学的EDA辅助教学工具，可以简化繁杂的公式运算，在动态虚拟仿真中帮助学生直观地理解和掌握控制系统的工作原理。基于Matlab开发的仿真实验平台主要分为：操作平台和演示平台。演示平台作为教师解算案例的演示，共享给每个学生进行学习；操作平台是教师对控制系统进行理论分析和参数设置的软件环境，也可以作为学生进行控制系统设计的虚拟环境。学生可以独立或协同设计，根据自己对原理的理解和系统设计要求在操作平台上搭建外围电路，采用不同的控制算法对控制系统的功能和效果进行评价，完成设计，最终提交设计到演示平台，教师在演示平台可以实时考核学生实验课程的效果，将设计的优点和不足展示给学生，提高学生自主实验的接受程度。

2.协同工程式实验

在实验进程中，采用小组讨论的方式，协同完成实验项目，使得组员都能积极参与到实践教学中来，提高学生掌握Matlab的工程应用能力。减少验证性实验，开展基于工程、项目、设计的综合性实验项目，由示范向参与转变，突出以学生为主的实验教学环节，课堂分组讨论、课后团队设计，锻炼学生的工程能力，提高理论知识的应用水平。

（1）课程实验。以软、硬件系统平台的认知实验内容为主，例如：自动控制原理实验、单片机原理实验、传感器实验、PLC实验等。

（2）课程设计。基于硬件实验装置和Matlab仿真平台，分析计算方法的正确性和硬件装置运行的有效性，比较实验效果的优劣，尝试探索新的解决方法，比如水箱液位控制实验、锅炉内胆水温控制实验等。

（3）综合设计。学生组合成一个设计团队，根据受控对象的特点和专业知识的掌握程度，以最小功能模块的运行参数和指导教师指定的系统性能指标为项目驱动，选择相应性能的模块进行系统构建，包括传感器、控制器、执行器的设计。完成理论分析、Matlab仿真模型建立、硬件设计、软件编写等实践内容，最终进行功能验证，完成一个完整的控制系统综合设计实践。

二、总结

将Matlab的应用深入到实验教学过程，有助于学生理解和掌握自动化专业核心专业课程中的重点和难点。融合协同工程式实验内容并应用Matlab建立虚拟仿真平台，可以极大提高学生自主学习的积极性，从单纯理论验证进化到实践应用，全方位考核学生对专业知识的掌握程度和个体创新效果，收到了良好的教学效果。

作者：刘政 赵振华 单位：桂林航天工业学院