《自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)》課程標(biāo)準(zhǔn)

1、自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn) 目 錄一、 前言1.課程的地位和作用1.1課程的地位1.2課程的作用二、主要教學(xué)內(nèi)容描述1. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念2. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析方法4. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正方法5. 非線性控制系統(tǒng)的分析三、重點(diǎn)和難點(diǎn)1.重點(diǎn)2.難點(diǎn)四、內(nèi)容及要求1.模塊一 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念2.模塊二 自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3.模塊三 自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法4.模塊四 自動(dòng)控制系統(tǒng)的根軌跡法5.模塊五 自動(dòng)控制系統(tǒng)的頻域分析法6.模塊六 自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正方法7.模塊七 非線性控制系統(tǒng)分析五、說明1.建議使用教材和參考資料2.模塊學(xué)時(shí)分配3.考核方

2、法及手段4.注意事項(xiàng)課程名稱：自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)適用專業(yè)：電氣自動(dòng)化必備基礎(chǔ)知識(shí)：高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)、電路、模擬電子技術(shù)一、前言1、課程的地位和作用1.1課程的地位自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)是電氣自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是該專業(yè)的主干必修課之一。本課程研究控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，包括線性控制系統(tǒng)的建模，時(shí)域分析法，根軌跡法，頻域分析法三大分析方法，以及系統(tǒng)的校正與計(jì)算機(jī)輔助分析。1.2課程的作用通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握反饋控制系統(tǒng)的構(gòu)成，控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法及系統(tǒng)時(shí)域、頻域分析和校正方法，能初步具備理論聯(lián)系實(shí)際，應(yīng)用控制理論初步解決實(shí)際問題的能力，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。二、

3、主要教學(xué)內(nèi)容描述1、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念2、自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析方法4、自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正方法5、非線性控制系統(tǒng)的分析三、重點(diǎn)和難點(diǎn)1、重點(diǎn)開環(huán)與閉環(huán)控制的基本原理和特點(diǎn)，傳遞函數(shù)的概念，閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求取，時(shí)域分析法，根軌跡法和頻域分析法的概念和特點(diǎn)，熟練運(yùn)用開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，穩(wěn)態(tài)性和動(dòng)態(tài)性指標(biāo)，各環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)的影響以及提高系統(tǒng)性能指標(biāo)的方法，校正環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)性能的影響2、難點(diǎn)由原理圖繪制系統(tǒng)方塊圖的方法，系統(tǒng)框圖的等效變換，根軌跡的繪制，系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線的繪制，由最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線確定系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的方法，穩(wěn)

4、定裕度概念以及與系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性的關(guān)系，開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線的三頻段法分析系統(tǒng)的性能指標(biāo)，串聯(lián)校正環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)的影響四、內(nèi)容及要求模塊一：自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念1、教學(xué)內(nèi)容（1）自動(dòng)控制系統(tǒng)及其任務(wù)、控制的基本方式、負(fù)反饋控制原理（2）自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及分類、對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求2、教學(xué)要求（1）掌握開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及閉環(huán)系統(tǒng)的組成和分類。（2）了解由系統(tǒng)工作原理圖畫出系統(tǒng)方塊圖的方法。（3）理解自動(dòng)控制的基本概念（被控對(duì)象，被控量，給定量，干擾量等）模塊二：自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1、教學(xué)內(nèi)容（1）自動(dòng)控制系統(tǒng)的微分方程（2）自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（3）自動(dòng)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)

5、框圖2、教學(xué)要求（1）掌握傳遞函數(shù)的概念，系統(tǒng)框圖的建立與等效變換（2）了解控制系統(tǒng)微分方程的建立，常用部件的傳遞函數(shù)（3）理解傳遞函數(shù)與微分方程之間的關(guān)系，傳遞函數(shù)的性質(zhì)及局限性。模塊三：自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法1、教學(xué)內(nèi)容（1）時(shí)域分析的基本概念（2）一二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)（3）線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的概念（4）穩(wěn)定判據(jù)，控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差2、教學(xué)要求（1）掌握時(shí)域分析的一般方法以及穩(wěn)態(tài)誤差的求取（2）了解穩(wěn)定判據(jù)和控制系統(tǒng)的型別，一二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)與系統(tǒng)參數(shù)間的關(guān)系（3）理解穩(wěn)態(tài)誤差的概念3、教學(xué)手段及方法：計(jì)算機(jī)仿真4、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目及要求（1）項(xiàng)目1：用simulink軟件建立系統(tǒng)模型及系統(tǒng)仿真內(nèi)

6、容：G(s)=100/s(s+4)要求：用simulink軟件建立該系統(tǒng)的框圖模型，并仿真其單位階躍響應(yīng)曲線目的：熟練運(yùn)用simulink軟件，并通過系統(tǒng)仿真驗(yàn)證理論。（2）項(xiàng)目2：控制系統(tǒng)特性分析的matlab實(shí)現(xiàn)內(nèi)容：G(s)=3(2s+1)/s(s+2)(s-1)要求：用matlab軟件繪出該系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)曲線，并求單位斜坡響應(yīng)穩(wěn)態(tài)誤差目的：深化穩(wěn)態(tài)誤差的概念，熟練運(yùn)用matlab軟件求解系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差模塊四：自動(dòng)控制系統(tǒng)的根軌跡法1、教學(xué)內(nèi)容（1）根軌跡的基本概念（2）根軌跡的繪制法則，用根軌跡分析系統(tǒng)的暫態(tài)特性（3）開環(huán)零極點(diǎn)的變化對(duì)根軌跡的影響2、教學(xué)要求（1）掌握根軌跡法的繪制

7、法則，并能夠用根軌跡分析系統(tǒng)的特性（2）了解根軌跡和根軌跡方程的一般概念（3）理解根軌跡中入射角和出射角的繪制方法以及添加零極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響3、教學(xué)手段及方法：計(jì)算機(jī)仿真4、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目及要求（1）項(xiàng)目1：用matlab軟件繪制根軌跡內(nèi)容：G(s)=K(s+1)/s(s+3) (s2+4s+8)要求：應(yīng)用matlab軟件繪制該開環(huán)傳遞函數(shù)的閉環(huán)根軌跡目的：熟練運(yùn)用matlab軟件繪制系統(tǒng)的根軌跡。模塊五：自動(dòng)控制系統(tǒng)的頻域分析法1、教學(xué)內(nèi)容（1）頻域分析的基本概念（2）典型環(huán)節(jié)的頻率特性（3）系統(tǒng)開環(huán)頻率特性曲線的繪制與奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)（4）穩(wěn)定裕量與相對(duì)穩(wěn)定性（5）三頻段的概念：開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特

8、性與系統(tǒng)穩(wěn)定性，穩(wěn)態(tài)性，動(dòng)態(tài)性的關(guān)系2、教學(xué)要求（1）掌握系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性的繪制，并能由開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線確定系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，掌握三頻段法分析系統(tǒng)性能的方法（2）了解典型環(huán)節(jié)的頻率特性，奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)（3）理解穩(wěn)定裕量與相對(duì)穩(wěn)定性的概念3、教學(xué)手段及方法：計(jì)算機(jī)仿真4、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目及要求（1）項(xiàng)目1：控制系統(tǒng)特性分析的matlab實(shí)現(xiàn)內(nèi)容：G(s)=100/s(s+4)要求：用matlab軟件直接求解閉環(huán)特征根，并判別系統(tǒng)穩(wěn)定性目的：熟練運(yùn)用matlab軟件求解方程的根。（2）項(xiàng)目2：控制系統(tǒng)特性分析的matlab實(shí)現(xiàn)內(nèi)容：G(s)=5/s(0.1s+1)(0.01s+1)要求：用ma

9、tlab軟件求系統(tǒng)的幅值裕度和相位裕度，并判斷系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性目的：深化穩(wěn)定裕度與相對(duì)穩(wěn)定性的關(guān)系，熟練運(yùn)用matlab軟件求解系統(tǒng)的幅值裕度和相位裕度。模塊六：自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正方法1、教學(xué)內(nèi)容（1）系統(tǒng)校正的基本概念和校正裝置（2）串聯(lián)超前（微分）校正，串聯(lián)滯后（積分）校正，串聯(lián)滯后超前（積分微分）校正，反饋校正，順饋校正2、教學(xué)要求（1）掌握串聯(lián)校正對(duì)系統(tǒng)性能的影響（2）了解常用的無源校正裝置與有源校正裝置的區(qū)別和特點(diǎn)（3）理解串聯(lián)校正、反饋校正、順饋校正的優(yōu)點(diǎn)與不足3、教學(xué)手段及方法：計(jì)算機(jī)仿真4、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目及要求（1）項(xiàng)目1：控制系統(tǒng)校正的matlab實(shí)現(xiàn)內(nèi)容：G(s)= 35/s(0

10、.2s+1)(0.01s+1)(0.005s+1) Gc(s)=2(0.2s+1)(0.1s+1)/0.2s要求：用matlab軟件繪出該系統(tǒng)校正前后的單位階躍響應(yīng)曲線，并分析PID較正對(duì)系統(tǒng)性能的影響目的：熟練運(yùn)用matlab軟件求解系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，了解PID校正對(duì)系統(tǒng)的影響模塊七：非線性控制系統(tǒng)分析1、教學(xué)內(nèi)容（1）非線性系統(tǒng)的基本概念（2）非線性系統(tǒng)的線性化（3）描述函數(shù)法2、教學(xué)要求（1）了解非線性系統(tǒng)的線性化及描述函數(shù)法（2）理解非線性系統(tǒng)的概念五、說明1、建議使用教材和參考資料教材：參考書：李友善主編，自動(dòng)控制原理（修訂版），國防工業(yè)出版社，2000 任彥碩主編，自動(dòng)控制原理（第1版），機(jī)械工業(yè)出版社，20062、模塊學(xué)時(shí)分配序號(hào)模 塊 名 稱理論教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)小計(jì)1自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念222自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型883自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法82104自動(dòng)控制系統(tǒng)的根軌跡法82105自動(dòng)控制系統(tǒng)的頻域分析法82106自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正方法82107非線性控制系統(tǒng)分析668機(jī)動(dòng)44合 計(jì)528603、考核方法及手段（1）本課程為閉卷考試（70%-80%）（2）適當(dāng)考慮平時(shí)作業(yè)和出勤情況（10%-20%）和上機(jī)成績（10%）4、注意事項(xiàng)（1）主要講述古典控制理論，研究對(duì)象為線性連續(xù)系統(tǒng)，研究方法以頻率特性發(fā)為重點(diǎn)。（2）為適應(yīng)高職教學(xué)，在