MATLAB 在电子信息专业课程教学中的主要应用

总第１０７期第１期　２０１１年３月　高　校　实　验　室　工　作研　究　ＧＡＯＸＩＡＯ　ＳＨＩＹＡＮＳＨＩ　ＧＯＮＧＺＵＯ　ＹＡＮＪＩＵ　ＳｅｒｉａｌＮＯ．１０７，ＮＯ．１　Ｍａｒ．２０１１　

ＭＡＴＬＡＢ软件在信号与系统实验教学中的应用　张钰　（杭州电子科技大学　国家级电工电子实验中心，浙江杭州　３１００１８）　摘要：ＭＡＴＬＡＢ具有卓越的数值计算、符号计算、文字处理、可视化建模仿真能力和实￣１－￥２制等功能。　本文以ＬＴＩ系统时域分析为例，说明ＭＡＴＬＡＢ软件能够将信号与系统课程的理论与实验教学有机结合，　使得教学中的疑难问题得到有效解决。由此可见，ＭＡＴＬＡＢ软件在信号与系统实验教学课程中具有重要的　应用价值。　关键词：ＭＡＴＬＡＢ软件；信号与系统；实验教学　信号与系统是通信和电子信息类专业的核心基础课　程，其概念和分析方法广泛应用于通信、自动控制、信　号与处理、电路与系统等领域。其课程内容用到许多数　学知识，如微分方程、复变函数、傅立叶变化、拉普拉　斯变化等，和工程实际也有密切联系。该课程概念抽　象，教学时往往围绕数学推导进行，忽略了与工程实际　的联系。因此，实验教学对信号与系统课程的教学尤为　重要，是理论教学的延伸。通过实验教学，能够将信号　与系统理论知识形象化、具体化，加强学生对理论知识　重点、难点的理解，对培养学生理论结合实践、分析问　题、解决问题的能力都有重要作用。　１　ＭＡＴＬＡＢ简介　ＭＡＴＬＡＢ是矩阵实验室（Ｍａｔｒｉｘ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）之意。　１９８４年，Ｃｌｅｖｅ　Ｍｏｌｅｒ和Ｊｏｈｎ　Ｌｉｔｔｌｅ成立了Ｍａｔｈ　Ｗｏｒｋｓ公　司，正式把ＭＡＴＬＡＢ推向市场，并继续进行ＭＡＴＬＡＢ　的研究和开发。时至今日，经过ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司的不断　完善，ＭＡＴＬＡＢ已经发展成为适合多学科，多种工作平　台的功能强大的大型软件。在国外，ＭＡＴＬＡＢ已经经受　了多年考验。在欧美等高校，ＭＡＴＬＡＢ已经成为线性代　数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序　列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成　为攻读学位的大学生，硕士生，博士生必须掌握的基本　技能。在设计研究单位和工业部ｆ－１，ＭＡＴＬＡＢ被广泛用　于科学研究和解决各种具体问题。显示出如此旺盛的生　命力，是由于它有着不同于其他语言的特点：　（１）语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其　●基金项目：本文得到杭州电子科技大学国家级电工电子实验教　学团队经费资助。　●作者简介：张钰（１９７８一），女，工学博士，讲师，主要从事　图像处理方面的研究。　●收稿１３期：２０１０—０９—２６　丰富。ＭＡＴＬＡＢ程序书写形式自由，利用起丰富的库函　数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编　程工作；　（２）运算符丰富。由于ＭＡＴＬＡＢ是用ｃ语言编写　的，ＭＡＴＬＡＢ提供了和Ｃ语言几乎一样多的运算符，灵　活使用ＭＡＴＬＡＢ的运算符将使程序变得极为简短；　（３）ＭＡＴＬＡＢ既具有结构化的控制语句（如ｆｏｒ循　环，ｗｈｉｌｅ循环，ｂｒｅａｋ语句和ｉｆ语句），又有面向对象　编程的特性；　（４）程序限制不严格，程序设计自由度大；　（５）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；　（６）ＭＡＴＬＡＢ的图形功能强大。在ＦＯＲＴＲＡＮ和ｃ　语言里，绘图都很不容易，但在ＭＡＴＬＡＢ里，数据的　可视化非常简单。ＭＡＴＬＡＢ还具有较强的编辑图形界面　的能力；　（７）功能强大的工具箱是ＭＡＴＬＡＢ的另一特色。　ＭＡＴＬＡＢ包含两个部分：核心部分和各种可选的工具　箱。核心部分中有数百个核心内部函数。其工具箱又分　为两类：功能性工具箱和学科性工具箱；　（８）源程序的开放性。开放性也许是ＭＡＴＬＡＢ最　受人们欢迎的特点。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。　２　应用实例　实例１：已知ＬＴＩ系统Ｙ“（ｔ）＋２ｙ　（ｔ）＋１００ｙ　（ｔ）＝ｆ（ｔ），求在输入为ｆ（１）＝１０ｓｉｎ２￣ｒｔ时的零状态　响应。　ＬＴＩ系统的零状态响应在理论上等于系统函数与输　入函数的卷积。使用ＭＡＴＬＡＢ函数实现的方法如下：　ｔｓ＝０；ｔｅ＝５；ｄｔ＝０．０１；　ｓｙｓ＝ｔｆ（［１］，［１　２　１００］）；　ｔ＝ｔｓ：ｄｔ：ｔｅ；

科ｆ教ｆ文ｆ化　——黑龙江——　技信息　Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ在计算机控制技术课程教学中的应用　李姿德湘轶宋洋　（沈阳理工大学应用技术学院，辽宁抚顺１１３１２２）　摘要：计算机控制技术是电专业一门重要的课程，将ＭａｔｌａｂｋＳｉｍｕｌｉｎｋ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。以最少拍控制器设计为例对其进行了仿真和分析，进一步说明应用该软件在教学中的重要性　及意义。　关键词：计算机控制；ＭＡＴ［　ＡＢ；仿真应用　引言　计算机控制技术是电气ｆＩ动化技术、俭测技术等　专业的－ｆ３重要专业核心课程。它涉及电路、电子技　术、自动控制原理及数学等多门学科，概念多、理论性　强、与工程实践联系密切。近年来，随着科学技术和仿　真软件的不断发展和完善，仿真软件逐渐渗透到计算　机控制技术课程的教学中。　ｌ课程教学的特殊性　《计算机控制技术》是汁算机技术、自动控制技　术、自　佥测与传感技术相结合的综合应用技术，是自　动化及相关专业的－ｆｌ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，涉及电气、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他们之间的内在联系，形成完整　而系统的知识体系，是本课程的主要作用。在讲授过程　中，综合有关课程的基本内容，将学生学到的知识通过　本课程有机结合在—起，也是本课程教学中责无旁贷　的任务。学生在学完本课程后，应了解并掌握如何理解　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和毕业论文谢十＋　可使学生具备一定得开　２教学方法及教学手段　为适应人才培养的需要，要求学生能够独立思　考、善于进去、有创造性思维能力、能适应新形势发展　需要。因此，课程教学方法和教学手段的改革是摆在广　大教师面前十分重要的任务。目前，现代电化教学和多　媒体技术等手段已全面引人和高校的教学中，大大提　高了课堂教学质量。本课程在课堂教学中采用知识点　讲授、课堂讨论、仿真演示、工程实例分析等相结合的　教学方法。在教学手段上，开发了相关ｉ十算机辅助教学　软件，将传统教学方法与多媒体、Ｍａｔｌａｂ仿真等现代化　的手段相结合，相互弥补，使教学内容形象直观，易于　理解，教学过程更生动鲜明，提高ｒ教学效率，激发了　学生学习的主动　。　３　Ｍａｔｌａ　ｉｍｕｌｉｎｋ在本课程巾的应用　下面以最少拍数字控制器—　十为例说明Ｍａｔｌａｆｆ　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ在本课程教学中的应用及计算机辅助教学的　优　。　３．１最少拍控制器设计。所谓最少拍控制，是指在　特定输人（单位阶跃信号、速度信号、加速度信号等胙　用下，经过最少采样周期使系统的输出达到无静差　的稳定状态，又称为时间最优控制。　最少拍控制系统如图１所示，已知破控对象　传递函数为：　１ｎ　Ｇ　（Ｓ）＝—二＝一　Ｓ（Ｓ＋１）　图Ｉ最少拍控制系统框图　

■■■—曩　黛　熊髓　赫　ｌ　ｌｉ　

软件ＭＡＴＬＡＢ在电力电子实践教学中的仿真应用　

何妙英　

（顺德职业技术学院广东・顺德５２８３３３）　

中图分类号：Ｇ７１　２　文献标识码：Ａ　文章编号：１　６７２—７８９４（２０１　１）０４—０９４—０２　

摘要本文介绍了仿真软件ＭＡＴ　ＬＡＢ／ＳＩＭＵ　ＬＩ　ＮＫ的强大　功能．详细地阐述了它在电力电子实践教学中的作用．并以　三相桥式全控整流电路建模与仿真为例来说明　对学生掌　

握和理解电路的电能变换和控制原理相当有用　关键词ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＨＵ　ＬＩ　ＮＫ　电力电子　仿真　

ＭＡＴＬＡＢ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｐｒａｃｔｉｃｅ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ｝｜Ｈｅ　Ｍｉａｏｙｉｎｇ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ　ｐｏｗｅｒｆｕｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ．ｄｅｔａｉｌｅｄ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｐｏｗｅｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｒｏｌｅ，ａｎｄ　ｆｕｌｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｔｏ　

ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ．Ｆｏｒ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ　ｔＯ　ｍａｓｔｅｒ　ａｎｄ　ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　

ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ａｎｄ　ｃｏ／ｌｔｒｏ】ｔｈｅｏｒｙ　ｉｓ　ｕｓｅｆｕ】．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ；ｐｏｗｅｒ　ｅｌｅ（－ｔ１—０ｎｉｃｓ：ｓｉｎ１ｕ１ａｔｉｏｎ　

Ａｕｔｈｏｒ’Ｓ　ａｄｄｒｅｓｓ　Ｓｈｕｎｄｅ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，５２８３３３，Ｓｈｕｎｄｅ，Ｇｕａｎ—　ｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ　

第３２卷第２期　２０１０年４月　电气电子教学学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＥＥＥ　Ｖ０Ｉ．３２　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２０１０　

Ｍａｔｌａｂ在“信号分析与处理’’课程教学中的应用　

杨　雷，王　丹　

（河南科技大学电子信息工程学院，河南洛阳４７１００３）　

摘要：本文对Ｍａｔｌａｂ软件在“信号分析与处理”课程教学中的应用进行了研究。为数据采集系统动态特性测试搭建的Ｍａｔｌａｂ仿真平台，可　提供便捷的分析方法和形象的波形演示，使学生能够直观地领会和理解整个测试过程的分析方法和处理结果。结果表明。Ｍａｔｌａｂ软件的运用　能提高“信号分析与处理”课程的教学质量，丰富教学内容，并改善教学方法。　关键词：信号分析与处理；Ｍａｔｌａｂ；仿真；数据采集　中图分类号：ＴＰ３９１．７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—０６８６（２０１０）０２—００８４—０３　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍａｔｌａｂ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｏｆ　Ｓｉｇｎａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｃｏｕｒｓｅ　

ＹＡＮＧ　Ｌｅｉ。ＷＡＮＧ　Ｄａｎ　

（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｅｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ　４７１００３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍａｔｌａｂ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　Ｓｉｇｎａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　

Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｗｈｅｒｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ｄａｔａ．ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｉｓ　

ｔａｋｅｎ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ　ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ａ　ｖｉｖｉｄ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ