matlab课程设计论文

2024-06-08

matlab课程设计论文（精选10篇）

matlab课程设计论文篇1

课程设计题目：题目（如：Matlab运算与受控源电阻电路分析）

初始条件：

1.Matlab7.0以上版本软件；

2.课程设计辅导资料：“Matlab语言基础及使用入门”、“Matlab及在电子信息课程中的应用”、线性代

数及相关书籍等；

3.先修课程：高等数学、线性代数、电路、Matlab应用实践及信号处理类相关课程等。

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1.课程设计时间：1.5周，分散；

2.课程设计内容：根据指导老师给定的7套题目，按规定选择其中1套完成；

3.本课程设计统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目进行理论分析，针对具体设

计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表等），并对实验结果进行分析和总结。具体设计要求包括：

① 初步了解Matlab、熟悉Matlab界面、进行简单操作；

② MATLAB的数值计算：创建矩阵、矩阵运算、多项式运算、线性方程组、数值统计；

③ 基本绘图函数：plot, plot3, mesh, surf等，要求掌握以上绘图函数的用法、简单图形标注、简单

颜色设定等；

④ 使用文本编辑器编辑m文件，函数调用；

⑤ 能完成简单的电路Matlab编程分析；

⑥ 按要求参加课程设计实验演示和答辩等。

4.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括：

① 目录；

② 与设计题目相关的理论分析、归纳和总结；

③ 与设计内容相关的原理分析、建模、推导、可行性分析；

④ 程序设计框图、程序代码（含注释）、程序运行结果和图表、实验结果分析和总结；

⑤ 课程设计的心得体会（至少500字）；

⑥ 参考文献（不少于5篇）；

⑦ 其它必要内容等。

时间安排：1.5周（分散进行）

指导老师：电信1104李景松祝立华

电信1105祝立华阙大顺

matlab课程设计论文篇2

为了使同学们利用软件进行建模活动, 在2007年开设了《Matlab程序设计》课程。现结合数学建模活动概述了《Matlab程序设计》的课程建设问题。首先介绍了Matlab语言的特点;然后依据现存问题介绍了《Matlab程序设计》的课程配合建模活动而进行的改革;最后并对于教学改革中积累的经验进行了总结, 肯定了软件学习对建模活动的积极作用。

1 Matlab语言的特点

Matlab能进行大量矩阵计算、各种数值处理、符号计算以及图形处理, 在数学分析、高等代数、空间解析、复变函数论、常微分方程中都有很大的应用价值。Matlab在数学计算和大量数据处理方面具备其它软件所不具备的优势, 操作简单、运算速度快, 尤其适用于数学建模的活动中。下面简述了Matlab课程的主要特点:

1.1 进行各种科学运算。

科学计算分为数值计算和符号计算。数值运算比较简洁。而符号运算严格按照代数、微积分等课程中的规则、公式进行运算, 并尽可能给出解析表达结果。在符号运算的领域, MATLAB和著名的符号计算语言Maple结合, 使MATLAB具有符号计算功能。MATLAB的数值计算功能非常强大, 提供了十分丰富的数值计算函数, 而且所采用的数值计算算法都是国际公认的、最先进的、可靠的算法。

1.2 简单易学, 语言简洁紧凑、使用方便灵活、库函数极其丰富。

MATLAB程序书写形式自由, 程序设计自由度大.例如, 在MATLAB里, 用户无需对矩阵预定义就可使用;丰富的库函数避开了繁杂的子程序编程任务, 压缩了不必要的编程工作。

1.3 强大的绘图功能。

MATLAB提供了2个层次的绘图操作:一种是对图形句柄进行的低层绘图操作, 另一种是建立在低层绘图操作之上的高层绘图操作。利用MATLAB的高层绘图操作可以轻而易举地绘制各种图形.利用MATLAB图形句柄操作, 可以随心所欲地对图形元素进行各种操作, 为用户在图形表现方面开拓了一个广阔的空间。

1.4 MATLAB的计算机仿真。

运用MATLAB进行计算机仿真, 就是利用Smulink来实现动态系统建模和仿真。它的优点是为用户省去了许多重复的代码编写工作, 以简单的图形界面查看数学以及经济学中一些系统的动态仿真效果。

1.5 具有丰富的MATLAB工具箱。

MATLAB包含两部分:核心部分和各种可选的工具箱。核心部分有数百个核心内部函数, 也是使用和构造工具箱的基础。工具箱分为两大类:功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、可视建模仿真功能及文字处理功能等.学科性工具箱应用于专门的领域, 用户可以直接利用这些工具箱进行相关领域的科学研究。

1.6 源程序的开放性。

除内部函数以外, 所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件, 用户可通过对源文件的修改以及加入自己的文件构成新的工具箱。

1.7 MATLAB运算效率较高。

与其他高级语言相比, MATLAB提供了一个人机交互的数学系统环境, 并以矩阵作为基本的数据结构, 可以大大节省编程时间。MATLAB语法规则简单、容易掌握、调试方便, 调试过程中可以设置断点, 存储中间结果, 从而很快查出程序中的错误。

《Matlab程序设计》课程的教学目标就是使各专业的学生了解和掌握用计算机来解决实际问题的基本理论和基本方法。低年级的大学生通过在数学建模活动中利用Matlab解决实际问题, 使学生能够学以致用, 既提高学习能力, 又锻炼了动手能力, 从而提高学生的科研能力。这些能力在以后的学习和工作中都是十分重要的。

2《Matlab程序设计》课程建设与数学建模的结合的改革

学以致用是激发学生们学习的最强动力。参加数学建模活动使得低年级大学生能够应用数学解决实际问题, 而学会Matlab软件编程已经成为同学们参加数学建模活动必须掌握的基本技能。在系统建模过程中, 对象的一般特点是复杂的、受多种因素影响的。在模型求解以及模型验证过程中, 经常需要利用Matlab软件处理大量数据以构建模型, 进行数据分析;然后进行假设, 排除干扰因素编写程序求解模型;最后还需要在软件环境中对于模型进行数据验证, 分析模型的误差, 利用图表或者图形的形式表征模型的精确程度。

为了使得同学们能够灵活地运用Matlab作为建立数学模型的工具, 加强《Matlab程序设计》的课程建设势在必行。《Matlab程序设计》课程的改革内容包括:

2.1 教学内容的改革。

除了以往的基本语法和程序结构、数组的基本运算之外, 带领同学共同深入学习概率统计工具箱、回归分析工具箱以及图形图像的处理部分。在讲解中多介绍一些应用数学进行研究的实例, 从而激发学生的学习兴趣, 引导学生更好地应用Matlab来解决自己专业领域的实际问题, 否则无法达到满意的教学效果。为了更好的配合建模竞赛活动, 课程的最后阶段还进行了编程的集训活动。重点对于近两年的数学建模竞赛中出现的最优化问题进行编程的实战演练。例如:公交换乘问题的乘车路线设计;长方体的最优切割问题等。

2.2 提升教师自身素质。

以往的程序设计教师在教学活动中重点落在程序设计的基本思路上, 这样的教授容易使得工具与建模活动脱节。程序设计课程教师必需要自学数学的基础理论以及建模的相关知识。同时, 数学建模的理论指导教师需要学习计算机知识, 重视软件程序实践环节。

2.3 加强上机实践教学。

《Matlab程序设计》是锻炼动手能力的学科, 上机活动对于学习程序设计来说是至关重要的一个环节。上机活动中, 教师需要引导学生学习编写程序的基本方法, 更重要的就是指导学生学习使用程序调试工具排除错误, 以及使用帮助更深入地自学相关内容。需要引导学生利用网络和书籍能够根据已知的基础知识进行扩展。这样学生的自学能力和自己解决问题的能力都会有很大提升。为了更好地配合建模活动, 在上机实践的后半学期课程中, 所选的题目都是解决实际中小型的数学模型问题。习题的后面安排了小的提示, 以培养同学们解决实际问题的能力。

2.4 引导学生发挥自身能动性。

真正体现教师为导, 学生为主体的教学原则。在教学中, 在课堂上以实例教学带动学生对学习活动的积极参与, 营造问题解决与协作学习的良好思维情境和氛围。教师引导学生明白所做工作的实践性, 所进行的工作应能够经受得住实践的检验。教师引导、带领学生将所学内容应用到数学的相关课程上去, 例如:线性代数、数学建模以及决策论等。学生能够学以致用, 大大激发了他们自主学习的热情。例如, 学生在做数学建模的课后习题时, 鼓励他们将自己的思想实现出来, 并在课堂上当堂演示。上台讲演的同学积极性很高, 自制了精美的演示文稿。台下的同学也被带动起来, 感受到了学习Matlab程序设计的乐趣。

经过上述改革, 学生利用Matlab工具解决数学问题的能力得到充分的提高, 同时自学能力也大大增强。学生在实践活动中不但增长了知识, 更能学习到对待科学应有的态度。教师也在集训活动中相互学习, 深入一步学习了数学理论, 提高了自身能力。

小结

综上所述, 利用Matlab作为工具能够更好的建立系统的数学模型, 搞好《Matlab程序设计》课程建设可以很好的配合数学建模竞赛活动, 培养学生解决问题的动手能力, 培养创新型人才和应用型人才。经过探索和实践, 学生的编程以及调试经验都得到了很大的提高。2007年获得大学生数学建模竞赛北京赛区二等奖;2008年获得大学生数学建模竞赛北京赛区一等奖和二等奖。

《Matlab程序设计》的教学改革也只是刚刚起步, 只有不断地探索、创新和交流, 积累更多的经验, 将之融入教学之中, 才能更好地培养大学生创新能力、实践能力, 从而有助于大学生综合素质能力的提高。

摘要：首先介绍了Matlab程序设计课程的教学特点, 然后结合数学建模活动, 介绍了《Matlab程序设计》课程建设进行的教学改革;最后对于教学改革中的经验进行了总结。

关键词：教学改革,数学建模,Matlab

参考文献

[1]胡良剑, 孙晓君, 叶海平等.MATLAB使用中一些需要注意的问题[J], 纺织高校基础科学学报, 2002, (4) :17-18.

[2]黄琼湘, 那斯尔江.吐尔逊.Matlab作图函数的总结与分析[J].高等理科教育, 2005 (6) :21-22.

matlab课程设计论文篇3

摘要：本文针对独立学院自动化专业MATLAB与系统仿真课程设计教学中存在的各种问题，结合笔者的教学实践，从教学内容、教学手段和教学方法、考核方式等方面提出了一系列切实可行的改革措施。

关键词：MATLAB与系统仿真；教学探索；独立学院；自动化专业

1 教学改革的意义

近年来，随着仿真技术的飞速发展和在社会各行各业的广泛应用，人们越来越认识到仿真的巨大作用。MATLAB作为目前国内外最流行的仿真软件，已经广泛应用于自动控制、科学计算、信号分析、航空航天等领域，是工程技术人员和学者进行科学研究的强有力工具。

MATLAB及系统仿真课程设计是自动化专业的必修课，课程教学目的是使学生掌握MATLAB的计算、编程、绘图等基本功能和部分专业工具箱的使用，利用Simulink进行动态系统的仿真，为研究与解决本专业相关的问题打好基础。

目前的课程教学中，大多偏重于MATLAB软件的基础应用，如数值运算、符号运算、绘图功能、Simulink的基本应用等，普遍和本专业知识结合的不够紧密。这样，虽然学生也掌握了MATLAB的理论知识，但是不能将其熟练应用到其他专业课中解决实际问题，对自己专业的学习没有起到很好的促进作用。这种情况如何改善，值得我们认真思考。因此，MATLAB及系统仿真课程的教学改革是很有必要的，其主要方向应是加强和专业课程的联系，利用仿真解决一些专业课重点难点问题，提高学生兴趣，提升教学效果。

2教学中存在的问题

目前的课程教学中，普遍存在以下几个问题：

（1）大多偏重于MATLAB软件的基础应用，如数值运算、符号运算、绘图功能、Simulink的基本应用等，普遍和本专业知识结合的不够紧密。这样，虽然学生也掌握了MATLAB的理论知识，但是不能将其熟练应用到其他专业课中解决实际问题，对自己专业的学习没有起到很好的促进作用。

（2）要熟练掌握MATLAB软件，并且将其应用于解决实际问题，学习难度略大。对于独立学院的学生而言，难度更大，2周时间不足以学生熟练掌握这一工具。

（3）在进行设计时，学生是2-3个人一组，不能使每个学生得到充分的锻炼。

（4）学生成绩两级分化严重，特别是高年级的专业，任务布置上使用一刀切，不利于程度不同的学生有效的掌握，影响教学的有效性。

（5）实验报告抄袭现象严重。

3教学改革

（1）改革教学内容

改革《MATLAB与系统仿真课程设计》的教学内容，使学生在熟练掌握MATLAB的计算、编程、绘图等基本功能的基础上，学会利用Simulink进行动态系统的仿真，利用MATLAB软件进行控制系统数学建模，掌握时域、频域以及根轨迹的分析方法，从而对控制系统进行校正及PID参数整定，提高学生解决实际问题的能力。

（2）建立任务题库

改进任务书的布置方式，实行分级多任务的布置。针对不同学生的不同学习能力，分为简单任务题库和复杂任务题库。复杂任务题库的任务分基础部分和提高部分，分等级分步骤台阶式的递进增长。

（3）改革教学方法与手段

针对本系学生特点，充分运用各种教学手段和教学资源，充分调动学生的积极主动性，活跃课堂氛围，提高教学质量和效果。课堂上可以通过演示使用MATLAB软件生成美图、动画、音乐等，让学生意识到MATLAB软件的强大功能，从而增强学习主动性，起到事半功倍的效果。

（4）改革考核方式

特别强调的是考核方式是加入平时成绩的登记和最后答辩成绩登记，并且增大平时成绩和答辩成绩占的总成绩的比例。平时成绩的登记，是督促学生认真完成实验的重要手段。最后答辩成绩登记，是区别实验是否优秀的重要方法，杜绝实验报告抄袭的现象。

4结语

通过《MATLAB与系统仿真课程设计》培养学生利用MATLAB软件分析和解决控制系统的建模、仿真、分析、校正，使学生具备一定的分析问题、解决问题的能力。调动学生的学习主动性，逐步培养学生独立解决问题的能力。

参考文献：

matlab课程总结篇4

学习matlab已经有一年多的时间了，matlab跟其他语言不一样（我用的编程语言，除了matlab就应该是c或c＋＋了，VB也接触过），如果你抱着“把其他语言的思想运用在matlab里面的想法”的话，那么我想，即使程序运行不出错，也很难把握matlab的精髓，也就很难发挥matlab的作用了。

Matlab是一个基于矩阵运算的软件，这恐怕是众所周知的事情了，但是，真正在运用的时候（就是在编程的时候），许多人（特别是初学者）往往没有注意到这个问题，因此，for循环（包括while循环）满天飞„„„„..这不仅没有发挥matlab所长，还浪费宝贵时间。我们往往在初始化矩阵的时候注意到这个问题，懂得了使用矩阵而不是循环来赋值，但是，在其他环节上，就很容易疏忽，或者说，仍然没有摆脱C＋＋的思想。因此，以先用循环（基于C＋＋的思想）来编写代码，然后看看能否用matlab的语言（基于矩阵的思想）来改进。当然，这样做的前提是你对matlab提供的一些函数比较熟悉才行，这些函数在matlab的“帮助”那里搜索“FunctionsUsedinVector izing”就可以找到一些。

对MATLAB的认识和了解

语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。与之前学过的C语言相比较。它的语言简练明了，有时候只要一个字符就能表示出整句语句，不用一步步去读。这种语言简单而实用。每个函数建立一个同名的M文件，如上述函数的文件名为fun.m。这种文件简单、短小、高效，并且便于调试。比如说，函数的赋值。在C语言中，它需要一个个去赋值，x=？；y=？；当变量很多的时候，我们不能一次性的去赋值。并且我们需要注意赋值的类型。而在Matlab软件中，我们只需要知道它的初值，自变量的数值，以及它的范围，就可以用矩阵把整个函数赋值。这减去了我们的工作复杂性，也降低了我们时间花费。

运算符丰富，用Matlab软件设计程序，它更加方便快捷。MATLAB 的基本数据单元是既不需要指定维数、也不需要说明数据类型的矩阵，而且数学表达式和运算规则与通常的习惯相同。因此，在MATLAB环境下，数组的操作与数的操作一样简单。对比C语言，Matlab确实简单不少。我们在编写程序时简便了许多。例如，求1 1 2 3 5 8 13„这个算法。C语言得用许多的语句去循环算这个算法。而Matlab软件可以首先数据初始化，然后用while去循环，做出循环体，就可以你要多少数据，它会给你多少数据。还有在Matlab软件设计程序时，少了很多的定义，减少了复杂度，节省了计算机的暂时内存使用率。就和C语言一样，在语句结束时用“{ }”，Matlab软件中一句话结束时，也需要用end。MATLAB既具有结构化的控制语句（如for循环、while循环），又有面向对象编程的特性。

语法限制不严格，程序设计自由度大。程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。Matlab具有一个强大的工具箱，里面的东西，只要你想要的，你可以毫不犹豫的提取出来，不用想C语言编程中，你要的东西你得用函数调用的形式去借用。这些工具箱提供了用户在特别应用领域所需的许多函数，这使得用户不必花大量的时间编写程序就可以直接调用这些函数，达到事半功倍的效果。MATLAB的图形功能强大。不管你二维图形，三维图形，还是现在流行的四维图形。只要你想要，能编写出来函数式。在短短几秒钟之内，它会呈现在你眼前。另外就是图形的直观性，你在绘编图形时，加上一点修饰，它会自动标注你想要图形的阴影部分。MATLAB 具有二维和三维绘图功能，使用方法十分简便。而且用户可以根据需要，坐标图上加标题。坐标轴标记。文本注释及栅格等，也可以指定图线形式(如实线、虚线等)和颜色。常用的快捷键（用【】表示）或命令： 1.在命令窗口(CommandWindow)中：

1)【上、下键】――切换到之前、之后的命令，可以重复按多次来达到你想要的命令

2)clc――清除命令窗口显示的语句，此命令并不清空当前工作区的变量，仅仅是把屏幕上显示出来的语句清除掉

3)clear――这个才是清空当前工作区的变量命令，常用语句clearall来完成 4)【Tab】键――（转自版友心灯）在[email]matlab@hit.edu.cn[/email]看到的：在command窗口，输入一个命令的前几个字符，然后按tab键，会弹出前面含这几个字符的所有命令，找到你要的命令，回车，就可以自动完成。目前讨论结果是：matlab6.5版本中，如果候选命令超过100个，则不显示。而在matlab7以后版本中，则没有这个限制，均可正常提示

5)【Ctrl+C】（或【Ctrl＋Break】）――在matlab程序运行过程中，可能由于程序编写的失误，导致程序不停的运行，在命令窗口输入“Ctrl+C”可以将运行的程序停下来，而不需要将整个Matlab程序关掉。不过进行此操作的前提是能够激活切换到命令窗口才行。2.在编辑器(Editor)中：

1)【Tab】（或【Ctrl+]】）――增加缩进（对多行有效）2)【Ctrl+[】－－减少缩进（对多行有效）

3)【Ctrl+I】－－自动缩进（即自动排版，对多行有效）4)【Ctrl+R】――注释（对多行有效）5)【Ctrl+T】――去掉注释（对多行有效）

6)【Ctrl+B】――括号配对检查（对版本6.5有效，但版本7.0无效，不知道是取消了还是换了另外的快捷键）7)【F12】――设置或取消断点 8)【F5】――运行程序Coming: 1.help:最有效的命令

1）命令窗口直接敲“help”，你就可以得到本地机器上matlab的基本的帮助信息。2）对于某些不是很明确的命令，只知道大体所属范围，譬如说某个工具箱，直接在命令窗口中敲入

Help toolboxname，一帮可以得到本工具箱有关的信息：版本号，函数名等。3）知道函数名，直接用help funname就可以得到相应的帮助信息。2.see also：不可小瞧的关联

在用help命令的时候，可能因为我们开始估计的方向不一定完全正确，在列出的帮助信息中没有直接给出的我们要找的东西，但是我们一定不要忽略了在帮助的最后列出的see also。3.lookfor:matlab中的baidu 当我们很多什么头绪都没有的时候,我们可以求助于它，往往会收到意想不到的效果。

譬如：曾经在gui编程的时候，遇到过这样一个问题：想拖动鼠标时，要出现一个方框，就像你在桌面上拖动鼠标，会出现虚线框一样。4.get,set:GUIobject属性的帮手

在GUI编程中，我们可能有时候想改变某些object的属性，或者想让它安装自己的想法实现，但是我们又不记得这些object的属性，更别提怎么设置他们的值了。这时，可以用get（handles）得到此对象的所有的属性及其当前值。用set（handles）可以得到对象所有可以设置的属性及其可能的取值。找到我们需要的属性名字和可能的取值之后，就意义用get（handles，‘propertyname’）取得此属性的值，用set（handles，‘propertyname’，values）设置此对象此属性的值。

5.Edit：查看m源文件的助手

在应用matlab过程中，可能我们想看看它的m源文件，当然用editor定位打开也行，但是我经常采用的是直接在command窗口中用edit funname.m，就省去了定位的麻烦。

6.其他常用命令：which，what等

which：定位指定的函数和文件，最好带上参数－all，以便显示更加多的信息 what：获得指定目录的m文件，mex文件以及mat文件名列表 MATLAB学习经验

悟性。上小学最喜欢的一个字就是悟，以前以为悟就是一个人的慧根。其实不是这样的，所谓悟就是想。要保持大脑的活力，要不停的想。有很多事情，技术的、非技术的问题，都是可以想明白的。只有不停的想，才能想明白，想透彻。我经常就在想MATLAB的对象属性，所以很熟悉对象属性。

勤奋。我这个人也比较懒惰的，但是我对自己喜欢的事情还是有一种韧性。我对勤奋的理解是，每天多学一些，多积累一些。在别人谈小资的时候，想想一些现实的技术。看看国外倾泻而下的标准、技术、商品，如何突围？只有靠我们每个人的勤奋。每当想起我们那些在国外做了七八年的竞争对手，要在中国打败他们，就只有靠时间、压力和汗水的积累。喜欢上海的一个理由，就是这里的快节奏，可以不会让我那么懒惰。有一些事情我想是可以值得骄傲一下的：有半年时间，平均每天学习MATLAB到半夜两点以后；有两个除夕夜，都是在编写程序。

坚持。做潜力开发的培训，往往要培养一个人永不放弃的斗志和信念。搞MATLAB也是这样，涉及的领域太多，每个领域里面都缺乏足够的专家分布在你周围。那么我们很难有机会接触到真正的高手，对我们的技术细节一一指点。在遇到实际问题时，就只能靠自己去摸索。常常是再坚持一两个小时，就能够解决你的问题。最大的成就感，就在付出了极大的心血和耐心，才取得一个艰难的小胜利。（真的做完一件事情，也许那感觉就是一个字：累）印象很深刻的一件事情，有一次SCIE与我聊起一个混合编程的问题，喋喋不休的讲完了第七种方案（因为好几个我没有听懂），依然不能解决问题，又想到了第八种方案。如果没有坚持，一般人也就能够想到第三步、第四步，如何能够达到圣人的境界？

付出。这也许是一个过时的话题，但是我坚信，付出依然能够给我们带来可观的回报。付出，不是今天老板给了你薪水，你可以继续为他工作一个月。我所理解的付出，是每天为公司、国家多工作两个小时。有一些规则是显性的，有一些规则不是那么容易发现的，是潜规则。我不是倡导无私，我只是希望通过自身的努力，提高公司的竞争力，提高民族的竞争力。在这个过程中，也相应的提高了作为个体的技术工程师的竞争力。现代的竞争是激烈而残酷的，只有熟悉地缘政治的人，才能有深刻的理解。没有朋友感兴趣，就培养这个群体。土壤厚重了，我们这些生物才能生长得更茂盛一些！

也许这就是一种正常的生存状态吧，不知道是否有更好的办法？如果你要做很多事情，就必须协调好。而我不太擅长此事，所以在很多事情之间穿梭。常常是同时做两件事情，计划着第三件事，夜里想着第四件事。时间长了，反倒习惯了一种忙乱的状态，可以做很多事情，做好一件马上就是下一件。只有等到这些都告一段落，就可以好好的放松一下了。

多动手写程序、调试。如果懒得写程序，调试程序，永远无法提高。我个人认为调试程序更重要。有些人可能在一个程序调试几下出不了结果时，就可能喜欢去问别人，我不太赞同这一做法。其实，凡事往往经过痛苦折磨后，才会让你印象深刻，收益更大。我建议在你觉得用尽你努力后，仍然无法有结果时，才去请教别人。我当初一个程序调试过一两个星期都有过。在这论坛上，你可以发现不少好的问题，对这些问题，不要光看别人如果解决，也不要光想怎么解决，自己坐下来，动手自己解决一下，那你就会把不是你的知识变成自己的知识。善于利用MATLAB的帮助。可以这么说，任何问题都可以在MATLAB的帮助里找到解决的办法。问题不论大小，都是由更小的问题组成，把大问题化为小问题，小函数，然后再到MATLAB帮助里去找这种小问题，小函数的用法。说实话，MATLAB里的函数太多，我也经常忘记一些用法，这时HELP就帮忙了。

善于向别人学习。在你解决一个问题后，你可能会发现别人有更简便的方法解决，更强的函数，就是你向别人学习的时候。

遗憾如果我能够与Mathworks的人直接沟通，也许能够了解更多的技术细节。我们对MATLAB的很多困惑，也许就是他们曾经面对的问题。比如Compiler的发展方向，我想当初这些技术工程师也做了很多争论。如果他们能够得到一些其他的反馈信息，也许在编译器方面做得更好。

时间总是一种稀缺资源，与同行的交流还不够充分。比如对某些领域的了解，依然很片面。看到很多朋友，对一些相关行业和领域，都能侃侃而谈，实在是一种羡慕。数学基础实在不好，很多算法问题总是想不明白。数学天才们的思维训练，看来是没有机会接受了。

随着对技术的理解加深，有一些看法在逐步转变。以前以为一个好东西，总能够保持其优势。然而现实生活中，技术发展太块了，仅有这些还不够。不选择更新，只有被淘汰，无论是技术，还是做技术的人。

MATLAB真是一个好工具，也只能是一个好工具。它可以作为一个平台，承载知识和算法，那么核心的竞争力将是它实现的技术和产品。现在的公司，主营业务是通信软件。以后的职业规划，将更多的与通信沾边了。又是一个陌生的领域，又是一个必须要全力以赴的专业。

matlab课程设计论文篇5

[1]

一、MATLAB 语言的特点

MATLAB是一套用于科学工程计算的可视化高性能软件, 是一种交互式的以矩阵为基本数据结构的系统, 具有强大的矩阵运算能力。MATLAB中的工具箱和图形显示功能, 有利于直观、方便地进行分析、计算和设计工作。MATLAB的信号处理工具箱为信号分析与处理提供了强大的应用处理函数库, 已成功地用于 “信号与系统” 课程的问题分析、实验、滤波器设计及计算机模拟等工作中。

针对 “信号与系统” 课程内容的特点, 利用MATLAB的信号处理工具箱和图形处理及数据可视化, 教师可以将结论直接用图形来演示, 从而让学生对抽象的概念和定理以及结论有直观的认识, 并加深对一些重要概念的理解;同时, 学生也可以亲自动手进行课题设计 , 从而激发学习兴趣和增强借助计算机解决实际问题的能力。

二、信号与系统仿真实验设计 1.针对课程中难点的实验范例

在 “信号与系统” 课程的教学中, 信号的傅里叶级数的概念可以说是学生遇到的第一个难点。为了让学生更好地理解周期信号可以分解成N次谐波分量的叠加, 我们以周期矩形脉冲为例来说明取有限次谐波分量合成逼近周期矩形脉冲信号。[2] 周期矩形脉冲信号如图1所示。这里A=1, T

0=2, τ=1, ω0=π, 根据傅里叶级数公式由前N次谐波合成的信号近似波形为

则可以利用M ATLA B程序画出前N次谐波合成的信号近似波形, 如图2所示(图中N分别为3, 7, 30。

从结果中可以看出当所取谐波次数足够多时, 合成结果与周期矩形脉冲逐渐逼近;同时, 图中间断点处始终出现约9%的过冲, 也很好地反映了吉布斯现象。

2.信号与系统仿真实验设计

在传统的 “信号与系统” 教学过程中缺乏实验环节, 学生很难将学习到的理论知识与实际结合。针对这一问题, 我们根据 “信号与系统” 课程的特点设计了8个基于MATLAB的仿真实验。仿真实验内容有:信号波形绘制及基本运算;信号的卷积运算;周期信号的频谱分析;非周期信号的频谱分析;信号调制与解调;系统的频率响应;连续系统的复频域分析;离散系统的Z域分析。这些实验内容是按照由浅入深的原则安排的, 既有基本概念、基本理论的验证性实验也有设计性实验。

三、信号与系统虚拟实验平台设计

笔者借助MATLAB交互式工具GUIDE 制作GUI图形用户界面。

[3] 在与传统教学相结合的基础上改善教学环节, 使用户能够灵活、细致、直观、充分地利用计算机的优势, 解决信号与系统以及数字信号处理本身具有的诸多难题, 如概念抽象, 算法理论性很强, 运算量大且繁琐, 学习者难以亲手验证等。实验平台的总体界面如图 3所示。

主界面主要是 “DSP(数字信号处理虚拟实验系统” 的简介及进入某一特定实验的三个按键。对于信号的频谱分析和滤波器的设计两个实验项目, 依据信号处理的一般模式需要, 又可以具体分为离散时间信号的频谱分析、连续时间信号的频谱分析、模拟滤波器的设计和数字滤波器的设计。这些实验都以独立菜单的形式设

MATLAB在 “信号与系统” 课程教学中的应用张国琴

摘要:针对 “信号与系统” 课程的特点, 将MATLAB软件引入教学中, 激发了学生学习“信号与系统” 课程的兴趣, 加深了学生对抽象理论、概念的理解。同时设计了基于MATLAB的信号与系统仿真实验系统, 取得了良好的教学效果。

关键词:信号与系统;MATLAB;仿真实验

作者简介:张国琴(1977-, 女, 内蒙古通辽人, 武汉纺织大学电子信息工程学院, 讲师。(湖北武汉 430073 基金项目:本文系湖北省教育厅高等学校省级教学研究项目(鄂教高[2006]23号、立项编号:20060294 的研究成果。中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2011 07-0077-01 DOI编码:10.3969/j.issn.1007-0079.2011.07.037 图 1 周期矩形脉冲信号

图 2 有限次谐波分量合成周期矩形脉冲信号

(下转第 79页

法主要采取分组讨论的方法, 以4人为一个小组, 按题目要求完成实验, 完成之后老师进行检查, 按完成情况给小组打分。

5.教学评价方案的设计

教学评价方案采取了课程考核的形式, 如表2所示。重点考查学生知识掌握的情况、技能应用情况及学习态度问题, 应重点侧重于技能和知识的掌握情况。

表 2 课程整体成绩表

考核类型成绩权重课程整体成绩课程考核平时成绩 +项目测试 +考试成绩 20%+30%+50%100%

三、通过技能大赛提高学生应用单片机的水平

现在很多学校开展各种技能大赛以提高学生的动手能力。单片机这门课程非常适合开展这种比赛。在开展该项技能大赛时必须得到学校的资金支持。如购买单片机电路板、各种电子元件、单片机的芯片等等。但是单片机成本较为低廉, 总共算下来每个学生所需的成本大概为30元左右, 大概1000元的经费就可以举办一次单片机技能大赛。

在单片机技能大赛中, 每位选手不仅可以亲自动手焊接电路板, 而且可以认识各种电子元件, 如晶振、电阻、电容和发光二极管等, 掌握如何把程序下载到芯片当中, 如何调试程序等等, 从而让学生真正体会到学习单片机的乐趣。

四、成立单片机兴趣协会

现在高校中有很多协会, 如英语协会、普通话协会等。由于单片机在机电行业中的应用非常广泛, 所以在机电专业中有必要成立单片机协会, 通过协会可以积累一些设备, 并且由协会组织开展一些学习单片机的活动, 让学生增强对单片机的学习兴趣。学校可以对类似的协会进行资金和场地等方面的支持, 让这种和学习相

关的协会能够传承下去。学校通过技能大赛可以从协会中选拔人才 , 这对培养高素质技能型人才是至关重要的。

五、结束语

总之, “单片机及接口技术” 课程的教学改革应该由学校、教师和学生三方面齐抓共管, 而不是仅仅依赖教师改变教学方法。该门课程在企业当中应用广泛, 只有从根源上进行彻底的教学改革, 高校才能培养出真正合格的专业技能型人才。

参考文献: [1]程兴国.基于 Proteus 和 Keil 构建的单片机虚拟实验室 [J].福建电脑 ,2009,(1:135-150.[2]马刚 ,李向仓.用 Proteus 与 Keil整合构建单片机虚拟仿真平台[J].现代电子技术 ,2006,(24:122-127.[3]李芳,李家庆.基于 Proteus+Keil的单片机实验仿真平台[J].中国教育技术装备 ,2009,(4:60-72.[4]曹建树 ,曾林春 ,夏云生.基于 Proteus 和 Keil 接口的虚拟波形发生器仿真 [J].北京石油化工学院学报 ,2008, 16(3:15-19.[5]周灵彬 , 张靖武.单片机应用产品的 PROTEUS 设计与仿真 [J].今日电子 ,2008,(1:64-65.[6]陈朝元,鲁五一.Proteus软件在自动控制系统仿真中的应用[J].系统仿真学报 ,2008,(2:310-315.(责任编辑 :麻剑飞

计在对应的实验标题下面。点击相应的子菜单就可以进入虚拟实验中。下面以模拟滤波器的设计为例来说明。

图4是模拟滤波器设计的界面。其中阻带衰减、通带波纹、通带边界频率和阻带边界频率都是可以自行设置的。在滤波器类型下拉菜单中有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等可供选择。当以上参数和滤波器选择好后, 就可以点击生成滤波器的按钮, 在左端的图形框中就显示出滤波器的图形。

在本实验软件中, 利用MATLAB提供的信号处理工具箱函数, 用具体实例说明了用MATLAB处理数字信号的方法, 涵盖了信号的运算、转换, 滤波器的设计等信号处理技术。通过该实验系统可帮助学生加深对 “信号与系统” 理论知识的理解, 加深对MATLAB功能的认识。

四、结束语

“信号与系统” 这门课程是电子信息类专业的一门重要的专业基础课, 对这门课程理论的掌握程度直接影响到后续课程的学习。因此我们将MATLAB引入到 “信号与系统” 课程中, 学生可以直观地理解和领会课本中抽象的内容, 提高了学生的积极性和兴趣, 从而极大地改善了教学效果。同时由于MATLAB易学的特点, 可以通过课程设计, 让学生自己动手编写程序进行更多的实验, 从而提高对讲课内容的理解, 激发学生的学习热情和钻研精神。

参考文献: [1]廖延娜.MATLAB 在《信号与系统》课程教学中的应用 [J].西安邮电学院学报 ,2009,(5.[2]陈后金 ,胡健 ,薛健.信号与系统(第 2版 [M].北京:清华大学出版社 ,2005:139-142.[3]张志涌.精通 MATLAB[M].北京 :北京航空航天大学出版社 ,2003: 493-502.(责任编辑 :麻剑飞图 4 模拟滤波器设计(上接第 77

matlab课程设计论文篇6

基于MATLAB的PID 控制器设计

一、PID控制简介

PID控制是最早发展起来的经典控制策略, 是用于过程控制最有效的策略之一。由于其原理简单、技术成，在实际应用中较易于整定, 在工业控制中得到了广泛的应用。它最大的优点是不需了解被控对象精确的数学模型,只需在线根据系统误差及误差的变化率等简单参数, 经过经验进行调节器参数在线整定, 即可取得满意的结果, 具有很大的适应性和灵活性。

积分作用:可以减少稳态误差, 但另一方面也容易导致积分饱和, 使系统的超调量增大。

微分作用:可提高系统的响应速度, 但其对高频干扰特别敏感, 甚至会导致系统失稳。

所以, 正确计算控制器的参数, 有效合理地实现 PID控制器的设计,对于PID 控制器在过程控制中的广泛应用具有重要的理论和现实意义。

在PID控制系统中, PID控制器分别对误差信号e（t）进行比例、积分与微分运算, 其结果的加权和构成系统的控制信号u（t），送给对象模型加以控制。PID控制器的数学描述为

其传递函数可表示为:

从根本上讲, 设计PID控制器也就是确定其比例系数Kp、积分系数T i 和微分系数T d , 这三个系数取值的不同, 决定了比例、积分和微分作用的强弱。控制系统的整定就是在控制系统的结构已经确定、控制仪表和控制对象等处在正常状态的情况下, 适当选择控制器参数使控制仪表的特性和控制对象的特性相配合, 从而使控制系统的运行达到最佳状态, 取得最好的控制效果。

二、MATLAB的 Ziegler-Nichols算法PID控制器设计。

1、PID控制器的Ziegler-Nichols参数整定

在实际的过程控制系统中, 有大量的对象模型可以近似地由一阶模型

K-sLG(s)e来表示。这个对象模型可以表示为

1sT如果不能建立起系统的物理模型, 可通过试验测取对象模型的阶跃响应, 从而得到模型参数。当然, 我们也可在已知对象模型的情况下, 利用MATLAB，通过使用step()函数得到对象模型的开环阶跃响应曲线。在被控对象的阶跃响应中, 可获取K、L 和 T参数, 也可在MATLAB中由 dcgain()函数求取 K值。

2.在 MATLAB下实现PID 控制器的设计与仿真

已知被控对象的K、L 和T 值后, 我们可以根据Ziegler — Nichols整定公式编写一个MATLAB函数ziegler_std()用以设计PID控制器。该函数程序如下：

function [num,den,Kp,Ti,Td,H]=Ziegler_std(key,vars)Ti=[ ];Td=[ ];H=[ ];K=vars(1);L=vars(2);T=vars(3);a=K*L/T;if key==1

num=1/a;

%判断设计P 控制器

elseif key==2

Kp=0.9/a;Ti=3.33*L;

%判断设计PI 控制器

elseif key==3，Kp=1.2/a;Ti=2*L;Td=L/2;

%判断设计PID控制器 end

switch key

case 1 num=Kp;den=1;

% P控制器

case 2 num=Kp*[Ti,1];den=[Ti,0];

% PI控制器

case 3

% PID控制器 p0=[Ti*Td,0,0];p1=[0,Ti,1];p2=[0,0,1];p3=p0+p1+p2;p4=Kp*p3;num=p4/Ti;den=[1,0];

end

由图可知L和T 令KL。在求得L 和α参数的情况下, 我们可通过表1中给出的Ziegler T— Nichols经验公式确定 P、PI 和PID控制器的参数。

三、对某传递函数G(s)1(s1)3的控制

未加控制器的仿真： Simulink下的系统图

仿真输出图形如下：

第一次测量

KLT=3.28 L=1.38 K=1 =0.42

TP控制

Kp=1=2.38 Simulink下的系统图

仿真输出图形如下：

峰值时间tp=4.15s,峰值为0.9518 上升时间td=2.953s 调节时间ts=14.4s

PI控制

Kp=0.9=2.14

Ti=3.33L=4.60

Simulink下的系统图:

仿真后的输出曲线为:

峰值时间tp=4.48s,峰值1.019s 上升时间td=3.783s 调节时间ts=25.486s PID控制

LKp==2.85 Ti=2L=2.76 Td==0.69 2Simulink下的系统图 1.2

仿真后的输出曲线为：

峰值时间tp=4.028s峰值1.077 上升时间td=3.565s 调节时间ts=28.50s

第二次测量

KLT=3.51 L=1.23 k=1 =0.35

TP控制, Kp=1=2.86 Simulink下的系统图:

仿真后的输出曲线为：

峰值时间tp=3.685s峰值1.025 上升时间td=2.834s 调节时间ts=25.70s PI控制图如下：

Kp=0.9=2.57

Ti=3.33L=4.10

Simulink下的系统图:

仿真后的输出曲线为：

峰值时间tp=4.197s峰值1.104 上升时间td=3.324s 调节时间ts=27.06s PID控制

Kp=1.2=2.757

Ti=2L=0.262 Td=L=0.0655 2Simulink下的系统图

仿真后的输出曲线为：

峰值时间tp=4.002s峰值1.169 上升时间td=3.023s 调节时间ts=22.26s

四、控制方案的选择：对于开环传递函数为G(s)1(s1)3的系统，经过两次测量，并分别进行P，PI，PID控制发现比例P控制有较好的动态和稳态性能指标。取两次测量平均值K=1，L=1.305，T=3.40，则KL=0.383 T

五、由实验过程和仿真结果对P、PI、PID控制的优劣性比较比例（P）控制

单独的比例控制也称“有差控制”，输出的变化与输入控制器的偏差成比例关系，偏差越大输出越大。实际应用中，比例度的大小应视具体情况而定，比例度太大，控制作用太弱，不利于系统克服扰动，余差太大，控制质量差，也没有什么控制作用；比例度太小，控制作用太强，容易导致系统的稳定性变差，引发振荡。

对于反应灵敏、放大能力强的被控对象，为提高系统的稳定性，应当使比例度稍大些；而对于反应迟钝，放大能力又较弱的被控对象，比例度可选小一些，以提高整个系统的灵敏度，也可以相应减小余差。

单纯的比例控制适用于扰动不大，滞后较小，负荷变化小，要求不高，允许有一定余差存在的场合。工业生产中比例控制规律使用较为普遍。比例积分（PI）控制

比例控制规律是基本控制规律中最基本的、应用最普遍的一种，其最大优点就是控制及时、迅速。只要有偏差产生，控制器立即产生控制作用。但是，不能最终消除余差的缺点限制了它的单独使用。克服余差的办法是在比例控制的基础上加上积分控制作用。

积分控制器的输出与输入偏差对时间的积分成正比。这里的“积分”指的是“积累”的意思。积分控制器的输出不仅与输入偏差的大小有关，而且还与偏差存在的时间有关。只要偏差存在，输出就会不断累积（输出值越来越大或越来越小），一直到偏差为零，累积才会停止。所以，积分控制可以消除余差。积分控制规律又称无差控制规律。

积分时间的大小表征了积分控制作用的强弱。积分时间越小，控制作用越强；反之，控制作用越弱。

积分控制虽然能消除余差，但它存在着控制不及时的缺点。因为积分输出的累积是渐进的，其产生的控制作用总是落后于偏差的变化，不能及时有效地克服干扰的影响，难以使控制系统稳定下来。所以，实用中一般不单独使用积分控制，而是和比例控制作用结合起来，构成比例积分控制。这样取二者之长，互相弥补，既有比例控制作用的迅速及时，又有积分控制作用消除余差的能力。因此，比例积分控制可以实现较为理想的过程控制。

比例积分控制器是目前应用最为广泛的一种控制器，多用于工业生产中液位、压力、流量等控制系统。由于引入积分作用能消除余差，弥补了纯比例控制的缺陷，获得较好的控制质量。但是积分作用的引入，会使系统稳定性变差。对于有较大惯性滞后的控制系统，要尽量避免使用。比例积分微分（PID）控制

最为理想的控制当属比例-积分-微分控制规律。它集三者之长：既有比例作用的及时迅速，又有积分作用的消除余差能力，还有微分作用的超前控制功能。

当偏差阶跃出现时，微分立即大幅度动作，抑制偏差的这种跃变；比例也同时起消除偏差的作用，使偏差幅度减小，由于比例作用是持久和起主要作用的控制规律，因此可使系统比较稳定；而积分作用慢慢把余差克服掉。只要三个作用的控制参数选择得当，便可充分发挥三种控制规律的优点，得到较为理想的控制效果。

PID控制中的积分作用可以减少稳态误差, 但另一方面也容易导致积分饱和, 使系统的超调量增大。

六、参考文献

张德丰编著、MATLAB控制系统设计与仿真、电子工业出版社、2009.6 胡寿松主编、自动控制原理（第五版）、科学出版社、2007

七、心得体会

我觉得学习MATLAB是不容易的，这是一件需要持之以恒的事，必须要坚持不懈的学习，还需要敢于开口向别人请教，更需要我们勤于思考，勤于动手，勤于记忆。程序设计是实践性很强的事情，需要我们亲自动手实际操作设计程序，熟悉MATLAB的操作环境，这对提高我们操作能力非常有效。

matlab课程设计论文篇7

1 新型教学形式的提出

教学理念的升华:淡化理论教学与实验教学的界限, 将理论教学与实验教学有机的结合, 融知识传授、能力培养、素质教育于一体, 实现原理、方法、应用的有机结合。使得实践教学不再是理论教学的辅助, 而是理论教学的重要组成部分。

教学方法的改进:教学过程应注重学生综合应用知识能力和自主学习能力的培养。在计算能力和技巧方面, 应侧重计算方法, 注重利用计算机技术进行科学计算。教学过程中应注重师生的互动, 突出基本原理中蕴涵的数学概念、物理概念和工程概念。

实验手段的提高:要充分利用现代教育技术提高实践效果, 应强调实践教学的主要目的是培养学生应用所学知识分析问题和解决问题的能力, 科学研究的素质和开拓创新的意识。软件实验与硬件实验的区别只是实验手段和环境的不同, 应充分而灵活。

2 MATLAB应用于信号系统概述

2.1 Ma tla b仿真的应用和优势

MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起, 并提供了大量的内置函数, 从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。

它具有如下特点和优势: (1) 友好的工作平台和编程环境; (2) 简单易学的程序语言; (3) 强大的科学计算处理能力; (4) 出色的图形显示和处理功能。特别是Matlab具有信号, 系统以及信号处理方面的工具箱, 许多常用的数学算法都有相应的函数命令, 这样可以在信号分析和处理中, 省去原有非常繁琐和冗长的数学计算推理过程, 直接用软件中的工具包即可实现结果显示。同时在图形仿真显示后, 同学们很容易就能理解系统的工作状态以及一些特性。Matlab的出现使利用计算机辅助完成《信号与系统》课程的数值计算、基本概念和算法的可视化建模及仿真调试成为可能。

2.2 利用Ma tla b仿真提高信号与系统的教学质量

1) 巩固理论知识的理解:信号与系统课程的内容上, 从处理信号的形式上可分为两部分:一是连续时间信号及系统的分析;二是离散时间信号及系统的分析。从分析方法主要分为时域、频域、复频域分析方法等。由于信号与系统课程的许多内容都是基于公式演算, 而MATLAB借助符号数学工具箱提供的符号运算功能可满足信号与系统课程的需求。例如, 解微/差分方程、傅里叶正反变换、拉普拉斯正反变换、z正反变换等。MATLAB在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真分析, 主要包括函数波形绘制、函数运算、冲激响应与阶跃响应仿真分析、信号的时域分析、信号的频谱分析、系统的S域分析等内容。直观的数值计算仿真分析可以帮助同学们更深入理解信号与系统的理论知识,

2) 开发“信号与系统”虚拟实验:以前信号与系统的实验大都是用硬件电路完成, 实验的效果不直观, 有一定的误差。利用Matlab仿真开发信号系统的软件实验具有如下特点: (1) 有利于克服一些缺点。实验软件系统克服了硬件模拟实验实时性差、结果不够准确等缺点, 同时能完成常用电子仪器仪表不能实现的实验。 (2) 经济性好。计算机仿真实验投资小但可达到相同的甚至于更好的实验结果。另外可以充分利用计算机资源, 达到资源共享, 同时具有可扩展性, 随着课程范围的扩大, 可随时增加实验内容。开发“信号与系统”虚拟实验有很多特色。 (3) 有利于调动学生学习的积极性。现有实验课的内容大多是验证性试验内容, 不能调动学习的积极性, 不能挖掘学生的潜能, 实验效果不理想, 而计算机虚拟实验教学过程充满着新颖和新鲜感, 能激发学生的求知欲, 激励学生进行探究和思考, 为培养创新思维奠定基础。 (4) 将经典理论与现代理论有机结合, 加入了Matlab仿真技术后, 可以在教学中适当增加一些现代信号处理的内容 (如信号的多速率处理、小波分析等) , 增加工程性、设计性和综合性的例题和习题, 注重信号处理的理论的工程应用。

3 Ma tla b仿真在信号系统分析中的具体应用

3.1 信号的时域产生和信号的卷积运算

利用Matlab软件的信号处理工具箱 (Signal Processing Toolbox) 中的专用函数产生信号并绘出波形。

例1:产生正弦波

例2:二个指数信号的卷积.

3.2 系统的稳定性分析

系统的稳定性一直是系统分析中的重要性能之一, 系统函数H (s) 集中表现了系统的性能, 研究H (s) 在S平面中极点分布的位置, 可很方便地判断系统稳定性。

1) 稳定系统:H (s) 全部极点落于S左半平面 (不包括虚轴) , 则可以满足

系统是稳定的。

2) 不稳定系统:H (s) 极点落于S右半平面, 或在虚轴上具有二阶以上极点, 则在足够长时间后, h (t) 仍继续增长, 系统是不稳定的。

3) 临界稳定系统:H (s) 极点落于S平面虚轴上, 且只有一阶, 则在足够长时间后, h (t) 趋于一个非零数值或形成一个等幅振荡。

系统函数H (s) 的零、极点可用matlab的多项式求根函数roots () 求得。

根据p和z用plot () 命令即可画出系统零、极点分布图, 进而分析判断系统稳定性.例:系统函数H (s) 如下, 画出系统零、极点分布图, 判断该系统稳定性。

由系统零、极点分布图可知, 该系统有一极点位于s右半平面, 故系统是不稳定的.

4 结束语

相对于传统的信号与系统教学模式, 采用Matlab仿真后, 在整个学习中, 同学们在获得理论知识的同时又得到实际动手操作能力的锻炼, 同时也提高计算机软件使用的能力, 真正做到理论联系实际, 达到综合型人才的培养目标。同时, 作为信号与系统的授课教师, 结合历年的教学经验发现, 将软件仿真加入教学过程中后, 授课形式生动丰富, 摆脱了理工类专业课的枯燥乏味的授课现状, 得到了较好的教学效果。

摘要：信号与系统课程是电子通信类专业的一门重要的专业基础课, 它是理论与实践、原理与应用紧密相结合的课程, 该课程需要较高的数学基础, 内容涉及很多抽象的概念。本文结合MATLAB仿真技术分析信号系统中的常见问题, 它强大的图形处理功能及数学运算功能, 为我们实现信号及系统的可视化分析提供了强有力的工具, 提高了教学质量, 同时培养了学生的应用能力。

关键词：信号与系统分析,Matlab仿真,教学方法研究

参考文献

[1]吴大正, 杨林耀, 张永瑞等.信号与线性系统分析[M]第四版:北京, 高等教育出版社.

[2]张德丰.MATLAB通信工程仿真[M].北京:机械工业出版社, 2010.

[3]陈后金:我校“信号与系统”课程的改革与建设[J].北京:电气电子教学学报.

matlab课程设计论文篇8

【关键词】气象类专业 Matlab 气象资料应用

气象类专业包含大气科学、大气物理、大气探测、应用气象等各类与气象有关的专业学科。不同专业的培养要求不尽相同，但气象类专业的共通特点即是要处理和应用各类气象资料。处理和应用各类气象资料需要专业的读取和显示资料的能力，同时也需要通用的分析数据和数值计算的能力。我校根据学校的专业特色及学生技能需求，在纵观各种编程软件和绘图软件优缺点的基础上，于2011年开设了专门针对气象类专业学生的Matlab程序设计课程《Matlab在气象中的应用》。经过这几年的教学实践，在教学内容和教学方法上做出了一系列的探索和改进，有效提高了课程教学的质量，培养了学生分析和处理专业资料的能力。

一、气象类专业Matlab教学的意义

随着气象业务的不断发展，越来越多的观测手段使得气象数据格式变得更加繁多，如二进制、文本（txt）格式、表格（Excel）格式文件，以及hdf、Grib、Netcdf等通用数据格式文件。气象类专业学生不仅需要掌握各种专业理论基础知识，还需具备处理和应用各种气象资料的实践能力。而气象资料的应用包括将气象数据读取、分析以及更进一步的综合处理，这对使用者提出了较高的要求。Matlab软件包含丰富的工具箱与模块集，不仅有常规的读写文件的能力，还有与专业数据格式相应的数据库，从而使得读写和处理各种格式的气象数据变得简单。因此在气象类专业可以考虑使用具备强大数值计算和可视化能力的Matlab软件实现数据提取分析以及可视化输出。

二、气象类专业Matlab教学探索

结合气象类专业课程特点和学生实践技能需求，对气象类专业的Matlab程序设计课程的教学内容和教学方法进行了探索和拓展，并取得了良好的教学效果。以下列出了课程设计方面的一些主要内容，供理工类应用型课程的教学建设参考。

（一）教学目标的制定

为了更好地安排理论课和实践课教学内容，在内容设计前先制定教学目标。教学目标的制定主要依据如下三个原则：课程总体要求，学生实际以及社会需要。对于气象类专业学生，专业课中所涉及的气象资料主要包含地面观测、探空、雷达、和卫星资料，因此教学目标的制定须联系学生所学专业课的实际需要。另外，随着气象业务的发展和气象部门对毕业学生的社会需求，教学目标的制定也应与时俱进。基于以上三个原则，Matlab教学目标主要分为两大类：一类是掌握Matlab编程的基本理论和技巧，另一类是学会利用Matlab处理各类气象资料。具体每次课程的教学目标制定又融合于每次课程的教学内容中。如利用Matlab处理气象资料又分为读写不同格式的资料、资料的统计分析以及拟合插值等、气象图像的去噪增强等。

（二）教学内容的设计

Matlab在气象中的应用主要包含四大模块：气象数据处理，图形绘制，数据分析，图像处理。Matlab课程主要内容之一是这四大模块内容的应用和实现。另外，在内容的编排设计上还须考虑了Maltab语言自身的基本语法和特点的介绍。以下是教学内容设计的具体方案：（1）理论教学和实践教学的分配。Matlab是一门实践性很强的课程，而相应的理论知识又不能缺少，这样才能保证学生既能将学到的知识投入应用，又能具有一定的深度理解。时间分配上，理论教学和实践教学可并驾齐驱。内容分配上，理论和实践大致对应，但在实践教学的内容上，还会加强理论在专业资料处理应用上的实践。（2）基本原理和专业应用教学的分配。Matlab将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化等诸多功能集成在一个易使用的视窗环境中，因此其涵盖内容繁多。但对于气象类专业学生，其主要目标是各类气象资料的处理应用，因此在基本理论课程上主要涵盖三章内容即可：Matlab简介和语法、Matlab矩阵创建和处理、Matlab图形绘制。而专业应用则结合了气象专业的课程目标和特点，主要涵盖以下四章内容：Matlab读写常规格式数据文件、Matlab读写通用数据格式文件如Netcdf和hdf文件、利用Maltab进行数据分析、气象图像处理。其中前两章是关于气象资料的读写，后两章是关于气象资料的分析处理和应用。（3）专业实践和综合应用实践的分配。在实践教学中不仅要考虑基本理论和专业的实践，还要涉及专业实践和综合应用实践的分配。例如，一次实践课程安排为作图实验，即各种作图练习和应用的专业实践，而在文件处理的实践中既要实现气象数据的读取，也要以作图的形式将结果显示，还要对读出的数据进行统计和插值分析，即综合应用实践。

（三）教学方法的选择

根据学生专业的特点，依据教学目标和教学内容，对教学方法进行了探索。（1）理论教学方法的选择。理论教学过程中除了运用常规课堂的教学方法如讲授法、提问法外，还主要考虑了以下三点：理清逻辑关系、加强实例的演示、实例的选择，结合专业的特点。理清逻辑关系即要建立Matlab理论知识和气象类专业知识的联系，本课程内各章节之间的联系，每章内各知识点之间的联系。将这些联系作为经纬线，串接起来讲授内容，使学生可以纲举目张、举一反三，加深对知识点的理解。由于Matlab课程实践性很强，因此在Matlab理论教学中安排了大量的实例演示，通过现场展示，让学生对知识点有了更直观的了解，并对实践训练有了先验的感性认识。每次课程的每个知识点都有2个左右的实例，每次课堂教学都提供了将近20个实例，每个实例都可以直接拷贝到Matlab软件中运行，从而帮助学生加强理解和实践。除此以外，实例的选择还结合了专业的特点。例如，在pcolor作图函数的讲解和演示中利用了天气雷达数据，从而通过代码的编写和天气雷达图像的显示，使同学更好的了解了此函数的编写以及在专业知识中的应用。（2）实践教学方法的选择。实践教学方法主要考虑以下三个方面：实践教案的编写、实践习题的选择、实习报告的填写。每一次实践课程都有一个完善的实践教案，其中包括本次实验的目的、实验方案、实验习题、实验结语。实验方案将本次实验课程内容进行了简单的归纳和整理，通过举例对完成本次试验的方法和途径进行了展示，从而方便学生更好的完成本次实验内容。对于实践性较强的课程，学好的主要途径即是多动手。因此，在每一次实践课程中都安排大量的相应练习。实验习题的选择主要考虑了基本理论的练习和专业技能的练习。如Matlab文件处理这一章的实践教学中，其中两道习题是简单的常规的文本文件读写，其他习题则处理专业气象资料，如利用Matlab读取2012年6月NCEP资料中的气压数据，并画出等压面图像。每次实践课程后都要有一份完整的实验报告，包括实验习题的完成情况、本次实验的感想等。除此以外，教学过程中还加强了教学反馈。首先，在实验课上，根据学生实践的实际情况及时与其讨论和交流，同时也激励学生主动咨询和提问；其次，基于上交的实习报告，把完成情况向学生反馈，并通过电话、电子邮件等多种途径与学生进行讨论。endprint

三、气象类专业Matlab课程教学效果

通过上述探索，气象类专业的Matlab课程《Matlab在气象上的应用》取得了良好的教学效果。在2012～2013第一学期的大气探测专业Matlab课程教学的学生评教中，Matlab课程的综合评价为“优”，其中评价内容包括教学态度、教学方法、教学管理、教学效果等。另外，在最近一次大气探测专业大四学生对编程语言的掌握程度的调研中，80%以上的学生对Matlab的掌握程度为“掌握”，其他如C语言等编程语言的主要掌握程度为“了解”或“不熟”。除了编程技巧的掌握，我们更关注Matlab在气象专业知识上的应用。通过调查发现，在2013年大气探测专业的本科毕业论文设计中，有60%以上的学生均是选择了把Matlab作为编程工具来实现自己的毕业设计。例如，09级大气探测的伍华丽同学利用Matlab模拟了多普勒天气雷达谱参数的提取以及性能分析，解帅同学利用Matlab进行TRMM卫星测雨雷达三维降水结构特征的个例分析。从以上可以看出，基于气象类专业的特点，开设专门的Matlab课程是非常有意义的，Matlab在气象数据模拟分析、气象资料处理和可视化显示中均得到了很好的应用。

【参考文献】

[1]Frederick K. Lutgens， Edward J. Tarbuck， Dennis G. Tasa. The atmosphere： An introduction to Meteorology[M]. Prentice Hall， 2010.

[2]周建兴. Matlab从入门到精通[M]. 人民邮电出版社， 2012.

[3]Ma Li， Jiang Zhihong， Li Hao， Wu Dan. The combination of Java with Matlab apply to meteorology[C]. International Forum on Information Technology and Applications， 2009（3）：392-395.

[4]杨雪梅. Matlab应用于信息与计算科学专业教学的实践与体会[J]. 教学研究， 2010， 33（5）： 49-52.