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DOI：10.16661/jki.1672-3791.2020.15.015
基于MATLAB软件和NI ELVIS平台的自动控制原理
课程教学研究与改革
①
张星红1  王汝锋2  赵志国1
(1.河南工学院  河南新乡  453003;2.河南科技大学  河南洛阳  471003)
摘  要：自动控制原理是多学科交叉的一门专业课，注重理论和实践的密切结合。该文通过对自动控制原
理的抽象化和强理论性等特点以及学生学习缺乏积极性和主动性等问题的分析，为提高教学质量，深化课程的教学改革，培养学生分析和解决实际问题的能力，将MATLAB语言、NI ELVIS硬件平台和自动控制理论有机结合起来。理实平台结合的教学手段，丰富了课堂的多元化和创新性。学生可以直观地分析理论，编写相应控制程序，提高了学生的编程能力、创新思维能力和辩证思维能力，调动了学生对学习的积极性和主动性，大幅度提高了课堂教学效果。关键词：自动控制原理  MATLAB软件  NI ELVIS平台  教学改革中图分类号：G642.0
文献标识码：A
文章编号：1672-3791(2020)05(c)-0015-02
1  教学过程存在的主要问题
1.1 推导理论性强、内容抽象化
课程涉及的数学基础较为广泛，从高等数学、复变函数、工程高等代数到离散数学等，这些数学推导内容理论性强、教学内容抽象化、公式推导复杂化，无法给学生一种直观的感性认知和理解。1.2 实验与理论未同步，教学理念滞后
由于实验课不能与理论课同步进行，理论先行实验滞后的教学理念，使实验环节与理论教学有一定的
时间间隔，这样学生将无法及时用实验验证理论的正确性。同时，自控原理的实验环节几乎都是针对理论教学知识的验证，缺少相关课程之间的联系，尽管学生做了实验，但无法从系统的角度把握所学知识，更谈不上融会贯通和学以致用。1.3 教学手段单一
由于自动控制原理中理论推导较多、作图方法较多，在课堂教学中，仅用PPT课件和黑板的教学手法具有单一性、枯燥性，无法给学生一种直观的感性认知和理解。这种教学手段很容易造成学生注意力分散和理解困难，从而对这门课程产生抵触情绪。1.4 学时分配不足
自动控制原理内容丰富，理论复杂，目前的理论教学仅40学时，实验8学时，在满足教学进度需要的同时，使得许多知识点和课后习题均无法在课堂上进行详细讲解，进一步加大了教学的难度。
针对以上教学过程中存在的问题，为了提高学生的学习积极性，提高老师的教学质量，在教学过程中采用MATLAB软件和理论有机结合起来，借助于NI ELVIS硬件平台开展自动控制原理课程实验，以达到所设想的教学
matlab学好了有什么用①基金项目：本文系河南工学院教育教学改革研究与实践“基于MATLAB软件和NIELVIS平台的《自动控制管理》教学研
究与改革”（项目编号：DQXY-2019002）和河南工学院高层次人才科研基金项目“博士科研启动费”（
项目编        号：KQ1870）的研究成果。    作者简介：张星红（1980，6—），女，汉族，河南滑县人，博士，讲师，研究方向：多智能体系统的自适应控制。
效果。
2  基于MATLAB软件的自动控制原理的理论课程研
究与改革
在教学过程中，我们将MATLAB语言和自动控制理论有机结合起来，既降低了理论的抽象性，增强了直观性，又让学生在课堂教学中学会使用用途极广的编程语言。在时域分析章节中，系统的输入输出信号都是随时间变化而变化的，采用MATLAB语言可以帮助学生调用各种显示动画指令，直观地分析各种信息随时间变化而变化的过程，克服了教学内容的抽象化。例如，在已知传递函数求系统时域响应的过程中，首先，给学生分析理论思路；其次，依据响应概念，用数学思维进行推导；最后，调用MATLAB 的一些控制系统模型，让学生在Simulink环境中进行仿真，深入了解一个系统是如何组成、各个环节的传递函数以什么方式进行关联的系统又是如何运作等问题。
这样既深化了系统模型方面的概念，又轻松地学会了如何使用
图1  二阶系统软件设置

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