《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（I）》教学大纲一、课程的性质、任务、基本要求和条件（一）课程的性质和特点自动控制原理是高校电类学科各专业的一门重要专业基础课, 是从事系统分析与设计的技术人员所必须掌握的一门专业课。
本课程的主要任务是：系统地介绍自动控制系统和反馈控制的基本概念，学习建立控制系统数学模型的基本方法，以及分析控制系统稳定性、动态性能和稳态性能的时域和频域方法，介绍校正控制系统的常用方法。
（二）本课程的基本要求1．理解自动控制系统的基本构成和基本控制原理。
2．掌握线性定常控制系统（含连续时间系统和离散时间系统）的输入输出描述（运动方程、传递函数、频率特性函数）方法，能够对简单的机电系统进行机理建模。
3．掌握线性定常系统（含连续时间系统和离散时间系统）稳定性的基本概念和常用分析方法（代数判据、根轨迹法、频率特性法）。
4．掌握线性定常连续时间控制系统的动态性能分析（二阶系统为主）和稳态性能分析。
5．了解单输入单输出系统的常用校正方法（根轨迹法和频率特性法）。
教学的重点与难点（★）第一章概述★第二章控制系统的数学描述★第三章控制系统的稳定性分析★第四章控制系统的运动性能分析第五章系统校正方法难点：控制系统不同数学模型之间的关系以及数学模型的建立，稳定性的频域分析方法.（三）本课程与相关课程的联系本课程的先修课程为《高等数学》、《电路分析》、《信号与系统》。
二、教学内容及学时分配◆各章节主要内容、重点难点第一章概述(3学时)1．1 引言：自动控制理论发展的历史简述1．2自动控制系统的构成1．3 闭环控制与开环控制1．4 控制系统的分类1.4.1 恒值调节系统和随动系统1.4.2线性系统和非线性系统1.4.3 定常系统和时变系统1.4.4 连续时间和离散系统做实验一: 闭环电压控制（单独3学时）教学目的和要求:使学生了解自动控制原理产生的历史背景及其发展简史，通过举例使学生认识反馈控制的基本概念以及开环控制与闭环控制的区别，介绍控制系统的分类方法以及本课程学习的重点。
5108008：自动控制原理(教学大纲)
《自动控制原理》教学大纲课程名称（中文/英文）：自动控制原理（Automatic Control Princple）课程编号：学分：3.5学时：总学时56 讲授学时48 实验学时8开设学期：第5学期授课对象：电气工程及其自动化专业课程级别：校级重点建设课程课程负责人：吴燕翔教学团队：电气自动化教研室一、课程性质与目的本课程是自动控制类专业的重要专业基础课，其教学目的是通过本课程的学习，使学生掌握自动控制系统的基本概念和自动控制系统分析、设计的基本方法，初步掌握系统实验技能，学会运用Matlab进行控制系统辅助分析设计的方法，为后续课程打下必要的理论基础。
二、课程简介本课程主要讲授自动控制系统的数学描述、时域分析法、根轨迹法、频率响应法、控制系统的校正与综合等。
通过本课程的学习，使学生了解自动控制系统的组成与基本控制原理；掌握控制系统数学模型及建立方法、线性连续系统的稳定性判断、稳态误差的计算及系统时域与频域分析与设计；为后续课程（现代控制理论，计算机控制系统和运动控制系统等）的学习提供所应用的系统分析、设计的基本理论和基本方法，掌握必要的基本技能，为进一步深造打下必要的理论基础。
三、教学内容第一章自动控制的一般概念（2学时）主要内容：介绍自动控制理论发展历程，自动控制的基本概念、术语、自动控制系统的分类，典型输入信号，自动控制系统的性能指标，本课程的主要内容和编排，课程学习的方法学习要求：掌握自动控制系统的组成及工作原理；了解自动控制系统中的有关概念名词及术语。
教学重点：通过开环控制与闭环控制的实例分析，使学生掌握经典控制理论的核心“反馈”的概念，反馈的作用；自动控制系统的构成分析开环控制与闭环控制的优缺点；教学难点：怎样理解自动控制在日常生活中的作用；分析实际系统实现自动控制的原理，各环节的构成；从物理概念上理解自动控制系统的性能指标。
第二章自动控制系统的数学模型（8学时）主要内容：主要讲解自动控制系统的两种数学模型：时域模型——微分方程、复数域模型——传递函数，数学模型的图形表达——结构图和信号流图，结构图变换，Mason增益公式学习要求：掌握线性微分方程和传递函数两种数学模型的建立及其关系，能根据系统工作原理图画出系统的结构图，并由结构图或信号流图求取传递函数。
自动控制原理课程教学大纲
物理电子工程学院《自动控制原理》课程教学大纲课程编号：04210164课程性质：专业必修课先修课程：高等数学、函数变换、模拟电路、电路分析总学时数：76学分：4适合专业：电子信息工程、机械与电子工程、机械自动化、电器自动化、通信、包装工程等专业(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。
它侧重于理论角度，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) 课程的目的与任务本课程是电子通信工程、机电一体化、包装工程等专业、工科及相关理科的必修基础课程。
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，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。
为各类计算机控制系统设计打好基础。
(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以及利用这些概念对二阶系统性能的分析，初步掌握高阶系统分析方法、主导极点的概念。
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。
《自动控制原理》课程教学大纲
《自动控制原理》课程教学大纲课程编号：0806303001课程名称：自动控制原理英文名称：Theory of Automatic Control课程类型:：专业基础必修课总学时：72 讲课学时：64 实验学时：8学时：72学分：4.5适用对象：自动化专业先修课程：电路原理、数字电子技术、模拟电子技术一、课程性质、目的和任务本课程为自动化专业的主要专业基础课程之一，目的是使学生掌握控制系统数学模型的建立和系统性能分析、设计的方法，培养学生分析和设计自动控制系统性能的基本能力，以及分析问题、解决问题的能力和自学能力。
为学生学习后续课程打下基础。
二、教学基本要求本课程采用时域法、根轨迹法和频率特性法对自动控制系统的性能进行分析和设计，学完本课程应达到以下基本要求：1．熟悉建立系统数学模型的方法。
熟悉用拉氏变换解线性微分方程的基本方法。
掌握求系统传递函数、动态结构图建立和简化的方法。
2．熟悉运用时域分析法分析系统性能的方法。
掌握典型二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求取。
掌握用劳斯代数稳定判据判断系统的稳定性的方法。
掌握求系统的稳态误差及误差系数的方法。
3．熟悉用根轨迹分析法分析控制系统性能的方法。
了解根据系统开环传递函数的零、极点分布绘制闭环系统的根轨迹图的基本方法。
根据根轨迹图分析控制系统的性能。
了解开环零、极点对系统性能的影响。
4．用频率分析法分析控制系统的性能熟悉典型环节频率特性的求取以及频率特性曲线的绘制，掌握开环系统频率特性曲线的绘制。
了解根据开环频率特性曲线分析闭环系统性能的方法。
熟悉用奈氏稳定判据判断系统稳定性的方法5．熟悉控制系统性能的设计与校正的方法。
掌握串联超前校正、串联滞后校正的校正装置参数的设计。
了解串联滞后—超前校正的校正装置参数的设计。
三、教学内容及要求（一）自动控制系统的基本概念了解自动控制原理的主要任务以及研究对象，熟悉自动控制系统的基本结构，自动控制系统的类型，对控制系统的基本要求，自动控制原理课程的主要内容：1．自动控制与自动控制系统2．自动控制系统的分类3．对控制系统的性能要求4．自动控制理论发展简述（二）自动控制系统的数学模型熟悉系统微分方程的建立，拉氏变换及其应用。
《自动控制原理》课程教学大纲
《自动控制原理》课程教学大纲1.教学目的及任务：《自动控制原理》课程是自动化、测控技术及仪器、电子信息工程及通信工程等相关专业的平台课。
通过本课程的教学（讲课、实验和习题课），使学生了解自动控制系统的组成、特点及专业术语，学习并掌握古典控制理论的基本分析、设计方法，为后续的理论课程和专业课程的学习打下坚实的理论基础。
培养学生的独立思考能力和实践能力，使学生成为有思想、会学习、能创新的新一代高素质创新型的人才。
通过课堂教学环节与实践教学环节相结合，强化学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握：要求学生掌握控制系统的数学模型的建立方法，了解控制系统的基本校正方案，并掌握对各种控制系统的性能进行分析的基本方法。
同时结合本课程特点，培养学生的学习和创造能力。
2.教学内容的结构：1.基本知识模块（4学时）2.数学模型的建立与求解模块 (10学时)3.线性连续系统的时域分析模块（24学时，其中包含4学时的实验）4.线性连续系统的频域分析与设计模块（24学时，其中包含4学时的实验）5.非线性系统分析模块（10学时，其中包含2学时的实验）6.线性离散系统综述模块（8学时，其中包含2学时的实验）注:上述6个知识模块是按照自动化专业的计划（80学时，其中包含12学时的实验）设计的，其中1、2、3模块是必须按先后顺序选择的，后面几个模块则可以针对不同专业不同学时的需求，任意选用。
3.模块或单元教学目标与任务：1)自动控制系统的基本概念(对应教材的第1章)⑴了解自动控制系统的基本结构和特点及其工作原理；⑵了解闭环控制系统的组成和基本环节；⑶掌握反馈控制系统的基本要求——稳定性、暂态和稳态性能指标——的基本定义；⑷学会分析自动控制系统的类型及本质特征。
2)自动控制系统的数学模型(对应教材的第2章)⑴简单物理系统的微分方程和传递函数的列写及计算；⑵非线性模型的线性化方法；⑶方块图和信号流图的变换与化简；⑷开环传递函数与闭环传递函数的推导和计算。
《自动控制原理》教学大纲
《自动控制原理》教学大纲课程编号：10140093英文名称：Principles of Automatic Control学分：3学时：总学时56学时，其中理论40学时，实践16学时先修课程：大学物理、高等数学、信号与系统课程类别：专业方向课程授课对象：电子信息工程专业学生教学单位：数理信息学院修读学期：第5学期一、课程描述和目标本课程是电子信息工程专业的专业方向课，是一门理论性较强的课程。
通过本课程的学习，使学生掌握自动控制基本概念,基本规律及其物理本质的论述,了解和掌握所讲述的控制系统的基本分析和计算方法而不着重于理论的推导和证明。
同时促进大学生的信息意识、信息价值、信息道德与信息安全等信息素质观念的形成与发展，提高学生学习、研究和创新能力，以便更好地适应当今知识经济时代，满足信息社会的需要。
通过学习本课程，拟达到以下课程目标：课程目标1：提高学生科学素养，培养学生大国工匠精神，树立科技强国，敢于创新的信念。
课程目标2：培养学生掌握自动控制原理的基本知识，包括控制系统的数学模型，线性系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法，线性离散系统的分析与校正等相关知识。
课程目标3：培养学生运用自动控制原理知识分析和解决复杂问题的能力，同时通过原理学习，为进一步深入学习控制理论与应用奠定基础。
二、课程目标对毕业要求的支撑关系三、教学内容、基本要求与学时分配实验部分四、课程教学方法采用集中讲授法、讨论法、练习法、案例法等教学方式。
五、学业评价和课程考核课程考核采用过程性和结果性相结合的方式，总评成绩由平时成绩和期末考核两部分组六、教材与参考书（一）推荐教材1.《自动控制原理》，胡寿松主编，科学出版社，2013年07月版；2．《自动控制原理》，王建辉、顾树生主编，清华大学出版社，2014年04月版；3. 《自动控制原理》，刘胜主编，哈尔滨工程大学出版社，2015年02月版。
（二）参考资料1.《自动控制原理》，葛一楠、唐毅谦、喻晓红主编，清华大学出版社，2016年03月版；2.《自动控制原理》，王建辉，顾树生主编，清华大学出版社，2014年04月版。
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。
自动控制原理教学大纲
要求学生：能够借助 Laplace 变换研究典型系统的时域约束关系，分析各 种典型性能指标，理解零极点对系统暂态性能的影响；能够利用稳定性判据判 断系统稳定性；在理解稳态误差含义的基础上，能够计算稳定系统的稳态误差， 理解减少稳态误差的工程设计原则和方法。
要求学生：在理解根轨迹基本原理及典型特征的基础上，能够绘制给定条件 的根轨迹图；根据绘制的根轨迹，具有研究系统特性（比如稳定性、快速性） 的思维、方法和技能。
1）能解释根轨迹法的概念和本质，理解根轨迹的幅值条件和辐角条件的意 义。
2）能理解根轨迹的起点、终点、分支数、对称性、实轴上的根轨迹、分离 点和汇合点、渐近线、出射角和入射角、与虚轴交点、走向等特点的本质，能 根据这些特点绘制系统的根轨迹；
义和计算方法），能够利用梅逊公式计算系统的传递函数。
第三章 自动控制系统的时域分析（支撑课程目标 3，6）
本章研究自控的时域分析方法。主要包括系统的稳定性、暂态性及稳态误差 性能指标。通过上述性能指标的研究，建立稳定性判别方法和稳态误差计算方法。 提出工程设计对控制系统性能指标的基本要求、原则和方法。
《自动控制原理》教学大纲
课程编号
302170040
课程性质 必修
课程名称
自动控制原理
学时/学分 64/4
英文名称
Principles of Automatic Control
考核方式 闭卷笔试
选用教材
《自动控制原理》第 4 版 王建辉 冶金工业出版社
大纲执笔人 罗航
பைடு நூலகம்
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《自动控制原理》教学大纲
一、课程名称：自动控制原理
二、课程性质：专业基础课
三、学时：51学时
四、学分：3学分
五、适用专业：
自动化、电气工程及其自动化、机械工程及其自动化等六、先修课程：
高等数学、线性代数、电路分析、信号与系统
七、教学目标：
1. 掌握自动控制系统的基本原理和基本概念，了解自动控制系统的历史发展和现状。
2. 熟练掌握控制系统的数学模型建立方法，包括微分方程、传递函数、状态空间等。
3. 熟练掌握控制系统的性能分析方法，包括频率响应法、根轨迹法、Nyquist法等。
4. 熟练掌握控制系统的设计方法，包括PID控制器设计、根轨迹法设计、状态反馈法设计等。
5. 熟练掌握控制系统的仿真和实验方法，包括MATLAB/Simulink仿真、实验室设备操作等。
6. 培养学生的创新能力和实际工程应用能力，为学生进一步
学习相关专业课程和从事工程技术工作打下坚实的基础。
八、教学内容：
1. 自动控制系统的基本概念和基本原理
2. 控制系统的数学模型建立方法
- 微分方程建模
- 传递函数建模
- 状态空间建模
3. 控制系统的性能分析方法
- 频率响应法
- 根轨迹法
- Nyquist法
4. 控制系统的设计方法
- PID控制器设计
- 根轨迹法设计
- 状态反馈法设计
5. 控制系统的仿真和实验方法
- MATLAB/Simulink仿真
- 实验室设备操作
6. 自动控制系统的应用实例
九、教学方法：
1. 采用讲授、讨论、案例分析等多种教学方法，注重理论与
实际相结合。
2. 利用MATLAB/Simulink软件进行控制系统的仿真实验，提高学生的实践能力。
3. 通过课堂讨论、小组合作等方式，培养学生的团队协作能力和沟通能力。
十、考核方式：
1. 平时成绩（30%）：包括课堂表现、作业、实验报告等。
2. 期中考试（20%）：测试学生对本学期所学内容的掌握程度。
3. 期末考试（50%）：测试学生对本课程全部内容的掌握程度。