数学建模在计算机专业中的应用一、摘要本文重点分析了数学建模的特点，探讨了数学建模与计算机的之间的关系，并重点的阐述了数学建模在计算机专业中的应用。
当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时，人们就要在深入调查研究、了解对象信息、做出简化假设、分析内在规律等工作的基础上，用数学的符号和语言，把它表述为数学式子，也就是数学模型。
数学模型的建立常常既需要人们对现实问题深入细微的观察和分析，又需要人们灵活巧妙地利用各种数学知识。
这种应用知识从实际课题中抽象、提炼出数学模型的过程就称为数学建模（Mathematical Modeling）。
二、数学建模的特点1、面向现实生活的应用，有相关的科研背景，综合性强，涉及面广，因素关系复杂，缺乏足够的规范性，难以套用传统成熟的解决手段，数据量庞大，可采取的算法也比较复杂，结果具有一定的弹性空间，需要一定的伴随条件，许多问题得到的只能是近似解。
2、建模问题不同于理论研究，它重在对实际问题的处理，而不是深层次纯粹数学理论或者世界难题。
3、数学建模与数学试验教学的重点是高等数学与现代数学的深层应用和面向问题的设计，而不是经典理论的深入研讨和系统论证。
4、数学建模问题绝大部分来自一些具体科研课题或实际工程问题。
三、数学建模与计算机的关系数学建模与生活实际密切相关，所采集到的数据量多，而且比较复杂，比如长江水质的评价和预测，银行贷款和分期付款等，往往计算量大，需要借助于计算机才能快捷、简便地完成。
数学建模竞赛与以往所说的那种数学竞赛(纯数学竞赛)不同，它要用到计算机，甚至离不开计算机，但却又不是纯粹的计算机竞赛，它涉及到物理、化学、生物、医学、电子、农业、军事、管理等各学科、各领域，但又不受任何一个具体的学科、领域的限制。
数学建模过程需要经过模型假设、模型建立、模型求解、模型分析与检验、模型应用等几个步骤，在这些步骤中都伴随着计算机的使用。
例如，模型求解时，需要上机计算、编制软件、绘制图形等，数学建模竞赛中打印机随时可能使用，同时，数学建模的学习对计算机能力的培养也起着极大推动作用。
四、数学建模在计算机中的应用1、计算机的产生正是数学建模的产物20纪40年代，美国为了研究弹道导弹飞行轨迹的问题，迫切需要一种计算工具来代替人工计算，计算机在这样的背景下应运而生。
计算机的产生与发展又极大地推动了数学建模活动，计算机高速的运算能力，非常适合数学建模过程中的数值计算；它的大容量贮存能力以及网络通讯功能，使得数学建模过程中资料存贮、检索变得方便有效；它的多媒体化，使得数学建模中一些问题能在计算机上进行更为逼真的模拟实验；它的智能化，能随时提醒、帮助我们进行数学模型求解。
2、建模思维有利于人们在计算机方面的发展数学建模的目的是构建数学建模意识，培养学生创造性思维能力，在诸多的思维活动中，创新思维是最高层次的思维活动，是开拓性、创造性人才所必须具备的能力，培养创造性思维能力，主要应培养学生灵活运用基本理论解决实际问题的能力，在数学教学中培养学生的建模意识实质上是培养、发展学生的创造性思维能力，因为建模活动本身就是一项创造性的思维活动，它既具有一定的理论性，又具有较强的实践性，还要求思维的深刻性和灵活性，而且在建模活动过程中，能培养学生独立、自觉地运用所给问题的条件，寻求解决问题的最佳方法和途径，可以培养学生的想象能力、直觉思维、猜测、转换、构造等能力，而这些数学能力正是创造性思维所具有的最基本的特征，而这种创新思维可以让我们在软件开发方面有着过人之处。
具有必备建模意识是我们更容易的学好计算机，更容易在用计算机处理问题时给我一个好的应变思路。
3、建模促进计算机解决实际问题数学建模中所用的软件有通用数学软件，计算最优化问题的专业数学软件，统计分析软件，高级程序语言、绘图软件。
通用数学软件主要包括有Matlab、Mathematica、Maple和Mathcad等，在能力和用法上，都比较相近，主要用于绘制已知函数的图形和进行计算，支持完全的符号运算、精确计算和任意精度的近似计算。
它们都能对数学中的微积分、解析几何、线性代数、微分方程、计算方法、概率统计等诸多领域的常见问题进行求解。
计算最优化问题的专用数学软件有Lindo与Lingo，Lindo用于求解线性规划和二次规划，Lingo 除了具有Lindo的全部功能外，还可以用于求解非线性规划，也可以用于一些线性和非线性方程组的求解以及代数方程求根等，二者都可以求解整数规划。
统计分析软件有SPSS，SPSS名为社会学统计软件包，主要功能有：基本统计分析、定义表、比较平均数；一般线性模式；相关分析；回归分析、逻辑线性分析、聚类和判别分析、因子分析、非参数检验、时间序列、比例、多元反应等。
高级程序语言种类较多，如C、C++、C#、Basic、Delphi和Java等。
将一些图表加入附件可以为文章增色。
数学软件只能绘制已知函数的图形，若是要绘制一个大致的图形，就必须使用绘图软件。
可以使用几何画板、Photoshop、Flash等。
近年来的数学建模竞赛几乎所有的竞赛题目都涉及大量的计算或逻辑运算，因此不掌握计算机和相关数学软件的使用是难以取得好成绩的；又由于竞赛题目来自不同的领域，事先又不了解，而利用Internet可以迅速查到相关资料，这也有助于在竞赛中取得好成绩，由此可见，计算机和数学建模之间具有密不可分的联系，两者的有机结合，有效的提高了高校学生灵活运用理论知识的能力、知识的迁移能力、实际应用能力以及分析问题和解决问题。
建模进行对事件的处理，有利于计算机相关软件的开发。
更待于我们采用什么新的方法更好解决软件的不足，这样就必须我们用计算机解决实际问题。
MATLAB 在计算机控制系统中的应用摘要：计算机控制技术是电气自动化的专业必修课，涉及的专业知识面很广，是一门理论和实践紧密结合，综合性很强的课程，而MATLAB软件在数值分析、矩阵运算、信号处理、自动控制、优化设计等方面得到广泛应用，在控制领域的应用尤为重要。
将MATLAB 引入计算机控制技术的课程教学内容中有着十分重要的作用，诸如模拟控制器的离散化参数计算、响应曲线的描绘和控制系统仿真等应用.在MATLAB 语言中,可方便地输入连续系统的传递函数; 可求系统零极点; 可绘制频率特性曲线; 可进行自动控制系统仿真等。
关键词：MATLAB 、Simulink、PID、滤波控制器、传递函数正文：《计算机控制技术》课程和MATLAB概述1 《计算机控制技术》课程的特点、性质及目的《计算机控制技术》是计算机技术、自动控制技术、自动检测与传感技术相结合的综合应用技术，是自动化专业的一门主要专业课，具有承上启下的作用。
它涉及的基础理论和知识面较广，知识集成度高，牵涉电气、计算机、自动控制理论等综合知识，在专业课程体系中占举足轻重的地位。
正确处理本课程与其他课程的关系以及它们之间的内在联系，形成完整而系统的知识体系，是本课程的主要作用。
在讲课中，综合有关课程的基本内容，将我们学生学到的知识，通过本课程有机和谐地结合在一起, 也是本课程教学中责无旁贷的任务。
我们学生在学完本课程后,应了解并掌握如何合理地选择和组织计算机控制系统的软件、硬件、外围设备和接口通道以及控制管理生产过程的基本原理和方法，将控制对象、硬件(计算机、传感器、通道和接口、执行机构)和软件(系统软件以及各种应用软件)组织成一个有机的整体，形成完整的计算机控制系统，达到预定的控制目的，再结合其他课程内容可使我们具备一定的开发计算机控制系统的能力。
2 MATLAB 软件概述MATLAB 是目前世界上最流行的、应用最广泛的工程计算和软件仿真，它将计算、可视化和编程等功能同时集于一个易于开发的环境。
MATLAB 主要应用于数学计算、系统建模与仿真、数学分析与可视化、科学与工程绘图和用户界面设计等。
它是一个交互式开发系统，其基本数据要素是矩阵。
它的语法规则简单，适合于专业科技人员的思维方式和书写习惯；它用解释方式工作，编写程序和运行同步，键入程序立即得出结果，因此人机交互更加简洁和智能化；而且MATLAB 可适用于多种平台，随着计算机软、硬件的更新而及时升级，使得编程和调试效率大大提高。
目前，MATLAB 已经成为应用代数、自控仿真理论、数理统计、信号处理和动态系统仿真的基本数学工具，成为学生必须掌握的基本软件之一。
MATLAB 具有以下特点：2.1 运输功能强大MATLAB 是以矩阵为基本编程元素的程序设计语言，它的数值运算要素不是单个数据而是矩阵，每个变量代表一个矩阵。
通过MATLAB 的符号工具箱，可以解决在数学、应用科学和工程计算领域中常常遇到的符号计算问题。
2.2 编程效率高MATLAB 是以解释方式工作的，即它对每条语句解释后立即执行，键入算式无需编译立即得出结果，若有错误也立即做出反应，便于编程者立即改正，这大大减轻了编程和调试的工作量，提高了编程效率。
2.3 强大而智能化的作图功能MATLAB 可以方便地用图形显示二维或三维数组，将工程计算的结果可视化，使数据间的内在联系清晰明了。
它能智能化地根据输入的数据自动确定最佳坐标，可规定多种坐标系，可设置不同颜色、线型、视角等。
2.4 可扩展性强MATLAB 有一套程序扩展系统和工具箱，具有良好的可扩展性。
工具箱是MATLAB 函数的子程序库，每个工具箱都是为某个学科领域的应用而定制的。
2.5 Siulink 动态仿真功能Simulink 是一个交互式动态系统建模、仿真和分析图形环境，用户通过框图的绘制来模拟一个系统，Simulink 能够针对控制系统、信号处理和通信系统等进行系统建模、仿真和分析。
二MatLab 在《计算机控制技术》中的应用举例1 离散系统的差分方程分析对于采样周期远小于被控对象时间常数的生产过程，把离散时间系统近似为连续时间系统就可达到满意的控制效果。
但是当采样周期并不是远小于对象的时间常数或对控制的质量要求比较高时，如果仍然把离散时间系统近似为连续时间系统，必然与实际情况产生很大差异，在这种情况下应根据采样控制理论直接设计数字控制器，它比模拟化设计具有更一般的意义，完全根据采样系统的特点进行分析与综合，并导出相应的控制规律。
最少拍无差系统设计是最常见的一种设计方法，要求闭环系统对于某种特定的输入在最少个采样周期内达到无静差的稳态。
1.1 公式推导和手工计算设被控对象的传递函数Gc（s）＝10/s（Ts＋1），T＝Tm ＝0.025s图1 传递函数模型广义对象的传递函数为：代入采样时间周期T＝Tm ＝0.025s，计算机要实现的数字控制器的脉冲传递函数：系统的输出序列：数字控制器的输出序列：1.2 数字控制器的MATLAB 实现从最少拍控制器理论的公式推导和计算过程可以看出，用手工计算的方法过程繁琐、计算量大而且容易出错，如果采用MATLAB 工具则整个过程快速简便，有助于学生对设计方法的理解和记忆，为此在MATLAB 中建立了系统的仿真模型，如下图所示：图2 有纹波系统的MATLAB 仿真模型图3 系统输出仿真波形从图3的仿真结果可以看出按快速有纹波系统设计方法所设计出来的系统，其输出值跟随输入值后，在非采样时刻有纹波存在，原因在于数字控制器的输出序列经若干拍数后，不为常值或零，而是振荡收敛的。
