《自动控制原理》教学大纲.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date自动控制原理教学大纲自动控制原理课程教学大纲自动控制原理课程教学大纲（Principles of Automatic Control）一、基本信息课程编号：02302203课程类别：专业必修课 适用层次：本科适用专业：自动化、测控技术与仪器开课学期：第五学期总学分：4 总学时：64学时考核方式：考试二、课程教育目标自动控制原理课程是自动化、测控技术与仪器专业的一门重要

2、的专业基础课（主干课程）。课程的主要任务是通过本课程的教学，使学生了解自动控制系统的组成、特点及专业术语，学习并掌握古典控制理论的基本分析、设计方法，为后续的理论课程和专业课程的学习打下坚实的理论基础。通过课堂教学环节与实践教学环节相结合，强化学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握：要求学生掌握控制系统的数学模型的建立方法，了解控制系统的基本校正方案，并掌握对各种控制系统的性能进行分析的基本方法。结合本课程特点，培养学生抽象思维的能力，既要善于从个性中概括出共性，又要从共性出发深刻了解个性，努力学习用广义动力学的方法去抽象与解决实际问题；培养学生运用辩证唯物主义的方法论思考、分析与解决

3、问题的基本能力，锻炼在需要与可能之间进行折衷的能力；培养学生的学习和创造能力。三、教学内容与要求1.理论课（1）绪论主要内容：自动控制的一般概念、分类、发展概况及基本要求。 基本要求：了解基本概念：反馈、开环控制、闭环控制、控制器、被控对象；要求学生能根据控制系统工作原理图绘制方块图。重点：掌握开环、闭环控制的基本概念及根据工作原理图绘制方块图。（2）控制系统的数学模型主要内容：控制系统的时域数学模型；控制系统的结构图与信号流图。基本要求：掌握理论推导的方法建立电路系统及力学系统的数学模型微分方程，典型元部件的传递函数的求取，结构图的绘制，由结构图等效变换求传递函数，理解由梅森公式求传递函数。

4、重点：常用元部件传递函数的求取；系统传递函数的求取。难点：结构图等效变换；梅森公式的应用。（3）控制系统的时域分析法主要内容：线性系统的性能指标；一阶、二阶及高阶系统的时域分析；线性系统的稳定性分析及稳态误差的计算。基本要求：掌握时域性能指标的定义，一阶和二阶系统性能指标的求取及二阶系统性能改善的方法，了解高阶系统动态性能指标，掌握劳斯稳定判据及其应用，稳态误差的分析与计算，减小或消除稳态误差的方法。重点：二阶系统动态性能计算及劳斯判据。难点：扰动作用下减小或消除稳态误差的措施。（4）控制系统的根轨迹法主要内容：根轨迹的基本概念；根轨迹绘制的基本法则；系统的性能分析。基本要求：理解根轨迹的概念

5、，根轨迹方程，掌握绘制根轨迹的基本法则，并用根轨迹法分析系统。 重点：由根轨迹分析系统性能。难点：广义根轨迹的分析与应用。（5）控制系统的频率响应法主要内容：频率特性，开环系统的典型环节分解和开环频率特性曲线的绘制；频率域稳定判据；稳定裕度及闭环系统的频域性能指标。基本要求：掌握频域特性的物理意义，图形表示方法，奈氏判据，稳定裕度，用频率特性建立系统的数学模型。重点：奈氏判据，稳定裕度的确定。难点：系统的开环幅相曲线、对数曲线的概略绘制及相应系统传递函数的确定。 （6）控制系统的校正主要内容：系统设计与校正问题；常用校正装置及其特性；各种校正方式。基本要求：掌握串联超前校正，串联滞后校正，串联

6、滞后超前校正，局部反馈校正。重点：串联超前、串联滞后校正网络的设计。难点：反馈校正方法及应用。（7）非线性控制系统主要内容：非线性系统的概述及其对系统运动的影响；相平面法及描述函数法。基本要求：掌握非线性特性对系统的影响，相平面法及描述函数法。重点：奇点及奇线的分析与确定，自激振荡存在性及自振参数的确定。难点：相轨迹绘制与分析。（8）离散控制系统主要内容：离散系统的基本概念；信号采样与保持；Z变换理论；离散系统的 数学模型、动态性能分析及稳定性分析；离散系统的数字PID校正。基本要求：掌握信号的离散化与信号保持器，Z变换理论，离散系统的数学模型的建立，系统的动态性能分析及稳态误差计算，对离散系

7、统的数字PID校正。重点：离散系统传递函数的求取，稳定性分析及PID校正方法。难点：离散系统传递函数的求法及PID参数的设定。2.实验课具体要求参见控制理论仿真与实验课程教学大纲四、作业、练习的安排与要求本课程课内外时间比为1：1.5。课外练习主要为做习题和阅读、理解教材相应的内容。作业量为每次课（2学时）后布置若干道习题。习题形式有思考、推导、分析、计算以及一些初步设计应用题。五、各部分内容学时分配章节主 要 内 容各个教学环节学时分配备 注理论课实验课习题课讨论课小计1绪论442控制系统的数学模型883控制系统的时域分析法82104控制系统的根轨迹法885控制系统的频率响应法122146控

8、制系统的校正667非线性控制系统668离散控制系统88合计60464六、相关联的课程1.预修课程复变函数与积分变换、模拟电子技术基础、数字逻辑。2.后续课程计算机控制技术、过程控制工程、现代控制理论、高级控制策略。七、教材与教学参考书1.建议教材自动控制原理（第二版），徐国凯主编，清华大学出版社。2.建议参考书目1 自动控制理论，邹伯敏主编，机械工业出版社2 现代控制工程，Modern Control Eengineering（第三版）美Katsuhiko Ogata著，卢伯英、于海勋等译，电子工业出版社3 自动控制原理，胡寿松编著，科学出版社4 自动控制原理，王建辉等编著，清华大学出版社。八、成绩评定考核形式为闭卷考试。总评成绩以百分制计算，其中平时成绩（包括考勤、作业）占40%，期中测验占20%，期末考试卷面成绩占60%。-