摘要：數(shù)學(xué)模型是一種模擬，是用數(shù)學(xué)符號、數(shù)學(xué)式子、程序、圖形等對實際課題本質(zhì)屬性的抽象而又簡潔的刻劃，它或能解釋某些客觀現(xiàn)象，或能預(yù)測未來的發(fā)展規(guī)律，或能為控制某一現(xiàn)象的發(fā)展提供某種意義下的最優(yōu)策略或較好策略。文章發(fā)表在《化工進(jìn)展》上，是機(jī)電工程師論文發(fā)表范文，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)建模,計算機(jī)仿真,實踐教學(xué)

　　機(jī)電工程專業(yè)主要培養(yǎng)從事機(jī)電運(yùn)用及管理、職業(yè)教育、科普工作的應(yīng)用型專門人才。利用理論與實踐結(jié)合的教學(xué)方式，充分的培養(yǎng)與提高學(xué)生的綜合素質(zhì)與技能水平。

　　1 引言

　　機(jī)電控制技術(shù)是機(jī)械、電子、計算機(jī)和自動控制等技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,機(jī)械電子工程專業(yè)主要培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展,并能從事機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的設(shè)計、制造、運(yùn)行的工程技術(shù)人才。學(xué)生通過學(xué)習(xí)可獲得工程師的初步訓(xùn)練,適合到企事業(yè)單位從事技術(shù)及管理工作。培養(yǎng)目標(biāo)上主要包括以下幾個方面:

　　(1)、系統(tǒng)地掌握機(jī)械制圖、力學(xué)、機(jī)械制造工藝等機(jī)械工程方面的基礎(chǔ)理論、基本知識;

　　(2)、掌握電子技術(shù)、微機(jī)應(yīng)用技術(shù)、檢測與控制技術(shù)的基本理論和基本知識;

　　MATLAB是矩陣實驗室(Matrix Laboratory)的簡稱,是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件,用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境,主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB作為現(xiàn)代數(shù)學(xué)計算和計算機(jī)模擬仿真的應(yīng)用軟件。

　　將高性能的數(shù)值計算可視化,提供了大量的內(nèi)置函數(shù).從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域,已經(jīng)成為工科學(xué)生一門必備的數(shù)學(xué)工具。本文將機(jī)械工程控制的數(shù)學(xué)建模問題通過MATLAB來實現(xiàn),將傳統(tǒng)的問題通過現(xiàn)代化的工具實現(xiàn),以顯示MATLAB在機(jī)械控制工程中處理問題的快捷性與優(yōu)越性。

　　2 機(jī)電控制課程特點(diǎn)

　　機(jī)械控制工程基礎(chǔ)是一門多學(xué)科交叉的基礎(chǔ)課程,機(jī)電控制工程基礎(chǔ)的基本問題是:建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型;系統(tǒng)分析計算;綜合校正確定控制規(guī)律。本課程的基本任務(wù),是使學(xué)生獲得機(jī)電控制系統(tǒng)的基本理論,掌握系統(tǒng)的基本分析方法和計算方法。

　　為設(shè)計機(jī)電控制系統(tǒng)及后繼課程的學(xué)習(xí)和進(jìn)一步研究學(xué)習(xí)控制理論打下一定的基礎(chǔ)。本課程中應(yīng)用的數(shù)學(xué)較多,在控制理論書籍中使用了大量的數(shù)學(xué),使得大多數(shù)機(jī)械類學(xué)生學(xué)習(xí)控制工程感到抽象和困難,對學(xué)習(xí)這些理論的目的性缺乏認(rèn)識,影響了學(xué)習(xí)興趣,學(xué)習(xí)效果欠佳。

　　為幫助學(xué)生更好地理解基本概念,掌握基本理論和基本方法,將MATLAB先進(jìn)控制軟件工具以及教改和教學(xué)研究成果及學(xué)科最新發(fā)展引入教學(xué),使學(xué)生加深對經(jīng)典控制理論的理解。仿真實驗內(nèi)容豐富靈活,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實驗的不足。學(xué)生可不受實驗室的限制,只要有計算機(jī),何時何地就能進(jìn)行。從應(yīng)用情況看,基于MATLAB的自動控制原理仿真起到了很好的輔助教學(xué)的作用,能把抽象的理論知識與可視的圖形結(jié)合起來,深化理論知識。

　　3 運(yùn)用MATLAB實現(xiàn)系統(tǒng)分析范例

　　MATLAB作為一種高性數(shù)值能計算軟件,其系統(tǒng)控制工具箱主要處理以傳遞函數(shù)為主要特征的經(jīng)典控制和以狀態(tài)空間為主要特征的現(xiàn)代控制中的問題。該工具箱對控制系統(tǒng)的建模、分析和設(shè)計提供了一個完整的解決方案,是MATLAB最有力和最基本的工具箱之一。

　　所以MATLAB控制系統(tǒng)工具箱和SIMULINK輔助環(huán)境的出現(xiàn),給控制系統(tǒng)分析帶來了福音,只需要幾個命令就可實現(xiàn)復(fù)雜的人工工作,如圖1所示的伯德圖與奈奎斯特圖的繪制。

　　4 實踐課程教學(xué)改革的實施

　　為了突出重點(diǎn),突破難點(diǎn),在課程教學(xué)中盡量運(yùn)用MATLAB進(jìn)行范例解析,形象地向?qū)W生展現(xiàn)機(jī)械控制工程中生硬晦澀的數(shù)學(xué)內(nèi)容。為了讓學(xué)生加強(qiáng)對教學(xué)重點(diǎn)的掌握和難點(diǎn)的理解,實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),由淺入深分階段實施實踐教學(xué)。

　　首先是范例分析階段:由任課教師提供典型范例,進(jìn)行深入細(xì)致的講解,并針對不同知識點(diǎn)設(shè)計課程作業(yè),深入淺出的幫助學(xué)生完成從理論到實踐的過渡,使學(xué)生掌握最基本的專業(yè)技能和基本理論。

　　其次是模擬設(shè)計訓(xùn)練階段:由教師提供綜合范例,要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識完成任務(wù),其目的是提高學(xué)生的MATLAB應(yīng)用能力,鞏固掌握的機(jī)械控制工程知識和技能,增強(qiáng)創(chuàng)新的能力和意識。

　　最后是綜合檢驗階段:由教師提供工程實際范例,檢驗自己分析問題與解決問題的能力,達(dá)到理論聯(lián)系實際的目的,在實踐中鞏固理論。

　　機(jī)電一體化期刊投稿：《化工進(jìn)展》創(chuàng)刊于1981年，由中國化工學(xué)會、化學(xué)工業(yè)出版社主辦，是中國化工學(xué)會會刊、中文核心期刊、科技核心期刊?！痘みM(jìn)展》屬于化工科技綜合性期刊，以交流學(xué)術(shù)思想、科研成果及經(jīng)驗，介紹國內(nèi)外化學(xué)工業(yè)的進(jìn)展和發(fā)展動向為目的。