《自动控制理论》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。
自动控制理论Ⅰ教学大纲精品资料
《自动控制理论》系列课程教学大纲（适用于03版教学计划）电气与自动化工程学院《自动控制理论》课程组2004．4《自动控制理论Ⅰ》教学大纲学时：72/8 学分：5教学大纲说明一、课程的目的与任务自动控制理论是具有一般方法论特点的技术基础课程。
目的在于使学生掌握自动控制理论的基本原理和方法，并具备对自动控制系统进行分析、计算、实验和设计的初步能力，为专业课的学习和参加控制工程实践打好必要的理论基础。
二、课程的基本要求掌握建立电气系统、机械系统数学模型的方法，掌握线性定常系统分析和设计方法，对应用理论解决工程实际问题有所了解。
三、与其他课程的联系和分工本课程的前继课程为：《电路》、《模拟电子技术》、《电机与拖动》、《积分变换》等。
本课程的后续课程为《直流调速系统》，《交流调速系统》、《过程控制系统与仪表》、《自动控制理论2》、《控制系统仿真》等。
五、本课程的性质及适应对象自动化、电气工程及其自动化教学大纲内容第一章引论1、自动控制的基本原理与方式2、自动控制系统示例3、自动控制系统的组成、分类、常用术语及定义。
4、对自动控制系统的基本要求5、自动控制理论的发展状况及本课程任务。
教学提示:掌握自动控制的基本概念，自动控制系统的组成，常用的控制方式，了解自动控制理论的发展。
第二章线性系统的数学模型1、线性系统的时域数学描述。
2、非线性数学模型的线性化。
3、线性系统的复域数学描述-传递函数。
4、典型环节的数学模型。
5、方框图及其等效变换。
6、信号流图的基本概念，梅逊公式。
7、系统的开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数等概念。
教学提示:掌握线性系统数学模型的建立方法，传递函数的定义、性质及其与微分方程之间的关系，方框图、信号流图的等效变换，梅逊公式。
掌握系统的开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数等概念。
第三章控制系统的时域分析1、典型输入信号。
2、系统时域性能指标。
3、典型一、二阶系统的时域分析。
4、改善二阶系统性能指标的措施。
西安交大自动控制理论课程教学大纲
“自动控制理论”课程教学大纲英文名称：Automatic Control Theory课程编号：EELC3015学时：56（不含课外学时）学分：3.5适用对象：电气工程与自动化本科生先修课程：高等数学、工程数学、电路、电子技术、电机学、机械工程基础等使用教材及参考书：吴韫章主编，《自动控制理论基础》，西安交通大学出版社，1999年沈传文等编, 《自动控制理论》讲义，2005年一、课程性质、目的和任务性质：本课程是电气工程与自动化专业的技术基础课。
本大纲是为电气工程学院“自动控制理论”课程而编写的。
目的：掌握自动控制的基本原理。
能够设计一般的电气传动方面的自动控制系统并能满足其它后续专业课程对自动控制理论知识的需要。
任务：通过本课程的学习，使学生掌握自动控制系统的基本原理及对自动控制系统的要求；掌握自动控制系统的分析方法，建立校正概念；。
二、教学基本要求1）了解自动控制系统的组成，分类，掌握闭环系统及反馈的概念。
2）学会建立系统数学模型（传递函数，状态空间表达式，方框图）的基本方法。
3）掌握自动控制系统稳定性，动态指标，稳态误差的概念及其分析方法。
4）掌握根轨迹的基本概念和绘制根轨迹的基本方法。
5）掌握开环对数频率特性的绘制方法及其与系统稳态、动态性能的关系、稳定裕量概念。
6）了解校正的概念及方法。
7）了解掌握离散控制的基本内容8）初步了解现代控制理论的基本原理及内容三、教学内容及要求第一章绪论1.自动控制系统的基本概念。
2.对自动控制系统的要求和研究方法。
（重点内容）3.自动控制理论发展概述第二章自动控制系统的数学模型1.系统的微分方程2.系统非线性特性的线性化（了解内容）3.系统的传递函数与动态结构图（重点内容）4.数学模型间的相互转换第三章自动控制系统的时域分析1.典型环节及其阶跃响应2.二阶系统的阶跃响应及动态指标（重点内容）3.高阶系统的瞬态响应（了解内容）4.自动控制系统的稳定性（重点内容）5.自动控制系统的稳态误差第四章根轨迹法1.根轨迹的基本概念2.绘制根轨迹的基本方法（重点内容）3.控制系统根轨迹的绘制及分析第五章频率法分析1.对数频率特性的绘制2.最小相位系统3.对数频率特性与系统稳定性（重点内容）4.频率特性与系统动态、稳态品质的关系。
《自动控制理论》课程教学大纲
《自动控制理论》课程教学大纲执笔人：王艳编写日期：2012年12月一、课程基本信息1．课程编号：94L119Q2．课程体系/类别：专业类/专业基础课，专业主干课3．学时/学分：64/44．先修课程：微积分、复变函数与积分变换、电路、模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统。
5．适用专业：电气工程及其自动化二、课程教学目标及学生应达到的能力本课程是为电气工程及其自动化专业本科生开设的一门专业基础课，也是专业主干课。
学生学习完本课程后应该在自动控制系统的基本概念基础上，能够建立控制系统数学模型，掌握并灵活运用时域法、根轨迹法和频率法进行系统分析和系统综合与校正，掌握三种方法各自的特点及其内在联系；掌握线性离散系统的分析与校正方法及非线性控制系统的分析。
本课程分理论与实践教学两部分，并融合一体，突出基于控制理论的模拟电路仿真实验和综合知识应用，对学生实施动手实践能力训练与综合解决控制类问题的素质培养。
（一）通过理论教学应掌握的知识与方法1．了解自动控制与系统的基本概念、基本要求；建立控制问题的系统观，学会用控制系统的思想理解工程问题；2．掌握控制系统建模与传递函数求取的基本方法；3．掌握系统时域分析与设计方法；4．掌握系统根轨迹分析与设计方法；5．掌握系统频域分析与设计方法；6．掌握线性离散系统的分析与校正方法；7．掌握非线性控制系统的分析与系统改善方法。
（二）通过实验教学进行动手实践能力培养1．通过数字仿真软件解算实际控制问题，学会掌握控制系统的计算机仿真分析通过对MA TLAB软件的学习，掌握基本的模型变换、典型系统的响应分析等语言，提高解决控制问题的计算与分析能力。
2．通过模拟电路仿真实验，提高学生控制电路调试与实现的能力通过控制理论实验装置，学生根据自行设计的控制理论教学实验电路进行模拟电路仿真实验，提高学生的动手实践和理论联系实际的能力。
（三）通过整个课程教学设计进行综合素质培养1．根据教学内容，在课堂开展研究性教学，本课程共设计了五个研讨性教学环节，培养学生与人合作和善于交流与表达的能力与探索知识的精神。
自动控制理论》教学大纲.
《自动控制理论》教学大纲制定人: 制定时间: 年月所在单位:一、课程基本信息第1章控制系统的基本概念教学目的：熟练掌握控制系统的基本概念及工作原理。
教学重点和难点：掌握控制系统的工作原理主要教学内容及要求：1、了解控制系统的基本组成：被控对象；执行机构；放大装置；检测装置；比较装置；反馈装置；校正装置；输入信号；输出信号；扰动信号。
2、了解控制系统的基本类型：按数学模型分类；按控制方式分类；按元件类型分类；按系统功用分类；按输入量的变化规律分类；按输入输出的数量分类。
3、了解对控制系统的基本要求：稳定性；准确性；快速性。
4、掌握控制系统的工作原理：开环控制；闭环控制；自动控制的发展及现状。
第2章控制系统的数学模型教学目的：熟练掌握控制系统的数学模型。
教学重点和难点：掌握拉普拉斯变换、熟练掌握传递函数及系统方框图主要教学内容及要求：1、了解信号流图；梅逊公式。
2、掌握控制系统的运动微分方程：控制系统的时域模型；典型元件微分方程的列写；线性系统微分方程的列写；线性系统微分方程的求解；了解非线性系统的线性化。
3、掌握拉普拉斯变换：拉普拉斯变换的基本性质；拉普拉斯反变换；拉普拉斯变换的应用。
4、熟练掌握传递函数：传递函数的定义；传递函数的性质；传递函数的零点；传递函数的极点；典型环节的传递函数。
5、掌握系统方框图：方框图的概念；方框图的绘制；方框图的等效变换；方框图的简化。
6、掌握反馈控制系统的传递函数：开环传递函数；闭环传递函数；输入作用及干扰作用下的闭环传递函数；输入作用及干扰作用下的误差传递函数；闭环系统的误差。
第3章控制系统的时域分析法教学目的：熟练掌握控制系统的时域分析法。
教学重点和难点：掌握线性系统时域响应的性能指标、一阶系统的时间响应及二阶系统的时间响应，并熟练掌握稳定性分析。
主要教学内容及要求：1、了解高阶系统的时间响应：三阶系统的阶跃响应；高阶系统的阶跃响应；闭环主导极点；偶极子对；高阶系统的性能分析及性能指标估算。
《自动控制理论II》教学大纲
旗开得胜《自动控制理论II》课程编号：课程名称：自动控制理论II；The Theory of Automatic Control II学时：56 学分：3.5先修课程：《自动控制理论I》一、目的与任务《自动控制理论》是自动化和电气工程及其自动化专业本科生的主干专业基础课，由《自动控制理论I》和《自动控制理论II》两部分组成。
《自动控制理论II》的任务是使学生掌握线性定常离散时间系统、非线性系统和最优控制系统的基本概念和知识，具有系统分析和设计的能力。
为本进一步的深入学习和发展打下坚实的基础。
二、教学内容及学时分配第一章离散控制系统(10学时)§1-1 绪论§1-2 离散控制系统的建模1.2.1连续时间系统的离散化1.2.2 离散控制系统的状态空间模型1.2.3离散控制系统的方框图模型§1-3离散控制系统的频域描述1.3.1信号的采样与保持1.3.2 z-变换与z-反变换1.3.3离散控制系统的脉冲传递函数模型1旗开得胜§1-4 离散控制系统的特性分析1.4.1离散控制系统的暂态特性分析1.4.2 稳定性定义及其判据1.4.3离散控制系统的稳态误差分析§1-5离散控制系统的状态空间分析与设计1.5.1 可控性分析1.5.2 可观测性分析1.5.3 离散控制系统的最小实现1.5.4离散控制系统的平衡实现*1.5.5 状态反馈1.5.6 状态观测器及带状态观测器的状态反馈§1-6基于I/O特性的设计校正1.6.1 极点配置法1.6.2 最小拍设计1.6.3 无纹波最小拍设计第二章非线性控制系统(10学时)§2-1 概述§2-2描述函数法2.2.1 非线性特性的描述函数2.2.2 描述函数的解析计算2.2.3 自激振荡及其稳定性分析2.2.3 强迫振荡§2-3相平面法2.3.1 奇点及其分类2.3.2 相轨迹绘制的解析方法2旗开得胜2.3.3 等倾线方法§2-4 极限环的存在性判据*第三章稳定性理论(8学时)§3-1基础知识3.1.1 n R中的度量3.1.2 n R上的标量函数3.1.3 奇点及其稳定性§3-2 局部稳定性理论3.2.1 Lyapunov直接法3.2.2 一阶近似法§3-3 渐进稳定域和全局稳定性3.3.1 Lyapunov直接法3.3.2 线性系统的稳定性§3-4 Lyapunov函数的构造3.4.1Schultz-Gibson变量梯度法3.4.2 Krasovskii法§3-5频域稳定性判据3.5.1 绝对稳定性3.5.2 Popov判据3.5.3圆判据第四章最优控制系统(28学时)§4-1最优控制与变分法4.1.1 最优控制问题的数学描述4.1.2 函数空间中的度量4.1.3泛函与变分3旗开得胜4.1.4 Euler方程4.1.5 有约束的变分问题§4-2 Pontryagin最小值原理与Hamilton-Jacobi理论4.2.1 Pontryagin最小值原理4.2.2 Hamilton-Jacobi理论§4-3线性二次最优控制系统4.3.1 有限时间线性二次调节器I：Pontryagin方法4.3.2 有限时间线性二次调节器II：Hamilton-Jacobi方法4.3.3 无限时间线性二次调节器：Riccati方程及其镇定解4.3.4 线性二次最优输出调节器4.3.5 线性二次最优跟踪调节器§4-4 Bellman动态规划4.4.1 最优多级决策过程4.4.2 最优性原理4.4.3 最优控制的动态规划方法§4-5 最优离散时间控制系统4.5.1离散时间系统的变分4.5.2最优离散二次状态调节器4.5.3最优离散系统的Bellman动态规划方法§4-6 H无穷最优控制理论简介4.6.1 H无穷最优控制问题的提法4.6.2模型匹配问题4.6.3 Hankel算子与模型逼近理论4.6.4 一类H无穷控制问题的通解4三、考核与成绩评定统一英文命题，英文答题。
自动控制理论II课程教学大纲04
自动控制理论Ⅱ课程教学大纲课程名称:自动控制理论Ⅱ(Control Theory Ⅱ)课程编码:CX205120A学分:4总学时:64(授课60,实验4)适用专业:电气工程及其自动化专业先修课程:《高等数学》、《工程数学》、《电路》、《电子技术》、《电机学》、《信号与系统》等一、课程的性质、目的与任务:自动控制理论是电气工程及其自动化专业的重要技术基础课。
学生通过学习本大纲规定的内容,将掌握自动控制的基本理论和基本技能,会分析和设计基本的控制系统。
为学习本专业的后续课程打下必要的基础。
二、教学基本要求:了解自动控制理论的研究领域、分类、组成;了解信号流图、梅逊(Mason)公式并能够运用;了解高阶系统动态响应指标的计算方法;了解扰动输入下的稳态误差、系统结构变化引起的稳态误差;了解广义根轨迹、零度根轨迹法则;了解闭环系统频率特性;了解采样定理;了解李雅谱诺夫稳定性定理(第一法)。
理解自动控制的概念及术语;理解误差与系统型别的关系;理解根轨迹的概念;理解频率特性、极坐标图、对数幅相图的概念;理解状态空间描述的概念;理解能控性、能观性的概念;理解李雅谱诺夫稳定性定义。
掌握传递函数的概念及方框图的等效变换;掌握一、二阶线性系统瞬态相应的指标计算及公式;掌握稳态误差的概念及计算方法;掌握稳定性的概念及劳斯判据;掌握常规根轨迹的绘制法则及应用;掌握对数幅相图的绘制、稳定裕量的概念及其求法;掌握Nyquist稳定判据及其应用;掌握串联校正环节的特性、作用、设计方法;掌握脉冲传递函数的求法;掌握离散系统稳定性判据;掌握相似变换、各种状态空间描述的转换;掌握转移阵的定义、求法;掌握线性定常系统的非齐次解;掌握能控性、能观性判据;掌握李雅谱诺夫稳定性定理(第二法);掌握状态反馈极点配置。
三、教学内容:(一)控制理论概述2学时1.自动控制系统的概念、研究领域2.控制系统的分类、组成、术语3.控制系统的应用(二)线性系统的数学模型 6学时1.线性系统的动力学方程2.线性系统的传递函数3.典型环节的数学模型4.线性系统的方框图及等效变换5.线性系统的信号流图及梅森公式(三)控制系统的时域分析法 6学时1.典型输入信号2.一阶、二阶、高阶系统的时域分析及时域性能指标3.控制系统的稳态误差4.线性系统的稳定性概念及充要条件5.劳斯判据及其应用(四)根轨迹分析法 4学时1.根轨迹的概念及福相条件2.绘制根轨迹的基本规则3.参量根轨迹4.根据根轨迹分析控制系统的性能(五)控制系统的频域分析法8学时1.频率特性的概念、求法2.极坐标图的概念、绘制3.bode的概念、绘制4.nyquist稳定判据5.稳定裕度及求法6.闭环频率特性(六)控制系统的综合与校正 4学时1.校正的概念、作用、分类2.串联超前校正的特性、作用、设计方法3.串联滞后校正的特性、作用、设计方法4.串联超前-滞后校正的特性、作用(七)采样控制系统 6学时1.离散控制系统的概念、分类2.采样过程分析、采样定理3.脉冲传递函数的概念、基本公式4.离散系统稳定性判据、W变换(八)控制系统的状态空间描述 6学时1.状态空间描述的概念、状态方程的建立2.传递函数的实现(能控、能观、约当标准型)3.相似变换、各种状态空间描述的转换4.传递函数矩阵(九)状态空间表达式的求解 4学时1.线性定常系统的齐次解2.状态转移矩阵e At的定义、求法3.线性定常系统的非齐次解(十)线性系统的能控性和能观性 4学时1.能控性、能观性的定义2.能控性、能观性的判别3.结构分解(十一)李雅普诺夫稳定性分析 4学时1.李雅普诺夫稳定性定义2.李雅普诺夫稳定性定理(第二法)3.李雅普诺夫第一法(十二)线性系统设计初步 4学时1.MIMO系统各种连接下的传递函数及状态方程2.状态反馈配置极点(十三)新控制理论介绍 2学时1.当前控制理论发展的新动态(十四)控制理论实验 4学时1.控制系统的时域分析实验2.控制系统的根轨迹分析实验3.控制系统的频域分析实验4.直流电动机转速控制系统设计四、教学参考书:1.夏德钤主编,自动控制理论,机械工业出版社2.刘豹主编,现代控制理论,机械工业出版社3.绪芳胜彦主编,现代控制工程,机械工业出版社五、说明:。
《自动控制理论》教学大纲
《自动控制理论》课程教学大纲课程名称：自动控制理论课程编码：学时：72 学分：4开课学期：4课程类别：学科平台课程课程性质：必修适用专业：自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器先修课程：高等数学、线性代数、复变函数与积分变换、电路、模拟电子技术、数字电子技术、电机与拖动一、课程的性质、目的与任务该课程是自动化专业、测控技术与仪器专业和电气工程及其自动化专业的主要专业基础课，在技术基础课和专业课之间发挥承上启下的桥梁纽带作用，其目的是为后续专业课程奠定自动控制方面的理论基础，其任务主要是学习自动控制的基本概念和控制系统的建模方法，掌握控制系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法以及校正设计方法、线性离散系统分析方法等内容。
二、教学内容及基本要求第一章自动控制的一般概念教学目的和要求：掌握自动控制的一些基本概念和反馈控制的基本原理。
教学难点和重点：反馈控制的基本原理。
教学方法和手段：课堂讲授；课件演示。
第一节自动控制的基本原理和方式 1 学时第二节自动控制系统的分类0.5 学时第三节对自动控制系统的基本要求0.5 学时复习与作业要求：掌握考核知识点。
考核知识点：自动控制和自动控制系统的概念；反馈控制系统的基本组成结构；负反馈控制的基本原理；自动控制的基本方式；自动控制系统的基本类别；对自动控制系统的性能要求。
第二章控制系统的数学模型教学目的和要求：充分理解数学模型的概念，重点掌握微分方程和传递函数的求取方法、动态结构图和信号流图的绘制方法；学会动态结构图的等效变换方法和梅逊公式的应用方法。
教学重点和难点：动态结构图的等效变换和梅逊公式教学方法与手段：课堂讲授；课件演示；实验；习题课。
第一节拉普拉斯变换（选讲）第二节控制系统的时域数学模型2学时第三节控制系统的复域数学模型2学时第四节控制系统的结构图和信号流图4学时复习与作业要求：掌握考核知识点，通过习题熟练掌握传递函数的求取、结构图和信号流图的绘制、梅逊公式的应用方法。
自动控制原理教学大纲 (自动化专业)
《自动控制理论A》课程教学大纲课程名称：自动控制理论A英文名称：Automatic Control Theory A课程代码：190807439学分/学时：3.5学分60学时（其中理论52学时、实验8学时）开课学期：第4学期适用专业：自动化专业先修课程：大学物理、电路分析基础、模拟电子技术等后续课程：自动化专业综合设计、自动化专业生产实习、自动化专业毕业设计等课程负责人：开课单位：电气与电子信息学院一、课程性质和课程目标1.课程性质自动控制理论是自动化、轨道交通信号与控制、电气工程及其自动化等专业的一门重要的专业基础必修课。
通过本课程学习，使学生掌握自动控制理论的基本知识，具备应用控制的思想分析问题的意识，能够利用自动控制理论的相关知识分析、设计实际控制系统的能力，为后续控制类专业课程打下重要的基础。
2.课程目标课程目标1：掌握系统数学模型的建立方法。
课程目标2：掌握模拟控制系统分析的时域法、根轨迹法、频域法，离散控制系统的分析方法，掌握每种方法下对系统稳定性、准确性、快速性指标的计算。
课程目标3：了解PID控制规律，掌握控制系统校正的串联超前、滞后、滞后-超前等手段，改善控制系统性能指标。
课程目标4：通过使用MA TLAB/SIMULINK仿真平台结合控制理论演示控制系统搭建与分析，掌握仿真平台分析控制系统的手段，拓展学生对控制理论的自我研究与探索。
课程目标5：能根据提供的实验设备，搭建实验对象，在实验中验证控制系统分析的不同方法，通过调节调节器，改善系统性能指标并能对实验数据进行分析和解释，得出有效结论。
二、课程目标与毕业要求指标点的对应关系三、教学内容、教学方式（环节）与课程目标的关系四、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合实验和作业共同实施，辅以自学。
1. 课堂讲授(1) 采用多媒体教学与板书教学相结合，以老师讲授为主，并辅以课堂讨论、多媒体演示等教学手段，提高课堂教学信息量，增强学生的学习积极性和主动性。
《自动控制原理》课程教学大纲
《自动控制原理》课程教学大纲(一)课程教学目标自动控制理论是电子信息科学与技术专业的一门重要的专业基础课程。
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)课程的目的与任务通过本课程的学习，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，为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。
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法等。
(三)理论教学的基本要求1、熟练掌握自动控制的概念、基本控制方式及特点、对控制系统性能的基本要求。
2、熟练掌握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。
3、熟练掌握暂态性能指标、劳思判据、稳态误差、终值定理和稳定性的概念。
4、熟练掌握根轨迹的概念和绘制法则，并能利用根轨迹对系统性能进行分析，初步掌握偶极子的概念以及添加零极点对系统性能的影响。
5、熟练掌握频率特性的概念、开环系统频率特性Nyquist图和Bode图的画法和奈氏判据。
6、熟练掌握校正的基本概念、基本校正方式和反馈校正的作用，初步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，了解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。
(四)教学学时分配数章次各章名称总学时学时分配讲课实验上机课外小计一自动控制的一般概念22二自动控制系统的数学模型1212三时域分析法1414四根轨迹法1010五频率域方法1212六控制系统的校正1010七非线性系统分析1010八系统采样理论66总计7676(五)主要教学方法与媒体要求传统教学与多媒体教学相结合；matlab数学应用软件与相应的自动控制实验装置。
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型（8 及等效变换
利用结构图等效变换求系统传递函数。
2
2
学
学习信号流图的定义；
(4) 控 制 系 统 的 信 号 流
时） 图
理解控制系统信号流图的意义；
2
利用梅逊公式求系统传递函数。
理解系统总输出的意义；
(5) 控 制 系 统 的 传 递 函 掌握根据控制系统的结构图求取系统的开
数
环传递函数、闭环传递函数和误差传递函 1
二、课程教学目标
1. 认识自动控制系统的组成、分类和基本要求。 2. 能够综合运用数学、物理等知识建立工业过程控制、飞行控制等复杂工程控制系统数学模型。 3. 能够运用频率特性响应实验法确定控制系统的数学模型。 4. 能够分析典型一阶、二阶系统参数变化对性能指标的影响，计算线性系统的性能指标。 5. 能够运用典型时域、复数域和频域方法，分析复杂线性控制系统的稳定性、动态性能和稳态性 能。 6. 根据系统稳定性等性能要求，能够选择典型时域、复数域或频域方法设计系统参数。 7. 根据复杂工程问题的实际要求，选择串联校正方式，并设计串联校正参数和实验方案。 8. 能够分析线性离散系统的稳定性、动态性能和稳态性能。 9. 能够分析非线性系统的时间响应特性、稳定性和自激振荡。
3. 设计/开发解决方案：能够 设计针对自动控制领域复杂 工程问题的解决方案，设计满 3.1 能够根据行业的特定需求，清晰描述 足特定需求的自动控制系统， 自动控制系统的设计任务，识别任务面临 L 并能够在设计环节中体现创 的各项制约条件，完成系统综合性设计。 新意识，考虑社会、健康、安 全、法律、文化及环境等因素。
2
三、课程教学目标与毕业要求的对应关系
毕业要求
指标点
内容
H/L
1. 工程知识：工程知识：能够
将数学、自然科学、工程基础 1.3 掌握自动化专业知识，能够将其应用 H
和专业知识用于解决自动控 于解决自动控制领域的复杂工程问题。
制领域复杂工程问题。
2. 问题分析：能够应用数学、 自然科学和工程科学的基本 2.2 能够根据自动化专业所学基本原理分 原理，识别、表达并通过文献 析自动控制领域的复杂工程问题，研究求 H 研究分析自动控制领域的复 解过程。 杂工程问题并获得有效结论。
4.研究：能够基于专业理论知 4.1 能够运用自动化专业理论，采用科学
识，采用科学方法对自动控制 方法对自动控制领域复杂工程问题进行
H
领域的复杂工程问题进行研 实验方案设计。
究，能够根据问题设计实验，
4.2 能够运用自动化专业理论，对实验过程
并对实验结果进行综合分析， 和实验数据进行分析和解释。
L
通过信息综合得到有效结论。
数。
学习典型外作用与典型外作用下系统输出
之间的关系和线性系统的重要特性；
理解阻尼比、无阻尼自然振荡频率对系统
(1) 一、二阶系统的时间 性能的影响；
响应及性能指标
掌握一阶系统和二阶欠阻尼系统动态性能 3
指标的计算；
3控 制系 统的
分析系统特征参数与系统动态性能指标之 间的关系。 了解高阶系统动态性能的估算方法； 理解闭环零点、极点分布与系统性能之间
8
统（8 (3) 离散系统稳定性分析
学 及稳定误差计算
掌握离散控制系统的稳定性分析和稳态误 2 差的求取。
时）
认识采样系统动态性能估算的一般方法和
(4) 离散系统动态性能分 采样周期等因素对系统性能的影响；
析
理解闭环极点分布与系统动态响应之间的 2
关系。
了解非线性系统的特点和研究非线性系统
(1) 非线性控制系统概述 的意义；掌握研究非线性系统的方法。
建议教材
卢京潮. 自动控制原理（第 2 版）.西安：西北工业大学出版社，2009
参考资料
[1] 胡寿松. 自动控制原理（第 6 版）. 北京: 科学出版社， 2013 [2] Richard C. Dorf, Robert H. Bishop 著，谢红卫等. 现代控制系统（第 12 版）北 京: 电子工业出版社， 2015 [3] 程鹏. 自动控制原理（第 2 版）. 北京: 高等教育出版社，2010
课程教学目 标
教学目标 1、2、3、 4、5、6、 7、8、9
教学目标 4、5、6、
8、9
教学目标 6、7
教学目标 3、7
教学目标 3、7
四、理论教学内容与要求
知识 模块
知识点
(1) 自动控制理论发展
1自动 (2) 自动控制系统的基 控制 本概念及基本组成 的一 般概 念(4 学时)
(3) 自动控制系统的分 类及控制系统示例
2、考核方式
考核环节
期末考试
平时 考核
作业 出勤 课堂表现
权重（%） 备注
80
闭卷考试
10%
作业等
5%
5%
课堂小测验、课堂回答问题等
7
7
特性的特征量与时域性能指标之间的关 1
（8 特征量与时域指标之间 系。
学 的关系
5
时）
认识超前、迟后网络的特性；
(3) 频率法串联（超前， 理解串联(超前、迟后、迟后—超前)校正设
迟后，迟后-超前和 PID） 计的原理；
6
校正的作用及方法。
掌握根据具体情况确定合适的串联校正形
式和频率法串联校正的步骤及方法。
认识采样周期的选择。
(1) 离散系统、信号的采 理解采样过程及其数学描述和保持器的作
样与保持
用；掌握采样定理和零阶保持器的传递函 2
7线
数。
认识采样系统差分方程的形式和差分方程
性离
的求解；
散控 (2) 离散系统的数学模型 掌握脉冲传递函数的定义和系统脉冲传递 2
制系
函数的建立。
教学目标
认识离散控制系统的瞬态响应；
频域 图形表示
性的方法；
4
掌握由最小相位系统的开环对数幅频特性
教学目标
分析
确定系统开环传递函数的方法。
3、5、6
法 (3) 奈奎斯特稳定判据、 理解奈奎斯特稳定判据的原理；
（10
掌握运用奈奎斯特稳定判据和对数频率判
对数频率稳定判据及其
4
学
据判定系统稳定性的方法。
时） 应用
认识相对稳定性的意义；
(4) 稳定裕度的概念及计
必修
先修课程 课程简介
高等数学、复变函数与积分变换、大学物理、电路分析基础，信号与系统 本课程是自动化专业和测控技术与仪器的专业基础课，系统地讲授了自动控制 系统建模、分析和设计方法，主要内容包括：自动控制系统的基本概念、控制 系统数学模型、线性控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控 制系统的校正、线性离散系统的分析方法和非线性控制系统，是单列实验课程 “自动控制理论Matlab仿真实验”的理论基础课。
认识减小、消除稳态误差的措施；
理解误差和稳态误差的定义和影响稳态误
(4) 反 馈 控 制 系 统 的 稳
态误差
差的因素；
3
掌握一般方法和静态误差系数法计算稳态
误差和静态误差系数法适用的条件。
4
理解反馈校正和复合校正的作用； (5) 线性系统时域校正 掌握利用这些手段提高系统性能的方法。 1
理解根轨迹、根轨迹方程的有关概念；
1
认识描述函数的求取，多重非线性的描述
函数的求取；
8非 线性 系统 理论 （8
(2) 描述函数法
理解描述函数的概念和典型非线性特性的
描述函数；
3
掌握用描述函数法分析非线性系统的稳定
性、自振分析以及自振参数的计算。
教学目标
认识相平面法适用的系统和相轨迹的概
9
念；
学 (3) 相平面法 时）
理解奇点与极限环的概念、分类；
轨迹
认识正反馈系统根轨迹绘制规则、非最小
教学目标
法（8
相位系统根轨迹绘制规则；
5、6
学
理解参数根轨迹和零度根轨迹的有关概
时） (3) 广义根轨迹
念；
2
掌握最小相位系统、非最小相位系统的概
念和以非开环增益为参变量的系统根轨迹
的绘制。
认识增加开环零、极点对根轨迹的影响；
(4) 利用根轨迹定性分析
系统性能
络等系统的微分方程模型。
理解传递函数的性质和传递函数与微分方
程之间的关系；
(2) 控 制 系 统 的 传 递 函
2控 数
掌握传递函数的概念和典型环节传递函数 2
制系
的表达式；
建立系统的传递函数模型。
统数
教学目标
学习结构图的定义、系统结构图建立的步
学模
(3) 控 制 系 统 的 结 构 图 骤；理解控制系统结构图的意义；
掌握系统闭环特征根的分布对系统性能的 2
影响。
掌握频率特性的概念，微分方程、传递函
(1) 频 率 响 应 及 频 率 特
数、频率特性三种数学模型的关系；
2
性。
理解频率特性的物理意义。
5线
认识极坐标图和波德图的意义；
性系
熟悉典型环节频率特性的特点；
统的 (2) 系统开环频率特性的 掌握绘制开环幅相特性、开环对数频率特
理解稳定裕度的概念及意义；
2
算
掌握计算稳定裕度的方法。
6 线 (1) 开环对数频率特性与 理解三频段的概念；
性系 系统稳态性能、动态性能 掌握开环对数幅频特性与系统稳态性、动 1
统的 的关系
态特性之间的关系。
教学目标
校正 (2) 开环频域指标（稳定
方法 裕度）、闭环频率特性的 理解开环频域指标（稳定裕度）、闭环频率
(1) 根轨迹的基本概念， 掌握开环传递函数的几种表达形式；