自动控制原理

《自动控制原理》教学大纲

课程编号：063109

课程性质：学科基础课

适用专业：电气工程及其自动化、自动化、测控技术与仪器

先修课程：电路分析基础后续课程：计算机控制技术、现代控制理论

总学分：5学分

其中实验学时：6 学时

一、教学目的与要求

1.教学目的

自动控制原理是研究自动控制共同规律的技术科学，其任务是使学生通过本课程的学习对经典控制理论的原理和方法有一个全面、扎实的理论基础，为后继课程的学习和今后的工作打下坚实的基础。

2.教学要求

本课程系统地分析了反馈控制系统的特点，要求学生掌握建立系统数学模型的各种方法，对一个系统会使用时域法、根轨迹法和频率法进行分析，在此基础上应用经典控制理论的方法对系统进行校正。本课程以课堂教学为主，实验教学为辅，使学生掌握本课程的知识内容，对控制系统设计有一个全面的认识。

二、课时安排

序号教学内容学时实验学时

1 自动控制的一般概念 3

2 控制系统的数学模型9

3 线性系统的时域分析法12 2

4 线性系统的根轨迹法9

5 线性系统的频域分析法13 2

6 线性系统的校正方法11 2

7 线性离散系统的分析与校正13

8 非线性控制系统分析7

合计77 6

三、教学内容

1.自动控制的一般概念（3学时）

（1）教学基本要求

理解：自动控制的基本原理与方式；

掌握：绘制自动控制系统方框图的方法。

（2）教学内容

①自动控制的基本原理与方式（重点）

②自动控制系统示例（重点）

③自动控制系统的分类

④对自动控制系统的基本要求

2.控制系统的数学模型（9学时）

（1）教学基本要求

了解：建立控制系统数学模型的方法；

理解：传递函数的概念；

掌握：由结构图和信号流图求传递函数的方法。

（2）教学内容

①控制系统的时域数学模型

②控制系统的复域数学模型

③控制系统的结构图与信号流图（重点、难点）

④闭环系统的传递函数（重点）

3.线性系统的时域分析法（12学时）

（1）教学基本要求

理解：线性系统时间响应的性能指标；

掌握：二阶系统欠阻尼的时域分析、线性系统的稳定性分析及稳态误差计算。（2）教学内容

①线性系统时间响应的性能指标

②一阶系统的时域分析

③二阶系统的时域分析（重点、难点）

④线性系统的稳定性分析（重点）

⑤线性系统的稳态误差计算（重点）

4.线性系统的根轨迹法（9学时）

（1）教学基本要求

理解：根轨迹、根轨迹方程的概念；

掌握：根轨迹绘制的基本法则；

灵活运用：结合二阶时域分析，综合应用根轨迹。

（2）教学内容

①根轨迹方程（重点）

②根轨迹绘制的基本法则（重点、难点）

③系统性能的分析与估算

5.线性系统的频域分析法（13学时）

（1）教学基本要求

理解：频率特性的概念，稳定裕度的概念；

掌握：绘制开环系统频率特性的方法，奈奎斯特稳定判据的应用。

（2）教学内容

①引言

②频率特性（重点）

③典型环节和开环系统频率特性（重点）

④奈奎斯特稳定判据（重点、难点）

⑤稳定裕度（重点）

⑥闭环系统频域性能指标

6.线性系统的校正方法（11学时）

（1）教学基本要求

了解：常用校正装置及其特性；

掌握：串联校正的应用；

灵活运用：串联超前校正的设计。

（2）教学内容

①系统的设计与校正问题

②常用校正装置及其特性（重点）

③串联校正（重点、难点）

④反馈校正

⑤复合校正

7.线性离散系统的分析与校正（13学时）

（1）教学基本要求

了解：离散系统的基本概念；

理解：信号的采样与保持；

掌握：脉冲传递函数的求法，稳定性分析和稳态误差的计算。

（2）教学内容

①离散系统的基本概念

②信号的采样与保持（重点）

③Z变换理论

④离散系统的数学模型（重点）

⑤离散系统的稳定性与稳态误差（重点）

⑥离散系统的时间响应

⑦离散系统的数学校正（难点）

8.非线性控制系统分析（7学时）

（1）教学基本要求

了解：非线性控制系统的基本概念和常见非线性特性；

掌握：描述函数法的应用。

（2）教学内容

①非线性控制系统概述

②常见非线性特性及其对系统运动的影响

③相平面法（重点、难点）

④描述函数法（重点）

四、授课方式及考核方式

1.授课方式

多媒体课件讲授

2.考核方法

考试类型：试卷库，成绩组成：平时成绩30％，期末成绩70％

五、教材与参考书目

1.胡寿松. 自动控制原理（第4版）. 科学出版社. 2001

2.邹伯敏. 自动控制理论（第2版）. 机械工业出版社. 2002

3.梅晓榕. 自动控制原理. 科学出版社. 2002

4.颜文俊，陈素琴，林峰. 控制理论CAI教程. 科学出版社. 2002

《自动控制原理》教案 No.1

教学对象电气工

程及其

自动化

本科生

教学时间2005年9月6日

教学内容第一章自动控制的一般概念

1、自动控制的基本原理与方式

2、自动控制系统示例

教学目的让学生了解：

1、什么是自动控制以及应用场合