一、Matlab實驗教學(xué)探索

實驗教學(xué)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生把理論知識應(yīng)用于實踐的重要過程，這里將理論知識、軟件仿真平臺和工程式實驗三者結(jié)合起來進(jìn)行實驗教學(xué)新探索，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用實踐能力的發(fā)展。

1.建立虛擬仿真平臺

利用Matlab具有可視化編程能力的圖形用戶界面、Simulink仿真功能和控制系統(tǒng)工具箱中豐富的庫函數(shù)等，開發(fā)基于Matlab的虛擬仿真實驗平臺。典型控制系統(tǒng)案例都可以直接在這個虛擬仿真平臺進(jìn)行動態(tài)仿真演示。另外利用Matlab提供的圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境GUIDE，可以快速創(chuàng)建圖形用戶界面，這個界面可以實時反映當(dāng)前控制系統(tǒng)運行參數(shù)，并將運行結(jié)果進(jìn)行實時顯示。將可視化的仿真圖形融入到理論知識的數(shù)學(xué)運算中，作為課程教學(xué)的EDA輔助教學(xué)工具，可以簡化繁雜的公式運算，在動態(tài)虛擬仿真中幫助學(xué)生直觀地理解和掌握控制系統(tǒng)的工作原理。基于Matlab開發(fā)的仿真實驗平臺主要分為：操作平臺和演示平臺。演示平臺作為教師解算案例的演示，共享給每個學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)；操作平臺是教師對控制系統(tǒng)進(jìn)行理論分析和參數(shù)設(shè)置的軟件環(huán)境，也可以作為學(xué)生進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計的虛擬環(huán)境。學(xué)生可以獨立或協(xié)同設(shè)計，根據(jù)自己對原理的理解和系統(tǒng)設(shè)計要求在操作平臺上搭建外圍電路，采用不同的控制算法對控制系統(tǒng)的功能和效果進(jìn)行評價，完成設(shè)計，最終提交設(shè)計到演示平臺，教師在演示平臺可以實時考核學(xué)生實驗課程的效果，將設(shè)計的優(yōu)點和不足展示給學(xué)生，提高學(xué)生自主實驗的接受程度。

2.協(xié)同工程式實驗

在實驗進(jìn)程中，采用小組討論的方式，協(xié)同完成實驗項目，使得組員都能積極參與到實踐教學(xué)中來，提高學(xué)生掌握Matlab的工程應(yīng)用能力。減少驗證性實驗，開展基于工程、項目、設(shè)計的綜合性實驗項目，由示范向參與轉(zhuǎn)變，突出以學(xué)生為主的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，課堂分組討論、課后團(tuán)隊設(shè)計，鍛煉學(xué)生的工程能力，提高理論知識的應(yīng)用水平。

（1）課程實驗。以軟、硬件系統(tǒng)平臺的認(rèn)知實驗內(nèi)容為主，例如：自動控制原理實驗、單片機(jī)原理實驗、傳感器實驗、PLC實驗等。

（2）課程設(shè)計。基于硬件實驗裝置和Matlab仿真平臺，分析計算方法的正確性和硬件裝置運行的有效性，比較實驗效果的優(yōu)劣，嘗試探索新的解決方法，比如水箱液位控制實驗、鍋爐內(nèi)膽水溫控制實驗等。

（3）綜合設(shè)計。學(xué)生組合成一個設(shè)計團(tuán)隊，根據(jù)受控對象的特點和專業(yè)知識的掌握程度，以最小功能模塊的運行參數(shù)和指導(dǎo)教師指定的系統(tǒng)性能指標(biāo)為項目驅(qū)動，選擇相應(yīng)性能的模塊進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建，包括傳感器、控制器、執(zhí)行器的設(shè)計。完成理論分析、Matlab仿真模型建立、硬件設(shè)計、軟件編寫等實踐內(nèi)容，最終進(jìn)行功能驗證，完成一個完整的控制系統(tǒng)綜合設(shè)計實踐。

二、總結(jié)

將Matlab的應(yīng)用深入到實驗教學(xué)過程，有助于學(xué)生理解和掌握自動化專業(yè)核心專業(yè)課程中的重點和難點。融合協(xié)同工程式實驗內(nèi)容并應(yīng)用Matlab建立虛擬仿真平臺，可以極大提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，從單純理論驗證進(jìn)化到實踐應(yīng)用，全方位考核學(xué)生對專業(yè)知識的掌握程度和個體創(chuàng)新效果，收到了良好的教學(xué)效果。

作者：劉政 趙振華 單位：桂林航天工業(yè)學(xué)院