《自动控制原理》教学大纲（本科）.docx

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1、自动控制原理教学大纲课程英文名The Principle of Automatic Control课程代码02M0039学分2.5总学时40理论学时32实验/实践学时8课程类别学科基础课课程性质限选先修课程电工电子学、信号分析与处理适用专业测控技术与仪器测控技术与仪器（卓越）开课学院计量测试工程学院执笔人审定人制定时间2020年11月注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课：课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（-）课程地位自动控制技术不仅使得生产设备或生产过程实现自动化，大大提高劳动生产率和产品质量， 而且在改善居住、生活条件等方面也发挥着非常重要的作用。自动控制技术的

2、研究对象为自动控 制系统，而分析和设计自动控制系统的理论基础就是自动控制原理。自动控制原理是研究自 动控制共同规律的技术科学，是工科高等院校中诸多专业开设的一门主干技术基础课程。本课程为测控技术与仪器专业的一门重要的学科基础课程，要求掌握自动控制的基本原理及 控制理论方面的基础知识，掌握自动控制系统的多种数学模型，熟练掌握时域分析法、根轨迹分 析法和频率特性法等。通过实验和Matlab数值仿真，将理论与实践有机地结合，培养学生的动 手能力和分析能力。（-）课程目标本课程以培养新时代计量领域人才为目标，通过开展课程拓展学生视野，树立爱国主义情怀 和报效祖国的社会责任感；培养学生树立严谨的治学态度

3、，具有文化自信和唯物辩证思维等人文 精神；引导学生正确认识学术道德不规范的危害，树立严谨的科学态度和科学精神。主要课程目 标如下：1 .掌握控制的基本原理和方法，了解测量与控制的关系；理解控制的基本理论在测控技术、 计量测试等领域的基本运用。（1.4）2 .具有运用数学知识和物理理论建立控制系统模型、并能进行工程分析和计算的能力。（2.1）3 .能够建立工程问题的数学模型。（2.2）4 .能够运用控制的基本原理分析工程问题。（2.3）5 .能够使用Matlab专业软件工具进行自动控制系统的设计和模拟，模拟的结果进行分析， 并理解其局限性。（5.3）二、课程目标达成的途径与方法（一）专业教学目标

4、自动控制原理课程内容涉及数学、电子、机械学等多门学科知识，理论性强，与工程结合密 切。课程以系统动态过程为研究对象，内容比较抽象，因此教学设计上既要注意概念和理论内涵 的介绍，又要注重工程上的分析和设计方法。由于动态过程比较抽象，讲授时要充分利用现代化 教学手段将抽象的动态过程形象化。课堂教学主要讲解与控制有关的基本概念、基本理论以及基本分析方法，并将日常生活中遇 到的现象以及高科技中的问题等融入基本理论的讲解，使学生更好地掌握控制的基本原理，了解 测量与控制的关系，提高学生对测控技术的兴趣、熟悉控制的理论体系、思维方式和研究方法。 课堂教学尽量引入互动环节，使学生能更好地融入课堂教学，提高教

5、学效果。教学过程中注意根据学生的实际程度,采用因材施教的方法，充分体现以人为本的教学理念。 讲授中着重讲概念、讲方法，提倡学生自主学习，采用讨论的形式，开展研究性学习，以培养学 生自主学习的意识、自主学习的能力和抓住要点的能力。通过模拟实验和计算机仿真，使学生巩固并加深理解课堂所学基本理论知识，培养学生分析 问题及解决问题的能力。以课堂教学为主，结合自学、实验教学。培养学生运用所学知识的能力、收集和提炼信息的 能力、团队合作能力、表达能力等。（二）思政教育目标课堂教学主要介绍与自动控制相关的时代背景、发展现状和哲学思想，充分挖掘知识蕴含的 思想政治教育资源和元素,并将其融入到专业课程内容讲授中

6、，从课程教学知识点设置,教学方法 等方面，潜移默化地实现对学生的思想政治教育，促进学生知识与能力、过程与方法、情感与价值 三维教学目标的统一，养成科学思维和创新习惯，培养学生大工程观，切实提高具有工匠精神的 新工科人才的培养质量。教学过程中注意专业知识和思政教育密切相结合，采用案例分析的方法，从系统层面对教学 内容、思想政治理念、教学模式和方法等多方面进行创新创业型人才培养的探索和实践。讲授中 注重多种形式并重，使课程教授中的德育教育生动自然，立意新颖，避免单一死板。以课堂讨论为主，结合现代教学手段，将课程思政改革案例建设成教学微视频，在课程教学 中潜移默化地培养学生爱国情怀、社会责任、文化自

7、信、人文精神和科学精神。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程FI标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求1.4毕业要求2.1毕业要求2.2毕业要求2.3毕业要求5.3课程目标1L课程目标2H课程目标3M课程目标4L课程目标5M四、课程主要内容与基本要求1 .自动控制系统的基本概念了解自动控制和自动控制系统、自动控制系统的分类、控制系统的性能要求和自动控制理论 的发展。2 .自动控制系统的数学模型了解数学模型的基本概念；掌握拉普拉斯变换在控制系统中的应用：掌握传递函数、动态结 构图、结构图的等效变换法则、梅逊公式和系统传递函数。3 .控制系统的时域分析法理解时域分析的一般概念；掌

8、握一阶系统分析和二阶系统分析的特性及分析方法；了解系统 的稳定性与稳定判据，稳态误差与稳态误差系数。4 .控制系统的根轨迹分析法了解根轨迹及根轨迹方程；掌握根轨迹绘制的基本法则；了解系统根轨迹的分析方法5 .控制系统的频域分析法理解频域分析的一般概念；掌握典型环节与系统的频域特性；了解系统开环频率特性与闭环 频率特性。五、课程学时安排章节号教学内容学时 分配能力和素质培 养教学要求学生任务对应 课程 目标作业 要求自学要求讨论第1章自 动控制系 统的基本 概念自动控制和自动控制 系统、自动控制系统的 分类、控制系统的性能 要求和自动控制理论 的发展。2培养学生专业 术语的表述能 力和工程素质课

9、后作业课后自 学，控制 的基本理 论测量 与控 制1第2章自 动控制系 统的数学 模型数学模型的基本概念； 拉普拉斯变换在控制 系统中的应用；传递函 数、动态结构图、结构 图的等效变换法则、梅 逊公式和系统传递函 数。10培养学生应用 数学、物理、 工程基础知识 对控制原理分 析和模型建立 的能力课后 作业课后自 学，建立 复杂工程 问题的数 学或物理 模型数学模型1、2第3章控 制系统的 时域分析 法时域分析的一般概念； 一阶系统分析和二阶 系统分析的特性及分 析方法；系统的稳定性 与稳定判据，稳态误差 与稳态误差系数。10+4培养学生应用 基础知识对控 制原理和模型 进行工程分析 和计算的

10、能力课后 作业课后自学，控制 工程分析 和计算时域 分析2、3、4第4章根 轨迹分析 法根轨迹及根轨迹方程； 根轨迹绘制的基本法 贝心系统根轨迹的分析 方法6+2培养学生应用 基础知识对控 制原理和模型 进行工程分析 和计算的能力课后 作业课后自学 控制工程 分析和计算根及 轨迹2第5章频 域分析法频域分析的一般概念； 典型环节与系统的频4+2培养学生应用 基础知识对控课后 作业课后自 学，控制领域 分析2章节号教学内容学时 分配能力和素质培 养教学要求学生任务对应 课程 目标作业 要求自学要求讨论域特性；系统开环频率 特性与闭环频率特性。制原理和模型 进行工程分析 和计算的能力工程分析 和计

11、算六、实践环节及基本要求序号实验项目 名称学 时能力培养 教学要求素质培养 教学要求学生任务实验性质实验类别对应 课程 目标1典型环节 及一阶系 统的特性 分析2培养学生动 手能力、分 析问题能力培养学生运 用所学知识 的能力掌握一阶系统 的时域特性及 性能指标验证必做3、42二阶及高 阶系统特 性分析2培养学生分 析问题及解 决问题能力培养学生收 集和提炼信 息的能力掌握二阶系统 的时域特性及 性能指标验证必做3、43根轨迹分析2培养学生分 析问题及解 决问题能力培养学生团 队合作能力掌握根轨迹分 析方法验证必做3、44频率特性2培养学生分 析问题及解 决问题能力培养学生表 达能力掌握频率特

12、性 法验证必做3、45控制系统 结构与性 能关系2培养学生设 计能力培养学生运 用所学知识 及综合的能 力掌握系统的基 本结构与等效 变换验证选做七、考核方式及成绩评定（一）考核方式与评价考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例到课率课堂考勤10%过程考核作业作业本10%实验实验报告10%期末考核闭卷试卷70%考核类别考试成绩登记方式百分制（二）课程目标考核环节与达成标准课程目标教学环节考核环节合格标准课程目标1讲授平时成绩（考勤、作业）A0.6期末考试Cl （选择、填空、判断题）目标达成度=().7 X + ().3 x Cl。A。课程目标2讲授平时成绩（考勤、作业）A0.6期末考试C1

13、 （选择、填空、判断题）目标达成度=0.7 x旦 + 0.3 x A Cl。A。课程目标3讲授平时成绩（考勤、作业）A0.6期末考试Cl （选择、填空、判断题）目标达成度=0.7 x + 0.3 x A ClA。课程目标4讲授平时成绩（考勤、作业）A0.6期末考试Cl （选择、填空、判断题）CA目标达成度=0.7 x + 0.3 x ClA。课程目标5实验实验成绩D0.6目标达成度=2 D。八、推荐教材与主要参考书（一）、推荐教材：黄坚主编：自动控制原理及其应用，高等教育出版社，2015年12月, 第3版。（二）、主要参考书：L胡寿松主编：自动控制原理，科学出版社，2013年3月。2 .孟庆明主编：自动控制原理（非自动化类），高等教育出版社，2008年6月。3 .田玉平主编：自动控制原理，科学出版社，2013年5月，第2版。4 .程鹏：自动控制原理，高等教育出版社，2010年4月，第2版。5 .高国槃主编：自动控制原理，华南理工大学出版社，2013年2月，第4版。