MATLAB可视化在微分方程教学中的应用

在教育教学改革一再深入的背景下,人们开始探索“数学+计算机”的教学模式。该文在剖析微分方程现存教学模式弊端的基础上,提出微分方程可视化教学的几点建议。基于数学软件MATLAB,介绍4个微分方程可视化的具体案例,并在其后附上相应的程序及注释,以期能帮助有需要的人们更快地进入MATLAB编程的大门。

基于MATLAB的应急救援机器人工作装置运动学分析

为了拓展应急救援机器人的作业范围、提高作业灵活性,对团队研制的带有伸缩臂、最大伸缩量可达1.2 m的工作装置进行运动学建模与仿真。采用改进的Denavit-Hartenberg(D-H)参数法建立机械臂的运动学模型,结合几何法与解析法求解正逆运动学方程。通过MATLAB中的Robotics Toolbox进行仿真,探讨属具换装过程的轨迹规划,包括笛卡尔坐标空间路径规划和关节空间多项式轨迹规划,确保了机械臂在执行换装任务时各个关节的运动平滑无突变。对得出的各个关节的位移、速度、加速度曲线进行分析可知,经过规划后各个关节运动平滑且无突变,验证了运动学模型的准确性。分析增加伸缩臂后的工作装置作业包络图,相较于无伸缩臂的工作装置作业范围增加了85.15%,优于常规挖掘机的作业范围。结果可为机器人工作装置的运动规划及智能控制提供理论基础和技术支持。

面向“新工科”建设的项目导向MATLAB教改实践

由于简单、直观等优点,MATLAB已是本科阶段大多数工科学生需要掌握的技能之一。在此基础上,为顺应“新工科”建设,课程组在MATLAB教学过程中,采用基于项目导向的编程训练,通过给学生指定或让学生自拟研究题目的方式,引导学生查阅相关资料,了解所选研究题目的背景与研究动态;再利用掌握的MATLAB编程技能、工具箱和专业知识,完成研究题目。实现将课程教学与专业知识深度结合的教学目的,既培养学生针对问题的计算思维和编程能力,又促进学生对专业知识的深入理解和掌握,为学生今后开展相关研究奠定工程实践基础。

工程教育背景下MATLAB在通信原理教学中应用

在工程教育专业认证的背景下,为有效开展通信原理课程的综合实践,提升教学效果,将MATLAB设计引入教学活动中。以工程教育理念为指导,改进传统实践教学不足。以CDMA设计为案列,介绍新思路下教学设计与实施过程,注重培养学生解决复杂工程问题能力,构建多方面综合教学考核评价体系,激励学习主观能动性。实验结果表明,该方法有效可行,满足工程教育专业认证人才培养需求。

基于MATLAB_App Designer电力电子虚拟仿真实验系统设计

根据MATLAB_App Designer提供的界面布局功能,运用MATLAB_Simulink搭建电力电子仿真模型,设计了一套人机交互式电力电子技术仿真实验系统。该系统包含典型的电力电子仿真模型和实例,可以帮助学生和工程技术人员学习电力电子电路的工作原理,分析和研究参数设置对电路电压、电流等波形的影响,有利于提高学习者对电力电子技术的研究和设计能力。

强化工程案例教学,促进研究能力培养——以“MATLAB与化工数值计算”课程为例

为了更好地培养学生基于科学思维和工程实践的研究能力,以大量真实化工案例剖析为驱动,将工程案例教学法有机融入“MATLAB与化工数值计算”各个教学环节,通过工程案例教学架构设计、工程案例教学群组开发、工程案例教学方案实施以及工程案例教学考核评价等多种教学方式来不断强化学生利用先进技术方法和工具解决化学化工过程复杂工程问题的专业综合能力,有效助力我国能源化工行业“工业4.0”的升级与改造。

MATLAB在“张量分析”课程教学中的应用

张量分析是一种重要的数学工具,它在相对论、电磁场论和连续介质力学等诸多学科都有着广泛的应用。掌握这种数学工具,已成为从事相关科学研究的必备基础。然而,张量分析中非欧几里得空间局部切标架的存在,增加了张量计算和分析的复杂性。学生在学习“张量分析”课程时面临着抽象概念和复杂公式的理解上的困难。本文提出利用MATLAB工具在绘图、脚本编程和符号推导等方面的强大功能,从旋度分析、坐标变换和定理辅助证明这三个方面,并结合MATLAB脚本代码,展示MATLAB工具辅助于该课程教学的重要作用。教师借助该工具开展课程教学,将帮助学生有效提高对张量分析知识的理解。学生掌握了该课程的基础知识后,便能进一步使用MATLAB的张量工具箱或Pytorch深度学习库进行张量运算操作。

基于Matlab的超磁致伸缩骨传导振子设计平台研发

针对声学领域中利用稀土超磁致伸缩材料(GMM)设计的微型骨传导振子结构设计计算复杂的问题,提出设计一款稀土超磁致伸缩骨传导振子的结构设计平台。在稀土超磁致伸缩换能器设计理论的基础上,利用Matlab强大的数据处理能力和GUI图形用户界面功能搭建了骨传导振子的设计平台。该平台可以对骨传导振子内部的GMM棒、激励线圈、预压力机构等部件进行设计计算,还可对骨传导振子的性能指标进行检验。该平台操作简单,可根据设计要求进行改变参数,有效地提高了设计效率。

MATLAB在《机械故障诊断》教学中的应用研究

通过利用MATLAB建模仿真齿轮运转啮合过程,利用MATLAB工具箱中强大的函数功能,实现了齿轮模拟故障和实际故障的有效诊断。将MATLAB软件引入课堂教学,克服了传统教学的乏味,激发了学生的学习兴趣,从而为教学效果的提高提供了有力的软件支撑。

基于MATLAB的导向轮结构参数优化设计

基于TVR型双轮缘单轮导向系统,研究以质量轻为目标的导向轮在直线和曲线两种工况下均满足强度要求的最优结构。以导向轮的质量轻为优化目标建立目标函数,以其强度及刚度充足作为约束条件来建立数学模型。在MATLAB软件中编写代码并采用SQP和Interior Point算法对所建立的数学模型进行求解。将不同寻优算法得到的导向轮结构参数建立有限元分析模型,并在有限元分析软件Workbench中进行所述工况下的静力学仿真。结果表明,应用Interior Point求解得到的优化参数的导向轮刚度及强度均满足要求,验证了所选取的结构优化参数对导向轮的结构优化是有效的,达到了导向轮轻量化的设计要求。

基于ROS-Matlab的移动机器人仿真研究

结合Linux下ROS系统高性能的仿真工具和跨平台兼容性,以及Matlab强大的计算能力、丰富的工具箱和函数库,通过建立ROS-Matlab的仿真控制系统,对移动机器人的关键技术进行研究。文中介绍了ROS-Matlab系统的框架和功能,首先,使用Gazebo构建2D仿真室内环境,通过Solidworks创建移动机器人模型,并将该模型以URDF文件形式导入ROS环境中;其次,利用SLAM_gmapping算法对仿真室内环境进行扫描建图,由Simulink发布目标点坐标和目标点导航话题,控制移动机器人完成导航任务;最后,由Simulink发布轨迹跟踪话题,控制移动机器人进行轨迹跟踪。通过仿真验证,由所建地图、目标点导航和轨迹跟踪曲线说明仿真系统的可行性,为机器人研究提供参考。

MATLAB及工程应用研究生课程思政建设方法与成效

通过对2020—2022年三年间MATLAB及工程应用研究生课程思政相关数据分析,从课程开设之初思政理念的注入、课程实施阶段思政建设方法实施以及课程考核阶段育人成效检验三方面介绍MATLAB及工程应用研究生课程思政建设情况。围绕“授课环节、内容与思政元素、方法”进行有效融合,基本实现高等教育“为谁培养人”这一任务。

以工程教育专业认证为导向的MATLAB课程教学改革与实践

针对机械设计制造及其自动化专业发展实际,将工程教育专业认证标准与“MATLAB应用基础”课程教学改革相结合。在认证背景与课改目标导引下,构建了翔实可行的教学改革研究方案。以实践试点教学为基础,从课程目标达成度、个体目标达成情况及定性评价3个方面进行成效分析,获得了良好的教学效果和目标达成度,并有针对性地提出了持续改进措施,有助于增强学生对于课程的学习体验与收获。为机械类专业MATLAB相关课程的教学改革与认证研究提供了参考思路。

基于MATLAB的交通标志边缘检测技术

交通标志识别在智能交通系统中意义重大,交通标志边缘检测是交通标志识别中很关键的一步,本文首先介绍几种常用的边缘检测算法,其次对不同类型的交通标志图像进行边缘检测,并对比无噪声标志图像和有噪声标志图像的检测结果,最后对处理得到的结果进行比较分析,便于人们在实际应用的时候选择合适的检测算法。

基于MATLAB矢量化物质点法的车身防撞梁碰撞分析

基于MATLAB矢量化的物质点法(material point method,MPM)框架,分析车身前防撞梁的碰撞冲击问题。MPM在每一迭代步将物理参数在物质点和背景网格间相互映射,使用MATLAB矢量化框架可以使用户在快速入门的同时保证求解效率,其应力更新采用车身结构材料的弹塑性本构模型。前防撞梁碰撞冲击数值算例结果表明,MPM可以保证求解精度,同时矢量化技术可以大幅提高求解效率。

超星学习通结合BOPPPS教学模式在“MATLAB仿真及应用”课程中的应用

为了提升“MATLAB仿真及应用”课程教学质量,文章基于相关概念介绍,从思路、实践、效果三个方面论述了超星学习通结合BOPPPS教学模式在“MATLAB仿真及应用”课程中的应用。

MATLAB语言及其应用课程思政建设

MATLAB是应用最为广泛的科学与工程计算软件,它集科学计算、数据分析、编程、可视化绘图和动态系统建模仿真功能于一体,是本科生解决公共基础课和专业课问题的“计算神器”。在本科生“MATLAB语言及其应用”课程中,通过科教融合方式开展课程教学,不断增强课堂教学的实效性;同时引入思政元素,开展课程思政教学,在帮助学生们掌握科学计算语言的同时,培养其创新思维,塑造其科学文化素养,取得了良好教学效果。本课程采用的科教融合与课程思政相结合的教学模式有助于我国拔尖创新人才的培养。

基于MATLAB仿真技术的三相笼型异步电动机能耗制动特性研究

该文将MATLAB的仿真技术应用于三相笼型异步电动机能耗制动特性的电机学教改过程中。通过由三相交流电压源、三相配电变压器、匹配并联电容器和三相笼型异步电动机构成的主电路在负载转矩随转速正比变化及随转速正比和平方变化的负载条件下的起动特性、能耗制动特性仿真,呈现其电压、电流、转矩和转速的波形变化趋势,提供一种电机学理论形象化、直观化的手段。

基于MATLAB GUI的交流电路频率特性仿真教学平台设计

为了使学生更加直观地理解交流电路中的频率特性,构建了一种基于MATLAB GUI的交流电路频率特性仿真教学平台。该仿真平台包括RC滤波电路和RLC谐振电路两个模块,其中RC滤波电路能够实现低通滤波、高通滤波和带通滤波电路频率特性的仿真研究,RLC谐振电路能够实现串联谐振和并联谐振电路频率特性的仿真研究。借助该仿真平台,只需手动输入电路元件参数,就能获得各交流电路的幅频和相频特性曲线,最后将源程序封装成.exe文件。该仿真平台操作简单,便于任课教师和学生使用,能够显著地提高课堂教学质量。

基于Matlab的运动控制系统实验平台设计

针对运动控制系统课程在传统教学中,学生在课程理论知识学习和利用Matlab/Simulink仿真阶段,缺少实际控制单元设计与开发实际工程训练的问题,设计了一个基于Matlab的运动控制系统实验平台,在实验平台使用基于模型设计的方法可实现从仿真测试到实物测试一体化;通过介绍实验平台中的PC端环境配置流程以及实验平台中驱动器的构成给出了实验平台的总体设计方案;说明了实验平台应用基于模型设计的方法实现代码自动生成的流程,并对基于模型设计的开发流程进行了详细的阐述;通过案例永磁同步电机转速、电流双闭环控制系统在实验平台经过模型在环仿真、软件在环仿真、处理器在环仿真,最后到实验平台进行实物测试的流程与实验结果来达到验证实验平台的优点及其可行性和有效性的目的。