自动控制理论一教学大纲.docx

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1、自动控制理论一教学大纲课程中文名称：自动控制理论I （一）课程英文名称：Automatic Control Theory I （ I ）课程编号：C1325学分：3.5学时：56 （其中：讲课学时：56实验学时：0实践学时：0）先修课程：电路原理、电子技术基础、电机与拖动适用专业：自动化课程类别：专业核心课/必修使用教材：邹伯敏主编.自动控制理论（第三版）M.北京:机械工业出版社，2007.开课单位：电气与新能源学院一、课程性质自动控制理论I是自动化专业的专业核心课与学位课。自动控制理论是研究自动控 制系统普遍规律的科学。它侧重于理论的角度，系统地阐述自动控制科学和技术领域的基本 概念和基本规

2、律，介绍对自动控制系统从建模、分析、到设计应用的各种原理、思想和方法。自动控制理论I （一）主要讲授经典控制理论部分，为学习本专业的后续课程打下必要 的基础。二、教学目标：1.本课程支撑专业培养计划中毕业要求1和毕业要求2。2、本课程支撑专业培养计划中毕业要求1的第2、4指标分解点，具体为：指标点12能针对一个控制系统复杂工程问题建立合适的数学模型，并利用恰当的边 界条件求解；指标点14能将工程和专业知识用于控制系统复杂工程问题的设计和改进。3、本课程支撑专业培养计划中毕业要求2的第1、4指标分解点，具体为：指标点2.1：能识别和判断控制系统复杂工程问题的关键环节和参数；指标点2.4：能正 确

3、表达控制系统复杂工程问题的解决方案。三、教学内容及要求第一章绪论（2学时）1 .教学内容了解自动控制理论的发展及应用；理解自动控制基本概念。（1） 了解自动控制系统的分类，掌握自动控制系统的组成及相关术语。（3）理解对自动控制系统的性能要求2 .重点难点：控制系统的组成、控制系统的性能要求3 .考核要点：自动控制系统的组成及对控制系统的性能要求4 .教学方法：课堂讲授5 .作业安排：习题1-3第二章控制系统的数学模型（8学时）6 .教学内容（1）理解动态系统数学模型的初步知识（2）掌握微分方程的建立及求解方法（3）掌握传递函数概念及性质（4）掌握电气系统的数学建模（5）掌握方框图建立与化简（6

4、） 了解信号流图与梅逊（Mason）公式（7）使用MATLAB建立数学模型及模型转换方法7 .重点难点：传递函数的概念与求取8 .考核要点：用各种不同的方法求取传递函数9 .教学方法：课堂讲授10 作业安排:习题2-1,252-921111 章控制系统的时域分析法（10学时）1 .教学内容（1）掌握一阶系统的时域响应（2）掌握二阶系统的时域响应及动态性能指标的计算了解高阶系统的时域响应（4）理解稳定性的定义，掌握稳定性的充要条件，掌握劳斯稳定判据及其应用（5）理解稳态误差、系统型别的概念，掌握静态误差系数、稳态误差的计算（6）使用MATLAB求系统响应和计算系统性能指标2 .重点难点：二阶系统

5、的时域响应及动态性能指标，稳态误差的计算，稳定性分析3 .考核要点：二阶系统性能指标的计算4 .教学方法：课堂讲授5 .作业安排:习题3-1,33,3-5,38,3-136 四章根轨迹法（6学时）7 .教学内容（1）理解根轨迹的概念（2）掌握根轨迹的幅相条件和绘制根轨迹的基本规则了解参数根轨迹和零度根轨迹（4）掌握利用根轨迹图分析控制系统（5）使用MATLAB绘制根轨迹图、分析系统性能2 .重点难点：根轨迹的条件及绘制，用根轨迹图分析控制系统.考核要点：根轨迹的绘制及根据根轨迹图分析控制系统3 .教学方法：课堂讲授.作业安排：习题4-1,4-5,4-6第五章频率特性法（10学时）.教学内容（1

6、）理解频率特性的概念及其表示方法（2）掌握Bode图的绘制（3）掌握Nyquist图的绘制（4）掌握Nyquist判据及其应用（5）掌握相角裕度、幅值裕度的概念及计算方法了解闭环频率特性及频域指标与时域指标之间的关系（7）使用MATLAB绘制Bode图，Nyquist图，分析系统性能.重点难点：Bode图，Nyquist判据及应用，稳定裕度2 .考核要点：bode图的绘制，稳定裕度的计算，Nyquist判据及应用.教学方法：课堂讲授3 .作业安排：习题 5-1,5-2,5-5,5-13,5-20第六章控制系统的校正（8学时）L教学内容（1）理解控制系统综合与校正的基本概念及方式（2）掌握超前、

7、滞后校正装置的特性（3）掌握频域法超前校正、滞后校正（4）掌握根轨迹法超前校正、滞后校正了解滞后超前校正（6）掌握PID控制算法及其参数整定方法（7）使用MATLAB对控制系统进行校正4 .重点难点：频域法超前、滞后校正.考核要点：频域法超前、滞后校正5 .教学方法：课堂讲授作业安排；习题6-6,6-7,课外作业，用matlab设计控制器第七章离散控制系统（6学时）.教学内容（1）理解信号采用与保持的原理（2）掌握z变换与z反变换（3）理解脉冲传递函数的概念，掌握脉冲传递函数的求取（4）掌握差分方程及其求解（5）掌握离散控制系统的性能分析（6）掌握离散控制系统的数字校正（7）使用MATLAB对

8、离散控制系统进行模型、分析、设计及仿真.重点难点：脉冲传递函数，离散控制系统的性能分析8 考核要点：脉冲传递函数的求取，离散控制系统的性能分析教学方法：课堂讲授9 作业安排：习题7-2,7-4第八章非线性控制系统（6学时）10 教学内容（1）理解非线性控制系统的特点，掌握几种典型的非线性特性（2）理解描述函数的概念，掌握典型非线性元件的描述函数（3）掌握用描述函数法分析非线性系统（4）理解相轨迹的概念，掌握相轨迹的绘制了解奇点及其分类（6）掌握非线性系统的相平面分析方法（7）使用MATLAB分析非线性系统11 重点难点：非线性控制系统的描述函数分析法考核要点：描述函数分析法12 教学方法：课堂

9、讲授5.作业安排：习题8-3,84四、学时分配及对毕业要求指标点的支撑早下教学内容支撑的毕业 要求指标点学时分配讲课实验实践第1章绪 论自动控制理论的发展及应用；自动控制基本概 念；自动控制系统的分类，自动控制系统的组成 及相关术语；对自动控制系统的性能要求。1.22第2章控 制系统的 数学模型动态系统数学模型的初步知识；微分方程的建立 及求解方法；传递函数概念及性质；电气系统的 数学建模；方框图建立与化简；信号流图与梅逊 （Mason）公式；使用MATLAB建立数学模型及 模型转换方法。1.2, 1.48第3章控 制系统的 时域分析 法一阶系统的时域响应；二阶系统的时域响应及动 态性能指标的

10、计算；高阶系统的时域响应；稳定 性的定义，稳定性的充要条件，芳斯稳定判据及 其应用；稳态误差、系统型别的概念，静态误差 系数、稳态误差的计算；使用MATLAB求系统响 应和计算系统性能指标。2.1,2.410第4章根根轨迹的概念；根轨迹的幅相条件和绘制根轨迹2.1246轨迹法的基本规则；参数根轨迹和零度根轨迹；利用根 轨迹图分析控制系统；使用MATLAB绘制根轨迹 图、分析系统性能第5章频 率特性法频率特性的概念及其表示方法；Bode图的绘制； Nyquist图的绘制；Nyquist判据及其应用；相角 裕度、幅值裕度的概念及计算方法；闭环频率特 性及频域指标与时域指标之间的关系；使用 MATL

11、AB绘制Bode图，Nyquist图，分析系统性 能。2.1,2.410第6章控 制系统的 校正控制系统综合与校正的基本概念及方式；超前、 滞后校正装置的特性；频域法超前校正、滞后校 正；根轨迹法超前校正、滞后校正；滞后-超前 校正；PID控制算法及其参数整定方法；使用 MATLAB对控制系统进行校正。1.48第7章离 散控制系 统信号采用与保持的原理；z变换与Z反变换；脉 冲传递函数的概念，脉冲传递函数的求取；差分 方程及其求解；离散控制系统的性能分析；离散 控制系统的数字校正；使用MATLAB对离散控制 系统进行模型、分析、设计及仿真。1.2, 1.46第8章非 线性控制 系统非线性控制系

12、统的特点，几种典型的非线性特 性；描述函数的概念，典型非线性元件的描述函 数；用描述函数法分析非线性系统；解相轨迹的 概念，相轨迹的绘制；解奇点及其分类；非线性 系统的相平面分析方法1.2, 1.46五、考核方式及成绩评定标准1、课程考核方式：考核方式包括课堂考勤与课堂表现、作业、课外作业与专题讨论、期终闭卷考试，总成绩由这四部分按比例构成，具体比例为：课堂考勤与课堂表现20%、作业10%、课外作业与专题讨论20%、期终闭卷考试50%。2、课程成绩评定标准考核形式分值考核细则1 .课堂考勤与课堂 表现20出勤率90%以上；课堂点名回答问题基本概念清晰，解决 问题的方案正确、合理，能提出不同的解

13、决问题方案，积 极参与课堂交流，能组织同组学生进行讨论学习，能带动 与激励同组伙伴的求知欲。18-20 分出勤率80%以上；课堂点名回答问题基本清晰，能提出解 决问题的正确方案，积极参与课堂交流，能组织同组学生 进行讨论学习。15-17 分出勤率60%以上；课堂点名回答问题基本清晰，能提出解 决问题的合理方案，能参与课堂交流，能参与向组学生进 行讨论学习。12-14 分出勤率60%以下；不能够提出解决问题的基本方案，参与 课堂交流少。0-11 分2 .作业10作业严格按要求并及时完成；书写清晰、逻辑性强，正确 率95%以上，没有抄袭情况。9-10 分作业按要求并及时完成；书写清晰，正确率80%

14、至95%, 没有抄袭情况。78分不能按照作业要求，未及时完成次数少于三次，但改正及56分不能按照作业要求，未及时完成，未及时完成次数大于二 次，老师指出后改正态度端正并补充完成。34分抄袭作业或不能按照作业要求，未及时完成，老师指出仍 不改正次数达三次以上。0-2分3 .课外作业与专题 讨论20能够通过收集有关课题资料，根据课题目标，确定计算或 仿真方案,完成仿真算法程序设计或通过仿真软件建立仿 真计算模型，完成仿真计算，并能对计算结果进行分析和 判断18-20 分能够通过收集有关课题资料，根据课题目标，确定计算或 仿真方案,完成仿真算法程序设计或通过仿真软件建立仿 真计算模型，完成仿真计算，

15、但是无法对计算结果进行判 断14-16 分能够根据课题目标，确定计算或仿真方案，完成仿真算法 程序设计或通过仿真软件建立仿真计算模型，但是无法得 到计算结果10-12 分无法完成课题目标所规定的内容0-8分4 .期终考试50闭卷考试试卷得分*50%时，态度端正。六、参考书目:1.绪方胜彦,Modern Control Engineering（第四版）.清华大学出版社.时，态度端正。时，态度端正。2 .胡寿松等.自动控制原理（第五版）M.北京：国防工业出版社，2007.3 .程鹏主编.自动控制原理（第一版）M.北京：高等教育出版社，2003.自动控制理论I （一）课程简介课程中文名称：自动控制理

16、论I （一）课程英文名称：Automatic Control Theory I （ I ）课程编号：C1325学分：3.5学时：56 （其中：讲课学时：56实验学时：0实践学时：0）先修课程：电路原理、电子技术基础、电机与拖动适用专业：自动化内容提要：自动控制理论I自动化专业的专业核心课与学位课。自动控制理论是研究自动 控制系统普遍规律的科学。它侧重于理论的角度，系统地阐述自动控制科学和技术领域的基 本概念和基本规律，介绍对自动控制系统从建模、分析、到设计应用的各种原理、思想和方 法。自动控制理论I （一）主要讲授经典控制理论，其主要内容包括：自动控制系统的组 成及相关术语；控制系统的数学建模；控制系统的时域分析法；控制系统的根轨迹分析法; 控制系统的频域分析法；控制系统的校正；离散控制系统；非线性控制系统等。考核方式：考试使用教材：邹伯敏主编.自动控制理论（第三版）M.北京：机械工业出版社，2007.参考书目：1.绪方胜彦.Modern Control Engineering（第四版）.清华大学出版社.2 .胡寿松等.自动控制原理（第五版）M.北京：国防工业出版社，2007.3 .程鹏主编.自动控制原理（第一版）M.北京：高等教育出版社，2003.