《 自动控制原理》教学大纲
自动控制原理教学大纲
自动控制原理Automatic Control Principle一、课程基本信息二、课程简介自动控制原理是一门专业基础必修课，属于经典控制理论，主要处理单输入单输出定常反馈控制系统。
通过对本课程的学习，使学生掌握系统数学模型的建立方法，学会经典控制理论的三种分析方法，即时域法，根轨迹法和频域法，围绕三个性能指标，对控制系统进行分析，并在此基础上，学会控制系统的设计与综合，继而培养学生在实际中分析问题和解决问题的能力。
该课程为现代控制理论及智能控制理论等后继课程打下了必要的理论基础。
English Course IntroductionAutomatic Control Principle is a compulsory course in basic professional studies, which belongs to classical control theory. It mainly deals with the single input and single output steady feedback control system. Through the study of this course, the students can master the method of establishing the mathematical model of the system and learn the three analysis methods of the classical control theory, namely, the time domain method, the root locus method and the frequency domain method, and analyze the control system around three performance indexes, on this basis, learn the design and synthesis of the control system, and then train students in the actual analysis of problems and problem-solving ability. This course lays a necessary theoretical foundation for the following courses such as Modern Control Principle and Intelligent Control Principle.三、教学目的通过本课程的学习，使学生了解和掌握自动控制理论的基本概念、主要原理和分析方法，了解自动控制技术发展的概况，为学习后继课程以及从事与本专业有关的自动控制技术工作打下一定的基础。
《自动控制原理》教学大纲
《自动控制原理》教学大纲一、课程概述《自动控制原理》是自动化专业的核心课程之一，旨在让学生掌握自动控制的基本理论和方法，培养学生的自动控制思维和分析问题的能力。
通过本课程的学习，学生将能够理解自动控制系统的基本概念、建模和分析方法，掌握常见的控制器设计方法，了解自动控制的应用领域和未来发展方向。
二、教学目标1.理论知识与概念：掌握自动控制的基本概念和理论知识，包括控制系统的建模和分析、控制器的设计与调整等内容。
2.实践能力培养：掌握自动控制实验的基本原理和方法，能独立设计和实施自动控制实验，并对实验结果进行分析和评估。
3.思维能力培养：培养学生的自动控制思维和分析问题的能力，能够通过理论知识解决实际自动控制问题。
4.综合素质提高：通过自主学习、团队合作和报告撰写等方式，提高学生的综合素质和实践能力。
三、教学内容1.控制系统的基本概念和分类1.1控制系统的定义和基本概念1.2控制系统的分类和组成2.控制系统的建模和分析2.1控制系统的数学建模2.2控制系统的传递函数表示2.3控制系统的稳定性分析3.控制器的设计和调整3.1PID控制器的设计原理和方法3.2控制器调整的经典方法4.线性控制系统分析与设计4.1样差环节系统分析4.2器件与设备系统分析4.3各级系统趋势与扩展5.非线性控制系统分析与设计5.1状态空间方法5.2反馈线性化方法5.3非线性控制器设计方法6.高级控制方法与应用6.1模糊控制理论与应用6.2自适应控制理论与应用6.3鲁棒控制理论与应用四、教学方法1.理论讲授：通过课堂讲解、示意图和实例分析等方式，向学生讲解自动控制的基本理论和方法。
2.实验演示：开展自动控制相关的实验演示，让学生亲自操作和实践，加深对理论知识的理解和应用。
3.课堂讨论：组织学生进行课堂讨论，解答学生对理论知识和实践问题的疑惑，增强学生的自主学习和思维能力。
4.基于项目的学习：组织学生选择一个自动控制相关的项目，进行分析和设计，并撰写报告进行展示，培养学生的实践能力和综合素质。
自动控制原理教学大纲
自动控制原理教学大纲一、课程简介。
自动控制原理是控制科学与工程技术的基础课程，是现代自动控制领域的基础理论和方法。
本课程旨在使学生系统地学习自动控制领域的基本理论和方法，掌握自动控制系统的分析与设计技术，为学生进一步学习与研究自动控制领域的专业知识打下坚实的基础。
二、课程目标。
1. 理解自动控制系统的基本概念和基本原理；2. 掌握自动控制系统的数学建模方法；3. 掌握自动控制系统的分析与设计方法；4. 熟悉自动控制系统的常用控制器设计方法；5. 了解自动控制系统的先进控制方法。
三、课程内容。
1. 自动控制系统基本概念。
（1）自动控制系统的定义和基本组成；（2）自动控制系统的分类及特点；（3）自动控制系统的基本结构和工作原理。
2. 自动控制系统的数学建模。
（1）自动控制系统的数学描述；（2）自动控制系统的传递函数表示；（3）自动控制系统的状态空间表示。
3. 自动控制系统的分析方法。
（1）自动控制系统的时域分析方法；（2）自动控制系统的频域分析方法；（3）自动控制系统的根轨迹法和Nyquist法分析。
4. 自动控制系统的设计方法。
（1）自动控制系统的根据性能指标的设计方法；（2）自动控制系统的稳定性设计方法；（3）自动控制系统的鲁棒性设计方法。
5. 自动控制系统的控制器设计方法。
（1）自动控制系统的比例、积分、微分控制器设计；（2）自动控制系统的PID控制器设计；（3）自动控制系统的先进控制器设计。
四、教学方法。
1. 采用理论教学与实践教学相结合的教学方法；2. 通过案例分析和实例演示，加深学生对自动控制原理的理解；3. 开展实验教学，培养学生实际动手能力；4. 鼓励学生参与讨论，提高学生的分析和解决问题的能力。
五、教学评估。
1. 平时成绩占30%，主要包括课堂作业、实验报告等；2. 期中考试占30%，主要考察学生对基本理论和方法的掌握程度；3. 期末考试占40%，主要考察学生对整个课程内容的全面掌握程度。
《自动控制原理》教学大纲
自动控制原理》教学大纲一、课程的性质、地位与任务本课程是电力系统自动化技术专业的基础课程。
通过本课程的学习，使学生掌握自动控制的基础理论，并具有对简单连续系统进行定性分析、定量估算和初步设计的能力，学生将掌握自动控制系统分析与设计等方面的基本方法，如控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、状态空间分析法、采样控制系统的分析等基本方本课程系统地阐述了自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，介绍了自动控制技术从建模分析到应用设计的各种思想和方法，内容十分丰富。
通过自动控制理论的教学，应使学生全面系统地掌握自动控制技术领域的基本概念、基本规律和基本分析与设计方法，以便将来胜任实际工作，具有从事相关工程和技术工作的基本素质，同时具有一定的分析和解决有关自动控制实际问题的能力。
二、教学基本要求了解自动控制的概念、基本控制方式及特点、对控制系统性能的基本要求。
理解典型环节的传递函数、结构图化简或梅森公式以及控制系统传递函数的建立和表示方法，初步掌握小偏差线性化方法和通过机理分析建立数学模型的方法，以串联校正为主的根轨迹综合法，掌握常用校正装置及其作用。
熟悉暂态性能指标、劳思判据、稳态误差、终值定理和稳定性的概念以及利用这些概念对二阶系统性能的分析，初步了解高阶系统分析方法、主导极点的概念，能利用根轨迹对系统性能进行分析，熟悉偶极子的概念以及添加零极点对系统性能的影响。
频率特性的概念、开环系统频率特性Nyquist图和Bode图的画法和奈氏判据，了解绝对稳定系统、条件稳定系统、最小相位系统、非最小相位系统、稳定裕量、频指标的概念，以及频率特性与系统性能的关系。
基本校正方式和反馈校正的作用，掌握复合校正的概念和以串联校正为主的频率响应综合法。
三、教学学时分配表四、教学内容与学时安排第一章自动控制系统的基本知识……4学时本章教学目的和要求：掌握自动控制系统组成结构和基本要素，理解自动控制的基本控制方式和对系统的性能要求，了解一些实际自动控制系统的控制原理。
自动控制原理教学大纲
自动控制原理教学大纲一、课程简介自动控制原理是现代工程领域中的重要基础课程，通过本课程的学习，学生将掌握控制系统的基本原理、模型建立方法、稳定性分析与设计技术等内容，为将来从事相关工程领域的研究和工作打下坚实的基础。
二、教学目标1. 理解控制系统的基本概念和重要原理；2. 学习控制系统的数学建模方法，掌握各类控制系统的数学模型；3. 掌握控制系统的稳定性分析方法与稳定性判据；4. 学习控制系统的设计方法，包括比例积分微分（PID）控制器设计等；5. 能够运用所学知识解决相关工程问题，具备进一步深造的基础。
三、教学内容1. 控制系统基本概念1.1 控制系统的定义和分类；1.2 控制系统的基本组成及功能；1.3 控制系统的基本结构和工作原理。
2. 控制系统数学建模2.1 连续时间系统的数学建模方法；2.2 离散时间系统的数学建模方法；2.3 线性时不变系统的数学模型建立。
3. 控制系统的稳定性分析3.1 稳定性的定义与判据；3.2 时域分析方法；3.3 频域分析方法。
4. 控制系统的设计方法4.1 比例控制（P控制）；4.2 积分控制（I控制）；4.3 微分控制（D控制）；4.4 PID控制器设计。
5. 控制系统的应用5.1 控制系统在电气、机械、航空等领域的应用；5.2 控制系统在自动化生产线、机器人控制等方面的应用。
四、教学方法1. 理论讲解：通过教师授课、课件演示等方式，给予学生理论知识的系统学习。
2. 实例分析：通过案例分析、仿真实验等方式，帮助学生理解理论知识在实际问题中的应用。
3. 课堂互动：鼓励学生积极参与课堂讨论、提问等活动，加深对知识的理解。
4. 实践操作：组织学生进行相关控制系统设计、仿真实验等实践操作，提高实际应用能力。
五、评估方式1. 平时表现：课堂参与度、作业完成情况等；2. 期中考试：主要考察基础知识的掌握情况；3. 期末考试：综合考察学生对整个课程知识的掌握情况；4. 实验报告：针对控制系统设计实验等实践环节的评估。
《自动控制原理》
《自动控制原理》教学大纲一、课程基本信息：1、课程英文名称：Principles of Automatic Control2、课程类别：技术基础课程3、课程学时：总学时64，实验学时84、学分：45、先修课程：《电路原理》、《信号与系统》、《复变函数与积分变换》等6、适用专业：测控技术与仪器7、大纲执笔：自动化教研室罗敏8、大纲审批：电子信息工程学院学术委员会9、制定(修订)时间：2007年10月二、课程的目的与任务：随着生产和科学技术的发展，自动控制技术在国民经济和国防建设中所起的作用越来越大。
自动控制技术的应用不仅使生产过程实现了自动化，极大的提高了劳动生产率和产品质量，改善了劳动条件，并且在人类探索新能源，发展空间技术和改善人民物质生活都起着极为重要的作用。
自动控制原理是电子信息类专业的技术基础课（专业基础平台课），是必修课，是以原理为主的理论性课程；主要讲述自动控制原理与控制系统设计、实验等内容。
根据自动控制技术发展的不同阶段，自动控制原来可分为古典控制理论和现代控制理论两大部分。
本课程主要介绍古典控制理论，其主要内容是以传递函数为基础，研究单输入单输出自动控制系统的分析和设计问题。
这些理论研究较早，现在已经比较成熟，并且在工程实践中得到了广泛的应用。
主要目的是培养学生掌握经典控制论中线性定常连续、单输入单输出闭环控制系统的工作原理、分析和综合，掌握反馈控制原理的应用以及分析和设计的一般规律，使其具有分析和设计自动控制系统的初步能力，使学生对系统的认识上升到更高的层次。
三、课程的基本要求：本课程是电子信息类专业重要的技术基础课。
要求在理解有关自动控制系统的基本概念、建立控制系统数学模型的基础上，掌握并灵活运用时域法、根轨迹法和频率法进行系统分析的思路和方法，基本明确三种方法各自的特点及其内在联系。
基本掌握运用频率法进行串联校正设计的能力。
通过对离散系统的学习，掌握离散控制系统的特点，理解脉冲传递函数和系统稳定性分析等知识。
《自动控制原理》教学大纲
《自动控制原理（上）》教学大纲一课程简介课程编号：04194003课程名称：自动控制原理（上）（Automatic Control Theory (1)）课程类型：学科基础课，必修课学时：64 学分：4开课学期：5开课对象：适合于自动化、测控技术与仪器和电气工程及其自动化专业先修课程：复变函数与积分变换、电路理论、模拟电子技术、数字电子、电机拖动基础参考教材：夏德钤。
自动控制理论。
北京：机械工业出版社，2000。
二课程性质、目的与任务课程性质：学科基础课，必修课，以理论教学为主，适当配合实验课程。
教学目的：学习反馈控制系统的基本理论及基本方法。
教学任务：详细讲解采用频率特性法和时域法分析系统的一般方法，要求能初步具体应用；简单介绍根轨迹分析方法，非线性系统分析方法和采样控制系统的基本分析方法，使学生初步了解；探讨频率特性法设计控制系统的基本思路。
三教学基本内容与基本要求教学基本内容：自动控制理论课程是具有一般方法论特点的技术基础课，重点在于学习反馈控制系统的基本理论及基本方法，而应用其理论及方法去分析和设计控制系统则是后续课程如自动控制系统、计算机控制技术等的任务。
但是自动控制理论又是直接为解决实际控制系统提供理论和方法的课程，因此，必须适当地结合实际，要用实践的观点对待控制理论。
自动控制理论主要讨论反馈控制系统的基本原理与基本方法，在初步建立控制系统数学模型的基础上，分别应用时域法、根轨迹法和频率特性法等不同的方法，分析控制系统的一般性能，如稳定性（稳）、稳态误差（准）、动态特性（快）、稳定裕量等，并介绍控制系统设计和应用的初步知识，同时讨论非线性系统和采样控制系统的一般基础。
教学基本要求：熟练掌握采用频率特性法和时域法分析系统的一般方法，并能具体应用；了解根轨迹分析方法，了解非线性系统分析方法的特殊性；掌握采样控制系统的基本分析方法，掌握频率特性法设计系统的基本思路。
四教学内容及学时分配本课程总学时为64。
自动控制原理教学大纲
《自动控制原理》教学大纲课程名称：自动控制原理Automatic Control Theory课程学科类别：工学电气信息类学时与学分：64/4先修课程：高等数学、复变函数、积分变换、大学物理、电路分析、信号与系统、模拟电子技术等课程教学目标：1. 系统地掌握基于经典控制理论进行控制系统分析和设计的基本原理与基本方法，理解经典控制理论的基本思想；2. 能够应用经典控制理论进行控制系统的分析与设计；3. 能够应用MATLAB等软件工具和实验装置进行控制系统的仿真分析及设计。
适用学科专业：电气工程及其自动化，电子信息工程教学手段与方法：课堂面授、实验教学基本教学内容与学时安排：一、理论教学内容（56学时）：1．绪论（2学时）控制理论和技术的发展历史以及自动控制系统的一些基本概念。
2．控制系统的数学模型（6学时）控制系统的输入/输出模型（微分方程、传递函数、频率特性）；非线性数学模型的线性化；控制系统的框图模型；控制系统的状态空间模型；输入/输出模型与状态空间模型之间的转换。
3．控制系统的时域分析（7学时）控制系统的动态特性分析（一阶系统的响应；典型无零点二阶系统的响应及性能指标；具有零点的二阶系统的响应；高阶系统的响应）；控制系统的稳定性分析；控制系统的稳态特性分析。
4．控制系统的复数域分析（8学时）根轨迹法的基本概念；根轨迹的绘制规则及根轨迹的绘制。
5．控制系统的频域分析（10学时）频率响应法的基本概念；频率特性图的绘制；奈奎斯特稳定判据；稳定裕量。
6．控制系统的设计和校正（15学时）线性控制系统设计和校正的基本概念；常用校正环节及其特性；基于频率法的串联校正（超前、滞后、滞后-超前）；基于根轨迹法的串联校正（超前、滞后、滞后-超前）。
7．非线性控制系统分析（8学时）描述函数法；非线性控制系统的描述函数分析；相平面法；非线性控制系统的相平面分析。
二、实验教学内容（8学时）：实验一典型环节的模拟研究；实验二瞬态响应和稳定性实验三线性控制系统根轨迹分析实验四线性控制系统的频率特性测试实验五频域法串联超前校正实验六频域法串联滞后校正实验七非线性控制系统实验八模拟直流电机闭环调速实验（综合实验）教材及教学参考书1．现代控制系统(第八版). Richard C. Dorf, Robert H. Bishop,谢红卫等译.高等教育出版社, 2001.2．Modern Control Systems(Ninth Edition) (英文影印版). 科学出版社2002.3．自动控制原理（上下册）. 黄家英. 高等教育出版社, 20034．自动控制原理（上下册）. 吴麒. 清华大学出版社,5．自动控制理论新编教程. 张汉全等. 西南交通大学出版社,考核方式考试；作业；课程报告及实验成绩撰稿人：金炜东审核：胡鹏飞。
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《自动控制原理》教学大纲
课程名称自动控制原理
学时和学分64学时4学分
适用专业农业工程类
大纲执笔人：大学物理电工及电子技术基础
一、本课程的性质、目的和任务：
1、课程性质：学科基础课程、本专业本科生必修课
2、本课程的目的
1）、了解典型过程的控制原理，能建立控制系统的数学模型；
2）、掌握线性常系数控制系统的时域分析方法，频率响应分析法及根轨迹分析法，会分析系统的稳定性及动态过程；
3）、熟悉低阶系统的校正及初步设计，为深入进行理论研究和从事控制系统的设计与改造打下坚实的基础。
3、本课程的任务：
通过本课程的学习，使学生对经典的控制理论有较深入的了解，能够用MA TLAB对控制系统进行仿真和分析，为深入进行理论研究和从事控制系统的设计与改造打下坚实的基础。
二、本课程和其它课程的联系和分工
先修课程：数学(含工程数学)、电路与磁路，电子技术基础、电机与拖动等课。
要求数学课介绍微分方程和拉氏变换的基本内容；电路与磁路及电子技术基础课介绍无源网络及模拟运算电路的基本计算方法；
本课程的后续课为：自动控制系统、计算机控制系统、为其提供所应用的分析、设计的基本理论和基本方法，有关离散系统的理论将在计算机控制系统课中介绍。
三、课程主要内容及教学重点：
第一章自动控制概论
了解本课程的内容、性质和任务，掌握控制的基本方式
重点：弄清楚对于自动控制系统的基本要求和系统的组成。
课上至少举两个例子来说明自动控制系统的组成，以及系统动态调节的过程，至少布置两道作业题，帮助学生熟悉系统的组成和对控制系统的基本要求。
第二章控制系统的数学模型
对系统的讨论从定性到定量，建立起系统中各组成部分的数学模型：传递函数，并掌握自控原理中定量数学模型的表示法以及求一个自控系统的传递函数，并对非本质非线性的系统怎样进行线性化有一定的了解。
掌握拉氏变换及其性质，能够正确运用梅逊公式进行计算。
重点：准确掌握传递函数的概念，以及系统中开环传函和闭环传函的概念；怎样由一个系统的方框图求系统的闭环传递函数。
典型环节的传递函数实验帮助学生对系统中经常遇见的环节的传递函数以及在典型信号输入下环节的输出，以及这些环节在系统中的主要作用有一个清楚得了解。
学习要求：要求灵活掌握传函的本质，对于线性定常连续系统，怎样求一个系统的传函。
第三章控制系统的时域分析
了解对于线性定常连续系统的在时域上的分析的一般过程，典型输入信号的拉氏变换。
一阶系统的过渡过程，掌握二阶系统的过渡过程和高阶系统的过渡过程，控制系统的稳定性分析，以及控制系统稳态误差的计算方法。
了解无差度的概念。
掌握消除和减少稳态误差的办法以及了解用复合控制怎样可以减少系统的稳态误差，提高系统的无差度的原理。
重点：结合第一章提出的对控制系统的基本要求，第三章中重点掌握①时域上描述系统动态性能的特性指标δ%、t。
②劳斯判据判断系统的稳定性。
③稳定误差计算以及减少
s
标志误差，提高控制精度的办法。
学习要求：通过第三章的学习，结合对控制系统的基本要求，使学生清楚的掌握对于自动控制系统的分析应从三个方面着手。
并掌握时域上对系统分析的方法及思路，加强对系统要求的理解，进一步深化时域上对系统分析方法，思路以及分析的目的和意义，并清楚一个性能好的控制系统的特性指标和系统的开环结构中哪些特性参数有关。
应用Matlab软件对系统进行时域分析。
第四章根轨迹法
了解控制系统根轨迹的概念，一般解析画法过程。
用根轨迹法分析控制系统的思路。
掌握绘制根轨迹的基本规则，并利用基本规则概要画出给定系统的根轨迹。
并在此基础上用根轨迹法来分析系统的稳定性，动态性能的好坏和闭环主导极点在S平面上分布的关系。
并掌握最小相位系统的参数根轨迹的画法。
最后给出闭环极点，零点分布和控制系统性能指标之间的关系。
应用Matlab中根轨迹工具箱对系统进行性能分析。
重点：根轨迹的画法，参数根轨迹的画法，并学会用根轨迹的方法来分析控制系统，
附加开环零极点对系统根轨迹的改造和对系统性能的影响。
难点：用根轨迹的方法来分析控制系统。
第五章频率特性法
了解一个系统和一个环节的频率特性并得出系统的正弦传递函数。
了解频率特性的表示方法幅相曲线和波特图，并学会画一个典型环节的频率特性（幅相曲线和波特图）。
了解闭环频率特性图的画法。
掌握系统开环传递函数的幅相曲线和波特图，并在此基础上利用系统的幅相曲线和波特图来分析系统的稳定性──奈氏判据，用幅数曲线和波特图来分析系统的动态性能──控制系统的相对稳定性。
掌握开环频率特性与控制系统性能的关系。
重点：用频率特性的方法来分析系统的稳定性，以及相对稳定性以及开环频率特性与控制系统性能指标间的关系。
难点：用奈氏判据判断系统的稳定性中幅相曲线包围（-1，J0）点圈数情况，以及负数轴上（-1，J0）点以左正、负穿越的定义。
控制系统的相对稳定性的含意。
幅数曲线变化情况和开环结构参数关系。
应用Matlab对系统进行频域分析。
第六章控制系统的综合与校正
了解系统为什么需要校正，采用校正方式和方法的分类。
并结合前面第三章、四章、五章对系统的分析的情况来分析控制系统的基本控制规律。
掌握串联校正中的超前校正的综合过程，滞后校正的综合过程以及滞后──超前校正的综合过程，以及按系统的期望频率特性进行校正的综合过程，采用反馈校正参数的确定。
Simulink在控制系统综合与校正的应用。
重点：超前校正，滞后校正，滞后──超前校正的校正网络传递函数中零极点在S平面上分布情况以及参数结构是怎样对校正起作用的，串联校正和并联校正间的关系。
难点：采用超前、滞后、滞后──超前校正对系统校正的方法和程。
第七章、采样控制系统分析
了解采样系统的基本概念和基本定理，把握线性连续系统与线性采样系统的区别与联系、熟练掌握Z变换、Z变换的性质和Z反变换、了解差分方程的定义，掌握差分方程的解法、了解脉冲传递函数的定义，熟练掌握开环与闭环系统脉冲传递函数的计算方法。
与线性连续系统相对应，掌握线性离散系统的时域和频域分析方法和原则
重点：采样控制系统的动态性能分析，采样控制系统的稳定性分析、采样控制系统的稳态误差分析。
难点：利用采样控制理论进行采样控制系统的分析。
四、课程内容与学时分配：64学时（讲课）+0学时（实验）
1、自动控制的一般概念4学时
2、控制系统的数学模型12学时
3、线性系统的时域分析方法10学时
4、线性系统的根轨迹分析方法8学时
5、线性系统的频域分析方法12学时
6、线性系统的校正6学时
7、采样控制系统分析10学时
8、复习学时2学时
五、教材或参考书：
1、教材：
黄坚主编《自动控制原理及其应用》高等教育出版社
2、参考书目：
(1) 楼顺天于卫编著《基于MA TLAB的系统分析与设计——控制系统》
西安电子科技大学出版社
(2) 孙炳达梁志坤主编《自动控制原理》机械工业出版社
(3) 王划一主编《自动控制原理》国防工业出版社
(4) 卢京潮刘慧英主编《自动控制原理典型题解及自测试题》西北工业大学出版社
(5) 胡寿松主编《自动控制原理习题集》国防工业出版社
教研室名称教研室主任审批（签字）：填报日期：年月日。