自動(dòng)控制原理教案(共46頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上自動(dòng)控制原理教案經(jīng)典控制部分第一章 控制理論一般概念 3學(xué)時(shí)1本章的教學(xué)要求1）使學(xué)生了解控制工程研究的主要內(nèi)容、控制理論的發(fā)展、控制理論在工程中的應(yīng)用及控制理論的學(xué)習(xí)方法等內(nèi)容，認(rèn)識(shí)本學(xué)科在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要作用，從而明確學(xué)習(xí)本課程的目的。2）使學(xué)生深入理解控制系統(tǒng)的基本工作原理、開環(huán)閉環(huán)和復(fù)合控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成等內(nèi)容，學(xué)會(huì)利用所學(xué)控制原理分析控制系統(tǒng)。3）使學(xué)生學(xué)會(huì)控制系統(tǒng)的基本分類方法，4）掌握對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求。2本章講授的重點(diǎn) 本章講授的重點(diǎn)是控制系統(tǒng)的基本概念、反饋控制原理、控制系統(tǒng)的的基本分類方法及對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求。3本章的教學(xué)安排

2、 本課程講授3個(gè)學(xué)時(shí)，復(fù)習(xí)學(xué)時(shí)3個(gè)。演示自動(dòng)控制技術(shù)與人類進(jìn)步及自動(dòng)化的應(yīng)用舉例幻燈片，加深同學(xué)對(duì)本課程研究對(duì)象和內(nèi)容的了解，加深對(duì)反饋控制原理及系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能影響的理解。教案1-1第一節(jié) 概述1教學(xué)主要內(nèi)容：本講主要介紹控制工程研究的主要內(nèi)容、控制理論的發(fā)展、控制理論在工程中的應(yīng)用及控制理論的學(xué)習(xí)方法等內(nèi)容。2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先介紹控制工程研究的主要內(nèi)容，給出定義，并以瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)離心調(diào)速器為例，說明需要用控制理論解決控制系統(tǒng)的穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速等問題。其次，在講授控制理論的發(fā)展時(shí)，主要介紹控制理論的發(fā)展的三個(gè)主要階段，重點(diǎn)說明經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論研究的范圍、研究的手段

3、，強(qiáng)調(diào)本課程重點(diǎn)介紹經(jīng)典控制理論。另外，在介紹控制理論在工程中的應(yīng)用時(shí)，應(yīng)舉出控制理論在軍事、數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、機(jī)電一體化系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)測(cè)試、機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)性能分析、液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析、生產(chǎn)過程控制等方面的應(yīng)用及與后續(xù)課的關(guān)系，激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。最后，在介紹控制理論的學(xué)習(xí)方法時(shí)，先說明本門課的特點(diǎn)，起點(diǎn)高、比較抽象、系統(tǒng)性強(qiáng)，然后強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)本門課程應(yīng)以新的視角分析和考慮問題，以系統(tǒng)的而不是孤立的、動(dòng)態(tài)的而不是靜態(tài)的觀點(diǎn)和方法來思考和解決問題；掌握控制理論的基本概念、基本理論和基本方法并注意結(jié)合實(shí)際，為解決工程中的控制問題打下基礎(chǔ)。3注意事項(xiàng)： 介紹本門課的參考書及課程總體安排。4課時(shí)安

4、排： 1學(xué)時(shí)。5教學(xué)手段： Powerpoint課件。6作業(yè)及思考題： 借參考書，查閱與本門課有關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解控制理論的應(yīng)用及最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。教案1-2第二節(jié) 控制系統(tǒng)的基本概念1主要內(nèi)容：本講主要介紹控制系統(tǒng)的基本工作原理、開環(huán)閉環(huán)和復(fù)合控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成等內(nèi)容。2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先介紹控制系統(tǒng)的基本工作原理，利用恒溫箱人工控制與自動(dòng)控制的例子，說明一切控制系統(tǒng)的控制步驟及控制原理，進(jìn)一步引出反饋概念，給出反饋控制原理，之后，通過恒溫箱例子，講解功能方框圖的含義、表達(dá)方法，介紹常用的術(shù)語如輸入量、輸出量、反饋量、擾動(dòng)量等，在同學(xué)具備上述知識(shí)基礎(chǔ)上，以蒸汽機(jī)離心調(diào)速器

5、為例介紹方框圖的繪制方法。其次，本講介紹開環(huán)、閉環(huán)和復(fù)合控制系統(tǒng)，首先說明這是控制系統(tǒng)按照有無反饋結(jié)構(gòu)分類的一種分類方法，然后分別給出概念，通過數(shù)控線切割機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)開環(huán)、閉環(huán)的例子說明各自優(yōu)缺點(diǎn)，并說明在實(shí)際中如何選用不同的控制系統(tǒng)。在講解閉環(huán)控制系統(tǒng)舉例時(shí)，可以再舉例，如：直流伺服電機(jī)速度伺服控制系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)、液位控制系統(tǒng)等例子，通過例子說明各種不同閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理。最后，在講解閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成時(shí)，首先講解其基本組成，如：給定元件、放大變換元件、執(zhí)行元件、被控對(duì)象、反饋元件等，說明當(dāng)通過調(diào)整參數(shù)不能滿足系統(tǒng)綜合性能要求時(shí)，可以外加串聯(lián)校正和并聯(lián)校正裝置改善系統(tǒng)性能，說明串聯(lián)

6、校正和并聯(lián)校正裝置的作用，交待一下今后在校正一章將專門介紹。3注意事項(xiàng)：本講為本章的重點(diǎn)，關(guān)鍵是要將反饋概念和控制系統(tǒng)的重要原理反饋控制原理講清楚，以下的內(nèi)容控制系統(tǒng)按照有無反饋結(jié)構(gòu)分類、閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成都是圍繞這一主題展開的。注意啟發(fā)同學(xué)，尋找身邊的開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)例子，分析其工作原理，并安排相應(yīng)的作業(yè)。4課時(shí)安排：1學(xué)時(shí)。5教學(xué)手段：Powerpoint課件與板書相結(jié)合。6思考題： p12,1-1，1-4教案1-3第三節(jié) 控制系統(tǒng)的基本類型1主要內(nèi)容：本講主要介紹控制系統(tǒng)的基本類型和控制系統(tǒng)的基本要求2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先介紹控制系統(tǒng)按輸入量輸出量的運(yùn)動(dòng)規(guī)律分類情況。 其次

7、，本節(jié)介紹控制系統(tǒng)按系統(tǒng)傳遞信號(hào)性質(zhì)分類情況，可以分為連續(xù)控制系統(tǒng)、離散控制系統(tǒng)兩種。在講授連續(xù)控制系統(tǒng)時(shí)，首先給出基本概念，然后說明恒溫箱控制系統(tǒng)、蒸汽機(jī)離心調(diào)速器、液壓伺服系統(tǒng)、液位控制系統(tǒng)、電氣隨動(dòng)系統(tǒng)等都是連續(xù)控制系統(tǒng)。在講授離散控制系統(tǒng)時(shí)，首先利用圖形給出基本概念，然后說明數(shù)控機(jī)床等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都是離散控制系統(tǒng)，此部分內(nèi)容最后安排一章介紹。最后介紹控制系統(tǒng)的基本要求，應(yīng)說明對(duì)于同一個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)、準(zhǔn)、快這三方面的要求是相互制約的。分析和解決控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性，并解決它們之間的矛盾，正是本書所要討論的主要內(nèi)容。3注意事項(xiàng)：本講應(yīng)說明控制系統(tǒng)的分類方法有許多種，上一講控制

8、系統(tǒng)按照有無反饋結(jié)構(gòu)分類就是一種分類方法。在講解控制系統(tǒng)按輸入量輸出量的運(yùn)動(dòng)規(guī)律分類時(shí)，注意啟發(fā)同學(xué)聯(lián)系實(shí)際系統(tǒng)中的例子。4課時(shí)安排：1學(xué)時(shí)。5教學(xué)手段：Powerpoint課件及黑板板書相結(jié)合。6注意事項(xiàng)：本講為本章的最后一講，在講完上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)行本章小結(jié)。7思考題： 請(qǐng)同學(xué)思考（可去圖書館查閱資料），舉出實(shí)際系統(tǒng)中有關(guān)恒值控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)的例子。 第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 9學(xué)時(shí)1本章的教學(xué)要求1）使學(xué)生了解控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型的方法和步驟；2）使學(xué)生掌握傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)及傳遞函數(shù)的求取方法；3）掌握典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)；4）掌握用方框圖等效變換的基本法則求

9、系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法。2本章講授的重點(diǎn) 本章講授的重點(diǎn)是傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)；用方框圖等效變換的基本法則求系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法。3本章的教學(xué)安排 本課程講授9個(gè)學(xué)時(shí)，安排了5個(gè)教案。教案2-11主要內(nèi)容：本講介紹數(shù)學(xué)模型定義、特點(diǎn)、種類；主要介紹控制系統(tǒng)最基本的數(shù)學(xué)模型微分方程，通過舉例說明列寫物理系統(tǒng)微分方程的基本方法和步驟。2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先給出數(shù)學(xué)模型定義，說明為什么建立數(shù)學(xué)模型；介紹建立數(shù)學(xué)模型的依據(jù)；介紹數(shù)學(xué)模型特點(diǎn)，重點(diǎn)說明相似系統(tǒng)的概念、模擬的概念，由此引出今后研究控制系統(tǒng)問題都是在典型數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行的；介紹數(shù)學(xué)模型種類，說明本課程主要介紹微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性

10、形式數(shù)學(xué)模型。其次，本講主要以電氣系統(tǒng)為例介紹列寫物理系統(tǒng)微分方程的方法和步驟，通過例題的詳細(xì)講解，使學(xué)生了解微分方程是描述控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的數(shù)學(xué)模型，熟悉在分析具體的物理系統(tǒng)過程中，要綜合應(yīng)用所學(xué)過的物理、力學(xué)、機(jī)械等學(xué)科的知識(shí)。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)： 在講授本講時(shí)，應(yīng)說明列寫物理系統(tǒng)微分方程的依據(jù)是系統(tǒng)本身的物理特性，本課程主要講授物理系統(tǒng)微分方程列寫的方法和步驟。5課時(shí)安排：1學(xué)時(shí)。6作業(yè)：p47 2-17思考題：復(fù)習(xí)拉普拉斯(Laplace)變換教案2-21主要內(nèi)容：本講簡要回顧拉普拉斯(Laplace)變換定義、拉普拉斯反變換、常用函數(shù)的拉

11、普拉斯變換、拉普拉斯變換的基本運(yùn)算定理等基本知識(shí)；主要介紹應(yīng)用拉普拉斯變換法求解微分方程。2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先簡要回顧拉普拉斯(Laplace)變換定義、拉普拉斯反變換、介紹拉氏變換的特點(diǎn)及應(yīng)用，重點(diǎn)介紹常用函數(shù)的拉普拉斯變換、拉普拉斯變換的基本運(yùn)算定理等基本知識(shí)，強(qiáng)調(diào)本課程只要求記住結(jié)論，推導(dǎo)過程自己看參考書。在介紹應(yīng)用拉氏變換把線性微分方程的求解問題轉(zhuǎn)換為代數(shù)方程運(yùn)算和查表求解的問題時(shí)，公式可直接給出，不用推導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)會(huì)應(yīng)用公式靈活解決求解微分方程的問題。在講解本講過程中，應(yīng)舉1-2個(gè)例子說明求解微分方程問題的方法。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合，以板書為主。

12、4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)說明應(yīng)用拉普拉斯變換法求解微分方程的方法。本講不要求推導(dǎo)公式，但要求會(huì)應(yīng)用公式。5課時(shí)安排：1學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后P48，2-4教案2-31主要內(nèi)容：本講主要介紹傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)及傳遞函數(shù)的求取方法；典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)。2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先介紹描述控制系統(tǒng)的又一數(shù)學(xué)模型傳遞函數(shù)，介紹其基本概念，給出傳遞函數(shù)公式，繪制動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，說明輸入量、輸出量、傳遞函數(shù)三者之間的關(guān)系。在講傳遞函數(shù)的性質(zhì)時(shí)，一方面要重點(diǎn)說明傳遞函數(shù)的分母只取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件的參數(shù)等與外界無關(guān)的固有因素，因而它描述了系統(tǒng)的固有特性，而分子取決于系統(tǒng)與外界的關(guān)系，因而它描述了系統(tǒng)

13、與外界的聯(lián)系；另一方面要畫圖重點(diǎn)說明一定的傳遞函數(shù)與其零、極點(diǎn)分布圖相對(duì)應(yīng)，因此傳遞函數(shù)的零、極點(diǎn)分布圖也表征了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。在講求取傳遞函數(shù)的方法時(shí)，重點(diǎn)介紹直接計(jì)算法，其它兩種方法以后陸續(xù)介紹。本講在介紹組成控制系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)時(shí)，首先說明環(huán)節(jié)的概念，用公式給出典型環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)表達(dá)式；然后，通過實(shí)例分別介紹各個(gè)典型環(huán)節(jié)，其中應(yīng)重點(diǎn)介紹慣性環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)，說明這兩個(gè)環(huán)節(jié)的特點(diǎn)。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)： 在講授本講時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)掌握傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)的重要性，在講典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)時(shí)，應(yīng)聯(lián)系實(shí)際，適當(dāng)多舉一些例子。5課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：

14、書后P48，2-5，教案2-41主要內(nèi)容：本講主要介紹控制系統(tǒng)的函數(shù)方框圖及其等效變換法則，要求學(xué)生熟練掌握函數(shù)方框圖等效變換法則。另外還介紹反饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)推導(dǎo)舉例。2講授方法及講授重點(diǎn)： 本講首先介紹函數(shù)方框圖的概念，表達(dá)內(nèi)涵，說明比較點(diǎn)、引出點(diǎn)的特點(diǎn)，重點(diǎn)說明比較點(diǎn)的代數(shù)運(yùn)算功能。在講授函數(shù)方框圖變換法則時(shí)，應(yīng)利用黑板進(jìn)行公式推導(dǎo)，首先講清串聯(lián)法則、并聯(lián)法則、反饋法則，與此同時(shí)，由于并聯(lián)法則、反饋法則在應(yīng)用中易混淆，應(yīng)說明并聯(lián)法則用于同向環(huán)節(jié)的并聯(lián)運(yùn)算、反饋法則用于回路的反饋運(yùn)算；其次，在講比較點(diǎn)、引出點(diǎn)等效移動(dòng)時(shí)，畫圖進(jìn)行講解、推導(dǎo)，說明等效的含義，注意強(qiáng)調(diào)，兩

15、個(gè)相鄰的比較點(diǎn)可互換位置，兩個(gè)相鄰的引出點(diǎn)也可互換位置，一個(gè)比較點(diǎn)和一個(gè)引出點(diǎn)即使相鄰也不能簡單地互換位置。最后，舉1-2個(gè)例子說明函數(shù)方框圖變換法則的靈活應(yīng)用情況，總結(jié)出一些規(guī)律性的東西。即：回路的傳遞函數(shù)保持不變，前項(xiàng)通道的傳遞函數(shù)保持不變。在講授系統(tǒng)方框圖舉例時(shí)，通過實(shí)際的物理系統(tǒng)的例子說明繪制方框圖的方法，重點(diǎn)說明如何由單個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，直接繪制出單個(gè)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)框圖，然后根據(jù)信號(hào)傳遞方向，連線繪制出整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)框圖。給出反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的概念，推導(dǎo)控制系統(tǒng)在控制輸入量和擾動(dòng)輸入量的分別作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)計(jì)算公式，以及系統(tǒng)在控制輸入量和擾動(dòng)輸入量的同時(shí)作用下的輸

16、出量計(jì)算公式3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)： 本講是本門課的重點(diǎn)，在講授本講時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)掌握傳遞函數(shù)的等效變換法則的重要性，在講傳遞函數(shù)等效變換時(shí)，應(yīng)展開多講幾種解決問題的方法，使同學(xué)能靈活運(yùn)用所學(xué)方法，解決各種等效變換問題。5課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后P48，2-6，2-7教案2-51主要內(nèi)容：本講主要介紹信號(hào)流圖和梅遜公式反饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先在講授信號(hào)流圖和梅遜公式時(shí)，首先說明信號(hào)流圖的概念，然后，講清公式的應(yīng)用注意事項(xiàng)，通過1-2個(gè)例子說明梅遜公式的具體應(yīng)用。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事

17、項(xiàng)： 在講授本講時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)掌握反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)和偏差傳遞函數(shù)的概念及推導(dǎo)方法，在講授控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)推導(dǎo)舉例時(shí)，重點(diǎn)說明的是求取傳遞函數(shù)的方法。應(yīng)使同學(xué)能靈活運(yùn)用所學(xué)方法，解決各種實(shí)際控制系統(tǒng)求取傳遞函數(shù)問題。5課時(shí)安排：1學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后P48，2-97思考題：書后P48，2-8，2-10教案2-61主要內(nèi)容：本講為習(xí)題課。本章講述的內(nèi)容很多,牽扯到數(shù)學(xué)和物理系統(tǒng)的一些理論知識(shí),有些需要進(jìn)一步回顧,有些需要加深理解，特別是對(duì)時(shí)間域和復(fù)頻率域的多種數(shù)學(xué)描述方法，各種模型之間的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換關(guān)系，都比較復(fù)雜。學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)好這些基礎(chǔ)理論，對(duì)下一步深入討論自控理論具體方法至關(guān)重要。

18、2講授重點(diǎn)：先作本章小結(jié)（5條）基本概念歸納1） 在零初始條件下，線性定常系統(tǒng)輸出量的拉普拉斯變換與輸入量的拉普拉斯變換值比，定義為線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。傳遞函數(shù)表達(dá)了系統(tǒng)內(nèi)在特性，只與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)有關(guān)，而與輸入量或輸入函數(shù)的形式無關(guān)。2） 一般控制系統(tǒng)由若干個(gè)典型環(huán)節(jié)構(gòu)成，常用的典型環(huán)節(jié)有比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)和延遲環(huán)節(jié)等。3） 組成方框圖的基本符號(hào)有四種，即信號(hào)線、比較點(diǎn)、方框和引出點(diǎn)。4） 環(huán)節(jié)串聯(lián)后總的傳遞函數(shù)等于各個(gè)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的乘積。環(huán)節(jié)并聯(lián)后總的傳遞函數(shù)是所有并聯(lián)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的代數(shù)和。5） 在使用梅遜增益公式時(shí)，注意增益公式只能用在輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)

19、點(diǎn)之間。傳遞函數(shù)、方框圖、梅森公式例3教學(xué)手段：黑板講授，動(dòng)畫演示。4課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)。小結(jié)：1數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)（或元件）動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，是從理論上進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要依據(jù)。2本章介紹了線性定常系統(tǒng)的四種數(shù)學(xué)模型：微從方程、傳遞函數(shù)、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)科和信號(hào)流圖。微分方程是描述自動(dòng)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的基本方法。傳遞函數(shù)是經(jīng)典控制理論中與更為重要的模型，它是從對(duì)微分方程在零初始條件下進(jìn)行拉氏變換得到的，在工程上用得最多。 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖是傳遞函數(shù)的一種圖解形式，它能直觀、形象地表示出系統(tǒng)各組成部分的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞與變換關(guān)系，有助于對(duì)系統(tǒng)的分析研究。對(duì)于較為復(fù)雜的系統(tǒng)，應(yīng)用信號(hào)流圖更為簡便，

20、用梅遜公式可直接求出系統(tǒng)中任意兩個(gè)變量之間的關(guān)系。3一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)可以分解為為數(shù)不多的典型環(huán)節(jié)，常見的基本環(huán)節(jié)有比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)和時(shí)滯環(huán)節(jié)等，熟悉各典型環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)表達(dá)式和響應(yīng)特性骨助于對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)。4對(duì)于同一個(gè)系統(tǒng)，不同的數(shù)學(xué)模型只是不同的表示方法。因此，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖與其它數(shù)學(xué)模型有著密切的關(guān)系。由系統(tǒng)微分方程經(jīng)過拉氏變換得到的變換方程，可能很容易畫出動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。通過動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換可求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。對(duì)于同一個(gè)系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖不是唯一的，但由不同的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖得到的傳遞函數(shù)是相同的。5一般地講，系統(tǒng)傳遞函數(shù)多是指閉環(huán)系統(tǒng)輸出量對(duì)輸入量的傳遞函

21、數(shù)，但嚴(yán)格說來，系統(tǒng)傳遞函數(shù)是個(gè)總稱，它包括幾種典型傳遞函數(shù)：開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)、在給定和擾動(dòng)作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)及由給定的擾動(dòng)引起的誤差傳遞函數(shù)。第三章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析 10學(xué)時(shí)1本章的教學(xué)要求1） 使學(xué)生掌握控制系統(tǒng)時(shí)域分析方法。2） 使學(xué)生掌握控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念、穩(wěn)定的充分必要條件；3） 使學(xué)生學(xué)會(huì)利用代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性；4） 掌握穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算;5） 掌握一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)、單位斜坡響應(yīng)、單位脈沖響應(yīng)的分析方法;6） 掌握二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)、單位脈沖響應(yīng)的分析方法;7） 掌握二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)性能指標(biāo)計(jì)算；2本章講授的重點(diǎn) 本章講授的重點(diǎn)是穩(wěn)定性的

22、基本概念、穩(wěn)定的充分必要條件，應(yīng)用代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)、穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算、一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)、二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)性能指標(biāo)計(jì)算。3本章的教學(xué)安排 本章講授10個(gè)學(xué)時(shí)，安排了5個(gè)教案。引入MATLAB基礎(chǔ)，學(xué)生通過親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，掌握一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)性能與系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系。教案3-11主要內(nèi)容：1）時(shí)域分析法的基本概念、時(shí)間響應(yīng)概念及其組成2）典型輸入信號(hào)1）控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念；2）控制系統(tǒng)穩(wěn)定的條件；2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先介紹時(shí)域分析的基本概念及其特點(diǎn)，通過二階系統(tǒng)對(duì)單位階躍輸入的響應(yīng)過程曲線來介紹瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)概念，從而使學(xué)生了解時(shí)間響應(yīng)的含義。重點(diǎn)介紹常用的典

23、型輸入信號(hào)，包括脈沖信號(hào)、階躍信號(hào)、斜坡信號(hào)和拋物線信號(hào)，說明信號(hào)的特點(diǎn)、在實(shí)際中選用典型輸入信號(hào)的方法。強(qiáng)調(diào)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性是系統(tǒng)正常工作的首要條件，然后介紹系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念、穩(wěn)定的條件及判定方法。重點(diǎn)介紹控制系統(tǒng)穩(wěn)定的條件并做簡單的推導(dǎo)，得出系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件為系統(tǒng)特征方程無正實(shí)根的結(jié)論。在授課過程中，通過講解各種形式的例題，使學(xué)生充分理解并熟練掌握。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，注意講清楚控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件的推導(dǎo)；5課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后p88 習(xí)題3-1,3-2。教案3-21主要內(nèi)容：1）控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定方法；2

24、）代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)。2講授方法及講授重點(diǎn)：在介紹代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)時(shí)，說明代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)的依據(jù)是系統(tǒng)特征方程是否只具有負(fù)實(shí)根或負(fù)實(shí)部的復(fù)數(shù)根，強(qiáng)調(diào)特征方程的根與方程式的系數(shù)有關(guān)，從而引出代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)。重點(diǎn)介紹代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)中的勞斯（Routh）穩(wěn)定性判據(jù)和霍爾維茨（Hurwitz）穩(wěn)定性判據(jù)。要求學(xué)生熟練掌握判據(jù)的應(yīng)用方法，掌握其充要條件的具體應(yīng)用過程及其特點(diǎn)。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：在授課過程中，通過講解各種形式的例題，使學(xué)生充分理解并熟練掌握。勞斯（Routh）穩(wěn)定性判據(jù)中勞斯表的排列方法及各種特殊情況的處理；霍爾維茨（Hurwitz）穩(wěn)定性判據(jù)中霍爾

25、維茨行列式的排列方法。5課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：p88 3-11(1)(3),3-12教案3-31主要內(nèi)容：1）穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)態(tài)偏差的基本概念；2）偏差傳遞函數(shù)和穩(wěn)態(tài)偏差計(jì)算方法；3）穩(wěn)態(tài)偏差系數(shù)的求取。4) 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)、單位斜坡響應(yīng)、單位脈沖響應(yīng)；2講授方法及講授重點(diǎn)：本講主要介紹控制系統(tǒng)準(zhǔn)確性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，即穩(wěn)態(tài)誤差。穩(wěn)態(tài)誤差的大小與很多因素有關(guān)，本節(jié)討論穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及輸入信號(hào)的關(guān)系。引出一、二階系統(tǒng)的討論。在講解過程中，首先介紹穩(wěn)態(tài)誤差及穩(wěn)態(tài)偏差的基本概念，并介紹二者之間的關(guān)系；然后，重點(diǎn)介紹穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算方法，包括對(duì)于不同系統(tǒng)的位置偏差系數(shù)、速度偏差系數(shù)、加速

26、度偏差系數(shù)以及根據(jù)這些系數(shù)求取穩(wěn)態(tài)偏差的計(jì)算方法，并總結(jié)出穩(wěn)態(tài)偏差的計(jì)算表。在講解過程中，通過講解例題使學(xué)生熟練掌握各種系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差計(jì)算，尤其要求學(xué)生熟悉穩(wěn)態(tài)偏差的計(jì)算表，并會(huì)運(yùn)用表進(jìn)行計(jì)算。介紹一階系統(tǒng)的典型響應(yīng)、相關(guān)結(jié)論。在介紹一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)時(shí)，首先強(qiáng)調(diào)所謂一階系統(tǒng)就是指前面章節(jié)所介紹的慣性環(huán)節(jié)，本講就是分析慣性環(huán)節(jié)在不同輸入信號(hào)作用下的時(shí)間響應(yīng)。重點(diǎn)介紹一階系統(tǒng)在單位階躍信號(hào)、單位斜坡信號(hào)和單位脈沖信號(hào)作用下系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)特點(diǎn)，并對(duì)各自響應(yīng)過程的性能指標(biāo)和參數(shù)的求取進(jìn)行詳細(xì)介紹和分析。3教學(xué)手段：Powerpoint課件、Matlab繪圖與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，

27、注意講清穩(wěn)態(tài)偏差的計(jì)算方法，強(qiáng)調(diào)會(huì)運(yùn)用穩(wěn)態(tài)偏差的計(jì)算表進(jìn)行穩(wěn)態(tài)偏差計(jì)算。 5課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后p88 習(xí)題3-5(1)(3),3-7,3-8。7思考題：教案3-41主要內(nèi)容：1)典型二階系統(tǒng)的響應(yīng)分析。2) 時(shí)域指標(biāo)與頻域指標(biāo)的關(guān)系2講授方法及講授重點(diǎn)：在介紹二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)時(shí)，強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)二階系統(tǒng)的性能，最常用的輸入信號(hào)就是單位階躍信號(hào)。因此，本講主要分析在不同阻尼比的情況下，二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)過程，分為臨界阻尼（=1）、過阻尼（>1）、欠阻尼（0<<1）及無阻尼情況，使學(xué)生熟悉系統(tǒng)輸出與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系。根據(jù)二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)公式及各個(gè)特征量

28、的概念，重點(diǎn)介紹欠阻尼情況下二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的具體計(jì)算方法，對(duì)公式做簡單推導(dǎo)，并通過例題講解性能指標(biāo)的具體應(yīng)用。再將二階系統(tǒng)的時(shí)域指標(biāo)與頻域指標(biāo)進(jìn)行分析比較，使學(xué)生熟練掌握系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)頻域、時(shí)域性能指標(biāo)的影響。3教學(xué)手段：Powerpoint課件、Matlab繪圖與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，應(yīng)利用 Matlab進(jìn)行繪圖演示，簡單說明應(yīng)用Matlab繪制控制系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)圖形的方法，主要是說明利用計(jì)算機(jī)可對(duì)各種系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真。 5課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6作業(yè)： 書后p88. 習(xí)3-4,3-8。7思考題：結(jié)合實(shí)驗(yàn)利用 Matlab繪制一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線

29、。教案3-51主要內(nèi)容：1）介紹兩種改善系統(tǒng)性能的途徑2）高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析引出主導(dǎo)極點(diǎn)法：2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先針對(duì)二階系統(tǒng)給出改善動(dòng)態(tài)性能的方法，比例微分控制、測(cè)速反饋控制的構(gòu)成、性質(zhì)、作用。比較兩種改善系統(tǒng)性能的途徑優(yōu)缺點(diǎn)、使用時(shí)的注意事項(xiàng)。最后介紹高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析方法時(shí)，使學(xué)生了解分析高階系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的方法和過程。并介紹主導(dǎo)極點(diǎn)的概念。3教學(xué)手段：Powerpoint課件、Matlab繪圖與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：利用 Matlab進(jìn)行繪圖演示，觀看當(dāng)系統(tǒng)的參數(shù)改變時(shí)，曲線的變化情況，增強(qiáng)同學(xué)的感性認(rèn)識(shí)。 5課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后p89 3-9 ,3-1

30、07思考題：結(jié)合實(shí)驗(yàn)利用 Matlab繪制二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，觀查當(dāng)系統(tǒng)的參數(shù)改變時(shí)，曲線的變化情況。第四章 根軌跡分析1, 本章的教學(xué)要求1) 掌握開環(huán)根軌跡增益Kg（或開環(huán)比例系數(shù)K）變化時(shí)系統(tǒng)閉環(huán)根軌跡的繪制方法。會(huì)利用幅值方程求特定的K值;2）了解閉環(huán)零、極點(diǎn)的分布和系統(tǒng)階躍響應(yīng)的定性關(guān)系及系統(tǒng)根軌跡分析的基本思路;3）掌握0°根軌跡、參變量根軌跡及非最小相位根軌跡繪制的基本思路和方法;2. 本章講授的重點(diǎn) 本章講授的重點(diǎn)根軌跡的基本概念、控制系統(tǒng)根軌跡的繪制方法以及根軌跡法在控制系統(tǒng)分析中的應(yīng)用。（1） 根軌跡的基本概念;（2） 根軌跡方程;（3） 繪制系統(tǒng)軌跡的基

31、本法則;（4） 控制系統(tǒng)的根軌跡分析（5） 附加開環(huán)零極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響3本章的教學(xué)安排本章講授6個(gè)學(xué)時(shí)，安排了3個(gè)教案，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)。 教案4-11主要內(nèi)容：1） 根軌跡的基本概念;2） 根軌跡方程;3） 繪制系統(tǒng)根軌跡的基本法則2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先介紹根軌跡的基本概念及其特點(diǎn)，通過二階系統(tǒng)根軌跡繪制的例使學(xué)生了解根軌跡的含義。重點(diǎn)介紹根軌跡方程，了解開環(huán)根軌跡增益Kg（或開環(huán)比例系數(shù)K）變化與系統(tǒng)閉環(huán)根軌跡的關(guān)聯(lián)，引出根軌跡的繪制法則。在授課過程中，通過講解各種形式的例題，使學(xué)生充分理解并熟練掌握。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，

32、注意講清楚控制系統(tǒng)根軌跡的基本概念；5課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后P111 4-1 4-4教案4-21主要內(nèi)容：1） 繪制系統(tǒng)根軌跡基本法則續(xù);2） 控制系統(tǒng)的根軌跡分析2講授方法及講授重點(diǎn)：本講繼續(xù)介紹根軌跡的基本繪制法則，通過控制系統(tǒng)根軌跡繪制的實(shí)例使學(xué)生掌握常規(guī)根軌跡繪制的一般規(guī)律。了解閉環(huán)零、極點(diǎn)的分布和系統(tǒng)階躍響應(yīng)的定性關(guān)系及系統(tǒng)根軌跡分析的基本思路。在授課過程中，通過講解各種形式的例題，使學(xué)生熟悉概略根軌跡的繪制，掌握利用根軌跡分析方法。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，注意講清楚根軌跡分析的基本思路；5課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：

33、P111 4-7 4-8教案4-31主要內(nèi)容：1）零度根軌跡、參變量根軌跡;2）附加開環(huán)零極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響2講授方法及講授重點(diǎn)：本講介紹零度根軌跡、參變量根軌跡的繪制方法，使學(xué)生掌握零度根軌跡、參變量根軌跡繪制的一般規(guī)律。了解零度根軌跡、參變量根軌跡分析的基本思路。在授課過程中，使學(xué)生熟悉廣義根軌跡的繪制方法。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，注意講清楚根軌跡分析的基本思路；5課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：P111 4-10 第五章 頻率特性 12學(xué)時(shí)1本章的教學(xué)要求1) 掌握頻率特性的基本概念、性質(zhì)及求取方法；2) 掌握典型環(huán)節(jié)及系統(tǒng)的頻率特性圖

34、奈奎斯特(Nyquist)圖的繪制方法；3) 掌握典型環(huán)節(jié)及系統(tǒng)的對(duì)數(shù)頻率特性圖波德圖(Bode)圖的繪制方法；4) 使學(xué)生掌握頻率特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)定法。5）使學(xué)生掌握奈奎斯特（Nyquist）穩(wěn)定性判據(jù)應(yīng)用；6）掌握對(duì)數(shù)頻率穩(wěn)定性判據(jù)（Bode判據(jù)）應(yīng)用；7）掌握相對(duì)穩(wěn)定性的基本概念，相位裕量、幅值裕量Kg定義、計(jì)算、在Nyquist圖與Bode圖上的表示。2本章講授的重點(diǎn) 本章講授的重點(diǎn)是掌握頻率特性的基本概念、求取方法；奈奎斯特(Nyquist)圖的繪制方法；波德圖(Bode)圖的繪制方法;利用頻率特性分析控制系統(tǒng)。3本章的教學(xué)安排 本課程講授12個(gè)學(xué)時(shí)，安排了8個(gè)教案，實(shí)驗(yàn)2個(gè)學(xué)時(shí)。教案5

35、-11主要內(nèi)容：1） 頻率響應(yīng)和頻率特性2） 頻率特性的求取方法3） 頻率特性的表示方法2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先給出頻率響應(yīng)定義，用圖說明線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)曲線的特點(diǎn)，由此引出幅頻特性、相頻特性的概念，然后給出頻率特性的定義及數(shù)學(xué)表達(dá)式，利用圖及公式說明幅頻特性、相頻特性、實(shí)頻特性、虛頻特性的關(guān)系。在介紹頻率特性的求取方法時(shí)，首先說明頻率特性一般有三種求法：利用定義求取、根據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)來求取、通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得。在此主要說明和推導(dǎo)根據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)來求取的方法, 第三種方法后面介紹。在介紹頻率特性的表示方法時(shí)，首先說明頻率特性的表示方法主要有如下幾種：幅頻特性和相頻特性圖、幅相頻率特性圖、對(duì)

36、數(shù)頻率特性圖、對(duì)數(shù)幅相頻率特性圖、實(shí)頻特性圖和虛頻特性圖，分別簡單介紹各自特點(diǎn)，然后強(qiáng)調(diào)本章重點(diǎn)介紹幅相頻率特性(Nyquist)圖和對(duì)數(shù)頻率特性(Bode)圖。3教學(xué)手段： Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)： 在講授本講時(shí)，頻率特性概念比較抽象，同學(xué)不好理解，但此概念在本門課中又非常重要，可以聯(lián)系實(shí)際舉幾個(gè)簡單例子說明此概念。5課時(shí)安排：1學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后P158，習(xí)題5-2。7思考題：書后P158，習(xí)題5-1（單）。教案5-21主要內(nèi)容：1）頻率特性圖奈奎斯特(Nyquist)圖2）典型環(huán)節(jié)的奈奎斯特圖3）系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性的奈奎斯特圖（1）系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性的奈奎斯

37、特圖的繪制（2）系統(tǒng)的開環(huán)奈奎斯特圖的形狀特點(diǎn)2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先通過繪圖介紹Nyquist圖的形成過程及繪制方法，然后強(qiáng)調(diào)奈奎斯特圖能顯示出G(j)矢量端點(diǎn)軌跡上的頻率分布，一個(gè)圖上就表示了整個(gè)頻率域的頻率特性，同時(shí)給出了幅頻、相頻、實(shí)頻、虛頻特性信息，這對(duì)于了解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性比較直觀。在講解典型環(huán)節(jié)的奈奎斯特圖時(shí)，將比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、理想微分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)、一階微分環(huán)節(jié)、二階微分環(huán)節(jié)分別作介紹，其中重點(diǎn)介紹慣性環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)的曲線特征與參數(shù)的關(guān)系。在講解系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性的奈奎斯特圖時(shí)，重點(diǎn)介紹開環(huán)奈奎斯特圖的形狀特點(diǎn)，講授概略繪制開環(huán)奈奎斯特圖的要求和方法。3教學(xué)手

38、段： Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)： 在講授本講時(shí)，簡單說明應(yīng)用Matlab繪制控制系統(tǒng)圖形的方法，主要是說明利用計(jì)算機(jī)可以繪制很復(fù)雜的奈奎斯特圖形，但是手工繪制，僅僅可以獲得簡單、粗略的圖形。 5課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后P159,習(xí)題5-3(奈奎斯特圖) 7思考題：同學(xué)自己上機(jī)利用 Matlab繪制系統(tǒng)的奈奎斯特圖。教案5-31主要內(nèi)容：1）對(duì)數(shù)頻率特性圖波德(Bode)圖2）典型環(huán)節(jié)的波德圖3）系統(tǒng)的開環(huán)波德圖（1）系統(tǒng)的開環(huán)波德圖的繪制（2）系統(tǒng)的開環(huán)波德圖的特點(diǎn)4）最小和非最小相位系統(tǒng)2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先強(qiáng)調(diào)Bode圖是系統(tǒng)頻率特性的又一圖解法，

39、由對(duì)數(shù)幅頻特性曲線和對(duì)數(shù)相頻特性曲線共同構(gòu)成，其坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)系。在講解典型環(huán)節(jié)的波德圖時(shí)，將比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)和理想微分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)和一階微分環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)和二階微分環(huán)節(jié)分別進(jìn)行對(duì)比，分組介紹，其中重點(diǎn)介紹積分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)和振蕩環(huán)節(jié)的曲線特征。在講解系統(tǒng)的開環(huán)波德圖時(shí)，重點(diǎn)介紹開環(huán)波德圖的繪制方法、步驟，強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線和對(duì)數(shù)相頻特性曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系。介紹最小和非最小相位系統(tǒng)的概念及兩種系統(tǒng)的各自特點(diǎn)。3教學(xué)手段： Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)： 在講授本講時(shí)，應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生在熟練掌握典型環(huán)節(jié)波德圖的基礎(chǔ)上，提高對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行分析的能力。簡單說明應(yīng)用Matla

40、b繪制控制系統(tǒng)圖形的方法。5課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后P159, 習(xí)題5-3(波德圖)7思考題： 同學(xué)自己上機(jī)利用 Matlab繪制系統(tǒng)的波德圖。 教案5-41主要內(nèi)容： 奈奎斯特（Nyquist）穩(wěn)定性判據(jù)。2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先介紹代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)與頻率穩(wěn)定性判據(jù)的區(qū)別，強(qiáng)調(diào)頻率穩(wěn)定性判據(jù)是對(duì)系統(tǒng)在頻率域的穩(wěn)定性分析，該判據(jù)是用系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的Nyquist圖來判別閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的圖解法，因此是一種幾何判據(jù)。本講重點(diǎn)介紹頻率穩(wěn)定性判據(jù)的描述及其應(yīng)用。要求學(xué)生熟練掌握該判據(jù)的應(yīng)用。在授課過程中，通過講解各種形式的例題，使學(xué)生充分理解并熟練掌握。3教學(xué)手段：Po

41、werpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，注意講清楚奈奎斯特判據(jù)的基本原理及判斷穩(wěn)定性的方法是本節(jié)的難點(diǎn)。對(duì)于其原理，只要求了解奈奎斯特判據(jù)N=Z-P的來源即可，不要求推導(dǎo)。但判斷穩(wěn)定性的方法要熟練掌握。通過掌握不同型次、階次系統(tǒng)奈奎斯特圖的規(guī)律，找出起點(diǎn)、終點(diǎn)和幾個(gè)特征點(diǎn)，該方法就不難了。5課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后P159，習(xí)題5-77思考題：教案5-51主要內(nèi)容： 對(duì)數(shù)頻率穩(wěn)定性判據(jù)（Bode判據(jù)）2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)頻率穩(wěn)定性判據(jù)是由系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性來判定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過介紹Nyquist圖與Bode圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系，引出對(duì)數(shù)頻率穩(wěn)

42、定性判據(jù)（Bode判據(jù)）。本講重點(diǎn)介紹對(duì)數(shù)頻率穩(wěn)定性判據(jù)在不同情況下的描述及應(yīng)用。要求學(xué)生熟練掌握該判據(jù)的應(yīng)用方法。在授課過程中，通過講解各種形式的例題，使學(xué)生充分理解并熟練掌握。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，注意講清楚對(duì)數(shù)頻率穩(wěn)定性判據(jù)的基本原理及判斷穩(wěn)定性的方法是本節(jié)的難點(diǎn)。對(duì)于其原理，只要求了解Nyquist圖與Bode圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而由Nyquist判據(jù)推導(dǎo)出Bode判據(jù)。5課時(shí)安排： 1學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后P159，習(xí)題5-87思考題：教案5-61主要內(nèi)容： 相對(duì)穩(wěn)定性的基本概念，相位裕量、幅值裕量定義、計(jì)算、在Nyquist圖與Bo

43、de圖上的表示。2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先介紹系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性的基本概念，強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定性裕量是衡量一個(gè)閉環(huán)穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定程度的指標(biāo)，常用的有相位裕量和幅值裕量。本講重點(diǎn)介紹相位裕量和幅值裕量的計(jì)算方法以及在Nyquist圖與Bode圖上的表示。同時(shí)系統(tǒng)地分析影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素。在授課過程中，通過講解各種形式的例題，使學(xué)生充分理解并熟練掌握。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，注意講清楚相位裕量和幅值裕量的計(jì)算方法以及在Nyquist圖與Bode圖上的表示是本節(jié)的難點(diǎn)，通過例題講解使學(xué)生熟練掌握。5課時(shí)安排： 1學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后P160，習(xí)題5-1

44、07思考題：書后P160，習(xí)題5-13.教案5-71主要內(nèi)容：1） 簡介閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性。2） 頻域分析（1）確定系統(tǒng)頻率域與時(shí)間域指標(biāo)的關(guān)系；（2）最小相位系統(tǒng)頻率特性的估算；2講授方法及講授重點(diǎn)：本節(jié)首先介紹閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性在講解閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性時(shí)，簡單介紹開環(huán)頻率特性與閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性的關(guān)系，對(duì)照?qǐng)D形簡單介紹用等幅值軌跡(等M圓圖)、等相角軌跡(等N圓圖)繪制閉環(huán)頻率特性圖的方法，重點(diǎn)說明閉環(huán)頻率特性的性能指標(biāo)：諧振峰值Mr和諧振頻率r、截止頻率b和截止帶寬等頻率域性能指標(biāo)。其次介紹頻率域與時(shí)間域指標(biāo)的關(guān)系，最小相位系統(tǒng)性能指標(biāo)的估算。3教學(xué)手段： Powerpoint課件與黑板

45、講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)： 在講授本講時(shí)，應(yīng)對(duì)照?qǐng)D形簡介本講內(nèi)容，便于同學(xué)接受。5課時(shí)安排：1學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后P159, 習(xí)題5-57思考題： 教案5-81主要內(nèi)容：習(xí)題課2講授方法及講授重點(diǎn)：本節(jié)首先小結(jié)頻率特性其次舉例。3教學(xué)手段： Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)： 在講授本講時(shí)，應(yīng)對(duì)照?qǐng)D形簡介本講內(nèi)容，便于同學(xué)接受。5課時(shí)安排：2學(xué)時(shí)。第六章 控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計(jì) 8學(xué)時(shí)1本章的教學(xué)要求1）使學(xué)生了解控制系統(tǒng)校正的目的，校正的方法與分類；2）使學(xué)生掌握常用校正裝置及其特性；3）掌握頻域法串聯(lián)校正方法和作用；4）介紹反饋校正方法和作用；5）控制系統(tǒng)校正舉例。2本章講授

46、的重點(diǎn) 本章講授的重點(diǎn)是校正的目的，系統(tǒng)中串聯(lián)相位超前校正、相位滯后校正的方法和作用。3本章的教學(xué)安排 本課程講授8個(gè)學(xué)時(shí)，安排了3個(gè)教案。實(shí)驗(yàn)2個(gè)學(xué)時(shí)。教案6-11主要內(nèi)容：1）校正的目的，校正的方法與分類2）常用校正裝置及其特性2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先講明校正的目的、校正的方法，說明常用的校正方法有以下兩種方法，頻率校正法與根軌跡校正法。在介紹校正裝置分類時(shí)，說明依考慮問題的角度不同，有多種分類結(jié)果，按其在系統(tǒng)內(nèi)的聯(lián)接方式不同可分為串聯(lián)校正與并聯(lián)校正；按實(shí)現(xiàn)校正作用的裝置來分，可分為電氣的、機(jī)械的、液壓的氣動(dòng)的等，對(duì)電氣校正環(huán)節(jié)來說又可分為有源校正與無源校正等。在講授常用校正裝置及其

47、特性時(shí)，首先介紹分別介紹比例調(diào)節(jié)器(P調(diào)節(jié)器)，積分調(diào)節(jié)器(I調(diào)節(jié)器)，微分調(diào)節(jié)器(D調(diào)節(jié)器)，比例微分調(diào)節(jié)器(PD調(diào)節(jié)器)，比例積分調(diào)節(jié)器(PI調(diào)節(jié)器)，比例積分微分調(diào)節(jié)器(PID調(diào)節(jié)器)各自的特點(diǎn)和作用。其次介紹常用電網(wǎng)絡(luò)中無源校正裝置，重點(diǎn)說明相位超前校正環(huán)節(jié)、相位滯后校正環(huán)節(jié)串聯(lián)到系統(tǒng)中的作用。簡單介紹有源校正裝置。 3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)介紹相位超前校正環(huán)節(jié)、相位滯后校正環(huán)節(jié)的特點(diǎn)和作用。5課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6作業(yè)： 書后P201, 習(xí)題6-2。7思考題：書后P202, 習(xí)題6-3。教案6-21主要內(nèi)容：本講主要介紹頻

48、率校正法串聯(lián)校正。通過串聯(lián)相位超前校正舉例、串聯(lián)相位滯后校正舉例，說明串聯(lián)校正的應(yīng)用。2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先簡要介紹串聯(lián)校正概念。在講授串聯(lián)校正時(shí)，通過系統(tǒng)中串聯(lián)相位超前校正、介紹控制系統(tǒng)中采用串聯(lián)校正的方法和步驟。此部分重點(diǎn)介紹串聯(lián)相位超前校正、串聯(lián)相位滯后實(shí)例。然后介紹反饋校正的概念，反饋的特點(diǎn)和作用。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合，以板書為主。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)說明串聯(lián)相位超前校正的方法和作用，應(yīng)把概念講清楚。5課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后P202， 習(xí)題6-6, 習(xí)題6-7。教案6-31主要內(nèi)容：本講主要介紹根軌跡校正方法、實(shí)例。2講授方

49、法及講授重點(diǎn)： 通過串聯(lián)相位超前校正舉例、串聯(lián)相位滯后校正舉例，說明串聯(lián)校正在根軌跡法中的應(yīng)用。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合，以板書為主。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)把概念、例題講清楚。5課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后P202， 習(xí)題6-4。第七章 非線性系統(tǒng) 8學(xué)時(shí)1本章的教學(xué)要求1) 正確理解相平面圖的基本概念;2) 熟練掌握線性二階系統(tǒng)的典型相平面圖及其特征;3) 會(huì)畫出非線性系統(tǒng)工程的典型相平面圖;4) 熟練掌握運(yùn)用相平面法分析非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的方法和步驟;5) 正確理解描述函數(shù)的基本思想和應(yīng)用條件;6) 準(zhǔn)確理解描述函數(shù)的定義、物理意義和求法，并會(huì)靈

50、活應(yīng)用;7) 熟練掌握繼電特性和死區(qū)特性等典型非線性環(huán)節(jié)的描述函數(shù);8) 熟練掌握運(yùn)用描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自振蕩的方法和步驟，并能正確計(jì)算自振蕩的振幅和頻率;2本章講授的重點(diǎn) 本章講授非線性系統(tǒng)的兩種基本分析方法：描述函數(shù)法和相平面法。描述函數(shù)法是一種頻域法，基于諧波線性化的近似分析方法。其基本思想是首先通過描述函數(shù)將非線性環(huán)節(jié)線性化，然后應(yīng)用線性系統(tǒng)的頻率法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，重點(diǎn)介紹描述函數(shù)法分析穩(wěn)定性和自振蕩的一般步驟。相平面法是分析非線性系統(tǒng)的一種時(shí)域法、圖解法，不僅可以分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自振蕩（極限環(huán)），而且可以求取系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。這種方法只運(yùn)用于二階系統(tǒng)，但由于一般高階系

51、統(tǒng)又可用二階系統(tǒng)來近似，因此相平面法也可用于高階系統(tǒng)的近似分析，重點(diǎn)介紹相平面法分析非線性系統(tǒng)的一般步驟。3本章的教學(xué)安排 本章講授8個(gè)學(xué)時(shí)，安排了3個(gè)教案、習(xí)題課。教案7-11主要內(nèi)容：典型非線性特性；非線性系統(tǒng)與線性系統(tǒng)的本質(zhì)差別；相平面概念；2講授方法及講授重點(diǎn)：由控制系統(tǒng)在不同程度上都存在著非線性。講明有些系統(tǒng)可通過在工作點(diǎn)附近線性化來處理，但當(dāng)系統(tǒng)包含有本質(zhì)非線性特性時(shí)，就不能用線性化的方法處理。本講先介紹線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)、本質(zhì)差別，引出典型非線性特性。指出非線性系統(tǒng)不滿足疊加原理。再介紹分析非線性系統(tǒng)的相平面法、描述函數(shù)法。引出相平面概念。3教學(xué)手段：Powerpoint

52、課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，注意講清楚非線性系統(tǒng)與線性系統(tǒng)的本質(zhì)差別；5課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6作業(yè)：書后p229 7-1教案7-21主要內(nèi)容：相平面法-相軌跡的繪制（傾線法）；特殊相軌跡(奇點(diǎn)與極限環(huán))；相平面分析舉例； 2講授方法及講授重點(diǎn)：相平面法是分析非線性系統(tǒng)的一種時(shí)域法、圖解法，不僅可以分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自振蕩（極限環(huán)），而且可以求取系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。這種方法只運(yùn)用于二階系統(tǒng)，但由于一般高階系統(tǒng)又可用二階系統(tǒng)來近似，因此相平面法也可用于高階系統(tǒng)的近似分析，重點(diǎn)介紹相平面法分析非線性系統(tǒng)的一般步驟。本講先介紹非線性系統(tǒng)的相平面法中相軌跡的繪制（傾線法），討論相軌跡繪制的特點(diǎn)和注意事項(xiàng)。其次介紹非線性系統(tǒng)的奇點(diǎn)與極限環(huán)及具體求法。最后進(jìn)行相平面分析舉例。3教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，注意講清楚非線性系統(tǒng)的奇點(diǎn)與極限環(huán)；5課時(shí)安排： 2