MATLAB程序设计与应用教学大纲

MATLAB程序设计与应用教学大纲MATLABProgrammingandApplication一、课程基本信息学时：32学分：2.0考核方式：考查，平时成绩占总成绩的30%。中文简介：MATLAB程序设计与应用课程是机械专业学生的一门计算机选修基础课，是本专业重要的实践性课程。MATLAB语言是当今国际上科学界最具影响力、也是最有活力的软件，并已在各国高校与研究机构起着重大的作用。上机实验是必不可少的教学辅助环节，通过实验教学，使学生掌握MATLAB的使用，并学习它的仿真工具箱SIMULINK的使用，掌握机械系统计算机辅助分析和设计方法，并能熟练应用MATLAB进行机械系统的分析、设计、仿真。二、教学目的与要求通过本课程的学习，学生应能达到下列要求：1.了解Matlab的基本特点；2.理解Matlab的数值计算、程序设计、绘图功能及在机械工程的科学计算和建模中的应用；3.掌握Matlab语言的基本编程思想和方法。；4.通过实例学习，熟练掌握并灵活运用MATLAB工具解决机械工程设计中的实际问题。三、教学方法与手段主要是采用课堂演示讲授和学生上机练习相结合的手段，主要形式有课堂案例讲解，必要辅助学生分组讨论和教师作业答疑等方法，并重点讲解matlab在机械专业中应用和最新成果，如机械遗传优化算法和机构仿真等。四、教学内容及目标教学内容教学目标学时分配第一章MATLAB环境了解31.MATLAB环境设置了解2.通用操作界面窗口了解3.1个实例了解重点与难点:熟悉MATLAB的主要功能、MATLAB命令窗口、文件管理以及MATLAB帮助系统及matlab典型应用举例。衡量学习是否达到目标的标准:了解掌握MATLAB的主要功能、MATLAB命令、文件管理以及MATLAB帮助系统，通过课后习题的作业来了解课堂学习情况。第二章MATLAB数值计算61.变量和数据掌握2.矩阵和数组掌握3.日期和时间了解4.稀疏矩阵了解5.多项式掌握6.元胞数组和结构数组掌握数据分析掌握重点与难点:矩阵和数组概念、最大值和最小值、求和与求积、平均值和中值、累加和与累乘积、标准方差与相关系数、排序方法；数据的一维数据插值与二维数据插值计算；多项式计算。衡量学习是否达到目标的标准:掌握MATLAB数值计算方法，通过课后习题上机作业来了解课堂学习情况。第三章MATLAB符号计算3第一节符号表达式的建立掌握第二节符号表达式的代数运算理解第三节符号表达式的建立掌握第四节符号极限、微积分和级数求和掌握第五节符号积分变换掌握第六节符号方程的求解掌握第七节符号函数的可视化掌握重点与难点:符号变量的创建方法；符号表达式；符号方程；符号矩阵的引用、修改与基本运算；三种数据类型的相互转换；符号数学函数的创建方法；可视化的符号函数分析界面。衡量学习是否达到目标的标准:掌握MATLAB符号计算，通过课后习题上机作业来了解课堂学习情况。第四章MATLAB计算的可视化和GUI设计3第一节二维曲线的绘制掌握第二节MATLAB的特殊图形绘制理解第三节MATLAB的三维图形绘制理解第四节图形绘制工具掌握第五节对话框掌握第六节句柄图形掌握第七节用户图形界面设计掌握第八节图形文件转储掌握重点与难点:图形窗口；二维平面图形与坐标系；三维绘图；四维表现图；特殊图形；极坐标系和球坐标系下绘图；坐标轴的控制；图形标注。衡量学习是否达到目标的标准:掌握计算的可视化和GUI设计，通过课后习题上机作业来了解课堂学习情况。第五章MATLAB程序设计6第一节程序流程控制掌握第二节M文件掌握第三节函数调用和参数传递掌握第四节利用函数句柄执行函数了解第五节利用泛函命令进行数值分析了解第六节内联函数第七节M文件性能的优化和加速重点与难点:变量类型；基本表达式；数据类型；运算符与操作符；关系运算与逻辑运算；三种程序结构；程序流控制语句；两种M文件；M文件的调试；MATLAB文件操作方法。衡量学习是否达到目标的标准:掌握MATLAB程序设计方法，通过课后习题上机作业来了解课堂学习情况。第六章线性控制系统分析与设计3第一节线性系统的描述了解第二节线性系统模型之间的转换掌握第三节结构框图的模型表示了解第四节线性系统的时域分析了解第五节线性系统的频域分析了解第六节频率特性校正了解第七节线性系统的根轨迹分析了解第八节线性系统的图形工具界面了解重点与难点:线性控制系统分析与设计方法。了解衡量学习是否达到目标的标准:掌握MATLAB线性控制系统分析与设计。第七章Simulink仿真环境6第一节演示1个Simulink的简单程序了解第二节Simulink文件操作和模型窗口掌握第三节模型创建了解第四节Simulink基本模块掌握第五节复杂系统仿真与分析掌握第六节子系统与封装掌握第七节用MATLAB命令创建和运行Simulink模型掌握第八节S函数重点与难点:Simulink基本操作；Simulink工具箱模块建立数学模型及子系统的建立与封装；Simulink工具箱分析控制系统的性能及其稳定性方法。衡量学习是否达到目标的标准:掌握利用Simulink仿真环境进行仿真，通过课后习题上机作业来了解课堂学习情况。第八章MATLAB高级应用2第一节MATLAB应用接口了解第二节低级文件输入/输出掌握第三节matlab在机械工程应用实例理解重点与难点:matlab在机械工程应用实例：机电系统建模实例；机构系统建模与仿真分析SimMechanics应用实例；遗传算法在机械工程中的应用。衡量学习是否达到目标的标准:掌握利用MATLAB解决机械工程应用问题，通过课后习题上机作业来了解课堂学习情况。合计32五、推