《自动控制系统》教案 第5课 利用MATLAB建模.docx

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课题

利用MATLAB建模

课时

4课时（180min）

教学目标

知识技能目标：

（1）掌握用MATLAB建立数学模型的方法

（2）能够在MATLAB中建立自动控制系统的数学模型

素质目标：

（1）培养自主学习、探究学习的意识

（2）培养发现问题、分析问题的能力

（3）培养脚踏实地、求真务实的作风

教学重难点

教学重点：MATLAB基础、传递函数模型的建立、结构图模型的建立

教学难点：MATLAB基础、结构图模型的建立

教学方法

情景模拟法、问答法、讨论法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程

主要教学内容及步骤

考勤

【教师】使用APP进行签到

【学生】按照老师要求签到

任务引入

【教师】提出下列提出问题

你知道哪些专业的建模软件可以对系统进行建模分析？

【学生】思考、举手回答

【教师】总结学生回答，并利用多媒体展示”知识与技能要求”表格，引出本任务主要介绍内容

传授新知

【教师】通过学生的回答，引入新知，讲解MATLAB基础、传递函数模型的建立、结构图模型的建立等知识

1.4.1MATLAB基础

MATLAB在自动控制领域应用广泛，现以MATLAB9.1为例进行介绍。

1．MATLAB通用命令

1）常用管理命令

【教师】利用多媒体展示“MATLAB常用管理命令及其说明”表格，并进行讲解

如表所示为MATLAB常用管理命令及其说明。

MATLAB常用管理命令及其说明

命令

命令说明

命令

命令说明

cd

显示当前工作文件夹

dir

显示当前文件夹或指定

目录下的文件

load

加载指定文件的变量

exit（quit）

退出MATLAB

clc

清除工作窗口中的所有内容

clf

清除图形窗口

hold

图形保持开关

clear

清理内存变量

path

显示有哪些信誉好的足球投注网站目录

disp

显示变量或文字

save

保存到指定文件

2）常用内容编辑键

【教师】利用多媒体展示“MATLAB常用内容编辑键及其说明”表格，并进行讲解

如表所示为MATLAB常用内容编辑键及其说明。

MATLAB常用内容编辑键及其说明

命令

命令说明

命令

命令说明

Home

使光标置于当前命令行开头

End

使光标置于当前命令行末尾

Delete

删除光标后的字符

Backspace

删除光标前的字符

↑

调用上一行

↓

调用下一行

←

光标左移一个字符

→

光标右移一个字符

Ctrl←

光标左移一个单词

Ctrl→

光标右移一个单词

AltBackspace

恢复上一次删除

Esc

清除当前输入行

3）常用标点

【教师】利用多媒体展示“MATLAB常用标点及其说明”表格，并进行讲解

如表所示为MATLAB常用标点及其说明。

MATLAB常用标点及其说明

命令

命令说明

命令

命令说明

%

注释

！

调用操作系统运算

…

续行

=

赋值

,

函数参数分隔符

;

区分行及取消结果显示

2．MATLAB变量与函数

MATLAB会根据对变量的操作及赋予变量的值自动确定变量类型，在赋值过程中，如果变量已经存在，MATLAB后续将用新值的类型和数值取代旧值的类型和数值。MATLAB中的变量名应区分大小写并以字母开头，而且其中不能存在标点符号。

【教师】利用多媒体展示“常量及其说明”表格，并进行讲解

另外，MATLAB中有一些预定义的特殊变量称为常量，如表所示。

常量及其说明

常量

说明

常量

说明

i和j

虚数单位

pi

圆周率

realmin

最小可用正实数

realmax

最大可用正实数

Inf

无穷大

NaN

非数值量

eps

计算机的最小浮点数

ans

结果存放的默认变量名

【教师】利用多媒体展示“常用函数及其命令”表格，并进行讲解

函数是MATLAB语言的重要成分，软件中的一些常用函数及其命令如表所示，

常用函数及其命令

函数

命令

函数

命令

xa

x^a

sqrt(x)

ax

a^x

ex

exp(x)

abs(x)

lnx

log(x)

log2(x)

log10(x)

sinx

sin(x)

cosx

cos(x)

tanx

tan(x)

cotx

cot(x)

arcsinx

asin(x)

arccosx

acos(x)

arctanx

atan(x)

arccotx

acot(x)

【教师】利用多媒体展示“常用算术运算及其运算符”表格，并进行讲解

常用算术运算及其运算符如表所示。

常用算术运算及其运算符

算术运算

MATLAB运算符

算术运算

MATLAB运算符

加

+

减

乘

*

除

/

【例1.7】

【教师】利用多媒体展示例题，并组织学生答题

求。

【学生】观看、思考、作答

【教师】公布正确答案，并进行解析：

在命令行窗口输入

20*(7-5)^3+21/