MATLAB与数字仿真实验课程教学大纲

附件三：实验课程教学大纲基本格式

MATLAB与数字仿真实验课程教学大纲

课程名称： MATLAB与数字仿真 英文名称： MATLAB/SIMULINK 学 时： 16 其中必做： 16 学 分： 0.5 开课学期： 第6学期 适用专业： 计算机科学与技术、网络工程 课程类别： 选修 课程性质： 专业课 先修课程： 高等数学、线性代数、C语言程序设计 课程编码： 一、课程性质及任务

《MATLAB与数字仿真》是计算机科学与技术的专业选修课。MATLAB是一套高性能的数值计算和可视化软件。它集数值计算、图形显示、信号处理、图像处理、控制工程、系统仿真等功能于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境，其强大功能为各个领域提供了基本的学习和应用工具。本课程旨在使学生初步掌握MATLAB的使用，并应用MATLAB进行形象、直观的计算机模拟与仿真实现，加深对系统的设计、分析与仿真的理解，具备在后续专业课程和工程应用中使用MATLAB作为计算和仿真工具的初步能力。

二、课程的教学要求

通过本课程的学习，了解和熟悉MATLAB的开发环境；掌握MATLAB的语法和基本编程特点；掌握MATLAB的数学计算的基本知识；了解和掌握MATLAB/SIMULINK的初步应用。实验前应对实验内容进行认真预习，了解实验目的，提前编写相关程序；通过调试程序，发现错误，排除错误，最终使得程序能正确运行，达到实验知识和理论知识的融会贯通；实验完成一周内整理并完成实验报告。要求内容齐全，文字流畅，图表、格式规范，并交指导老师批阅。

三、实验项目与学时分配

序号 1 项目 MATLAB熟悉使用及编程基础 MATLAB 语言基础实验 内容提要 MATLAB环境、矩阵运算、Matlab中表达式的组成、简单图形的绘制数值计算和数值分析。 学习了解MATLAB的语言环境，练习MATLAB命令的基本操作，练习m 文件的基本操作。 学时 性质 要求 2 验证 必做 2 2 验证 必做 3 基本矩阵运算 学会矩阵转置、相乘、求逆等运算，学会采用多种方法求解方程和方程2 组。 1

验证 必做

4 点运算与多项式运算 通过练习点乘与点除、标量函数运算与作图、多项式乘与求根，掌握MATLAB 语言点运算与多项式运算。 2 验证 必做 5 基本二维、三维绘图 学习利用MATLAB进行二维绘图，掌握向量绘图、函数绘图，了解多种二维绘图，掌握图形注释的方法；2 了解多种形式的三维绘图，了解图形的表面修饰、透视与消隐等图形处理方法。 相似原理， 建模方法学， 确定型系统的数学模型， 系统建模举例， 非线性模型的线性化处理， 高阶模型的降阶处理， 连续系统模型的离散化处理 MATLAB仿真语言建立系统仿真模型、各种模型之间的转换、数值积分。 基于离散相似原理的数字仿真算法， 基于Taylor级数匹配原理的仿真算法， 微分方程数值积分的矩阵分析方法， 数值积分法稳定性分析， 数值积分法的选择与计算步长的确定， 实时半实物仿真， 采样控制系统的仿真方法 通过练习基本统计、快速傅里叶变换、函数最小值求取等，学会利用MATLAB进行数值分析和函数优化。 掌握阶跃响应和脉冲响应曲线的绘制方法，掌握时间响应分析的一般方法。 掌握根轨迹绘制的编程方法，了解控制系统根轨迹图的一般规律，学会利用根轨迹进行系统分析。 学会利用MATLAB绘制系统的伯德图与极坐标图，了解控制系统开环频率特性分析和极坐标图系统分析。 学会利用SIMULINK进行系统仿真，了解子系统的创建方法及简单应用，运用SIMULINK实现混沌控制系统仿真。 离散事件系统与模型， 离散事件仿真， 排队系统的仿真， Petri网络仿真， 随机数和随机变量的生成 2

设计 必做 SIMULINK下系统数学6 建模的基本方法与模型处理技术 模型建立与转换、面向方程的数值积分方法 2 设计 必做 7 2 设计 必做 8 连续系统的数字仿真通用算法 2 综合 必做 9 数值分析与函数优化 2 设计 选做 控制系统的阶跃响应10 和脉冲响应 控制系统的根轨迹图11 绘制与分析 2 设计 选做 2 设计 选做 BODE图和极坐标图12 绘制与分析 2 设计 选做 13 结构图控制系统仿真 2 综合 选做 14 离散事件仿真

综合 选做 15 频率法系统校正综合实验 综合运用结构图仿真、时域仿真、根轨迹绘制、伯德图绘制等仿真手段，独立确定满足频域性能指标的校正装置的传递函数。通过仿真结果验证校正设计的准确性，并给出实现的具体参数。 学会系统设计结构图编写、结果输出等。 2 创新 选做 16 SIMULINK仿真实验 2 综合 选做 注：项目性质：演示、验证、综合、设计、创新 项目要求：必做、选做

四、考核及成绩评定

1、考核方式：操作 2、考核标准及比例：

预习:10%、 实验纪律：10%、 操作：30%、 实验报告50%

五、主要教材、参考书

1、 肖田元 张燕云 陈加栋.《系统仿真导论》.北京:清华大学出版社.2000年

2、 薛定宇.《控制系统计算机辅助设计MATLAB语言与应用》 .北京:清华大学出版社.1996

年

3、 薛定宇 陈阳泉.《MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用》.北京: 清华大学出版

社.1999年.

4、 孙亮. 《MATLAB语言与控制系统仿真（修订版）》.北京：北京工业大学出版社. 2006

年.

制定人：薛耀红

审定人：赵建平

2012年07月

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