《自動(dòng)控制原理》課程教學(xué)大綱(精)

1、目動(dòng)控制原理課程教學(xué)大綱課程編碼課程名稱自動(dòng)控制原理課程英文名稱Theory of Automatic Control先修課程電路、模擬電子技術(shù)、 數(shù)字電子技術(shù)、線性 代數(shù)、復(fù)變函數(shù)與積 分變換適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化總學(xué)時(shí)：96講課學(xué)時(shí)：80實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：16上機(jī)學(xué)時(shí)：0總學(xué)分：5制訂單位信息與電氣工程學(xué)院制訂時(shí)間：2006.06一、課程性質(zhì)和目的本課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)， 要求能夠了解自動(dòng)控制的基本概念，建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析， 并掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正方法。二、課程的基本要求通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解自動(dòng)控制的

2、一般概念，掌握控制系統(tǒng)建摸方法、線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法、頻域分析法、根軌跡分析法，理解穩(wěn)定性的有關(guān)概念，掌握穩(wěn)定性判據(jù)，掌握線性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正方法，理解線性離散系統(tǒng)的分析及校正方法，了解非線性系統(tǒng)的分析方法。掌握線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析法。三、課程內(nèi)容與要求第一章 自動(dòng)控制的基本概念(2學(xué)時(shí))1、學(xué)習(xí)目的和要求通過本章學(xué)習(xí)，了解自動(dòng)控制的基本原理、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類與基本要求。2、課程內(nèi)容(1)自動(dòng)控制的基本原理與方式。(2)自動(dòng)控制系統(tǒng)分類。(3)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求。3、考核知識(shí)點(diǎn)和考核要求(1)識(shí)記：自動(dòng)控制系統(tǒng)分類、基本要求。(2)領(lǐng)會(huì)：自動(dòng)控制系統(tǒng)基本原理。第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模

3、型(8學(xué)時(shí))1、學(xué)習(xí)目的和要求通過學(xué)習(xí)，掌握控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法。2、課程內(nèi)容（ 1）控制系統(tǒng)的時(shí)域數(shù)學(xué)模型微分方程。（ 2）控制系統(tǒng)的復(fù)數(shù)域數(shù)學(xué)模型傳遞函數(shù)。（ 3）控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖與信號(hào)流圖。3、考核知識(shí)點(diǎn)和考核要求（ 1）識(shí)記：微分方程，傳遞函數(shù)的基本概念，典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。（ 2）領(lǐng)會(huì)：傳遞函數(shù)與系統(tǒng)性能的關(guān)系。（ 3） 綜合應(yīng)用：根據(jù)控制系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)繪制結(jié)構(gòu)圖和信號(hào)流圖并求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法（ 10 學(xué)時(shí)）1、學(xué)習(xí)目的和要求通過學(xué)習(xí)，了解系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的性能指標(biāo)，穩(wěn)定性及誤差有關(guān)概念，掌握一階、二階，高階系統(tǒng)的分析方法。2、課程內(nèi)容（ 1）系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)

4、的性能指標(biāo)。（ 2）一階系統(tǒng)的時(shí)域分析。（ 3）二階系統(tǒng)的時(shí)域分析。（ 4）高階系統(tǒng)的時(shí)域分析。（ 5）線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。（ 6）線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算。3、考核知識(shí)點(diǎn)和考核要求（ 1）識(shí)記：系統(tǒng)時(shí)域性能指標(biāo)、穩(wěn)定性概念，誤差定義。（ 2）領(lǐng)會(huì)：典型系統(tǒng)的時(shí)域分析，穩(wěn)定性定義及判定方法，誤差計(jì)算方法。（ 3）綜合應(yīng)用：用勞斯判據(jù)判穩(wěn)，系統(tǒng)的時(shí)域性能分析。第四章 線性系統(tǒng)的根軌跡分析法（ 6 學(xué)時(shí)）1、學(xué)習(xí)目的和要求通過學(xué)習(xí)，了解根軌跡的基本概念，掌握根軌跡繪制方法，會(huì)利用根軌跡分析系統(tǒng)性能。2、課程內(nèi)容（ 1）根軌跡的基本概念。（ 2）常規(guī)根軌跡繪制的基本法則。（ 3）利用根軌跡分析系統(tǒng)性

5、能。3、考核知識(shí)點(diǎn)和考核要求（ 1）識(shí)記：根軌跡概念，根軌跡繪制的基本法則。（ 2）領(lǐng)會(huì)：根軌跡與系統(tǒng)性能的關(guān)系。（ 3）綜合應(yīng)用：根據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)繪制根軌跡并利用根軌跡分析系統(tǒng)性能。第五章 線性系統(tǒng)的頻域分析法（ 12 學(xué)時(shí)）1、學(xué)習(xí)目的和要求通過學(xué)習(xí)，了解頻率特性的物理意義、典型環(huán)節(jié)的頻率特性、閉環(huán)系統(tǒng)頻率域性能指標(biāo)，掌握系統(tǒng)開環(huán)幅相曲線、對(duì)數(shù)頻率域特性曲線的繪制方法，掌握頻率域穩(wěn)定判據(jù)的內(nèi)容及應(yīng)用。2、課程內(nèi)容（ 1）頻率特性的概念。（ 2）典型環(huán)節(jié)與開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性。（ 3）系統(tǒng)開環(huán)幅相曲線的繪制。（ 4）開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線的繪制。（ 5）系統(tǒng)頻率域穩(wěn)定判據(jù)。（ 6）穩(wěn)定裕度。（

6、7）頻率域性能指標(biāo)。3、考核知識(shí)點(diǎn)和考核要求（ 1）識(shí)記：頻率域性能指標(biāo)，典型環(huán)節(jié)頻率特性，閉環(huán)頻率性能指標(biāo)及其與時(shí)域性能指標(biāo)的關(guān)系。（ 2）領(lǐng)會(huì)：頻率特性物理意義，系統(tǒng)頻率特性確定，穩(wěn)定判據(jù)的推導(dǎo)。（ 3）綜合應(yīng)用：分析系統(tǒng)的頻率特性，用奈氏判據(jù)判定系統(tǒng)穩(wěn)定性。第六章 線性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正（ 6 學(xué)時(shí)）1、學(xué)習(xí)目的和要求通過學(xué)習(xí)，了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟，系統(tǒng)校正的作用，常用校正裝置及其特性，掌握串聯(lián)校正、反饋校正原理、適用條件。2、課程內(nèi)容（ 1）統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題。（ 2）常用校正裝置極其特性。（ 3）串聯(lián)校正。（ 4）反饋校正。3、考核知識(shí)點(diǎn)和考核要求（ 1）識(shí)記：常用校正裝置結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)

7、設(shè)計(jì)一般步驟。（ 2）領(lǐng)會(huì)：串聯(lián)校正、反饋校正的原理及應(yīng)用。（ 3）綜合應(yīng)用：按設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。第七章 線性離散系統(tǒng)的分析與校正（10 學(xué)時(shí) ）1、學(xué)習(xí)目的和要求通過學(xué)習(xí)，了解離散系統(tǒng)的基本概念，掌握離散系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、離散系統(tǒng)穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能的分析、離散系統(tǒng)的數(shù)字校正方法。2、課程內(nèi)容（ 1）離散系統(tǒng)的基本概念。（ 3）離散系統(tǒng)的分析方法z 變換理論。（ 4）離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立。（ 5）離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算。（ 6）離散系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析。（ 7）離散系統(tǒng)的數(shù)字校正。3、考核知識(shí)點(diǎn)和考核要求（ 1）識(shí)記: 離散系統(tǒng)基本概念，離散化方法，穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差概念。（

8、2）領(lǐng)會(huì)：變換理論，數(shù)學(xué)模型的建立，穩(wěn)定性判據(jù)，系統(tǒng)校正方法。（ 3）綜合應(yīng)用：離散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及校正，判穩(wěn)。第八章 非線性系統(tǒng)分析（ 6 學(xué)時(shí)）1、學(xué)習(xí)目的和要求通過學(xué)習(xí)，了解研究非線性系統(tǒng)的意義、方法，常見非線性特性種類，掌握相平面分 析方法、描述函數(shù)法。2、課程內(nèi)容（ 1）非線性控制系統(tǒng)概述。（ 2）常見非線性特性及其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的影響。（ 3）非線性系統(tǒng)的相平面分析法。（ 4）非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)分析法。3、考核知識(shí)點(diǎn)和考核要求（ 1）識(shí)記：非線性概念，非線性系統(tǒng)設(shè)計(jì)，常見非線性特性。（ 2）領(lǐng)會(huì)：相平面法、描述函數(shù)法。第九章 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析法（ 20 學(xué)時(shí)）1、學(xué)習(xí)目的和要求通過

9、學(xué)習(xí)，了解系統(tǒng)狀態(tài)空間描述常用的基本概念，掌握線性定常系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立方法，理解可控性、可觀測(cè)性概念，掌握可控性、可觀測(cè)性判定方法，了解線性定常系統(tǒng)的反饋結(jié)構(gòu)及狀態(tài)觀測(cè)器的構(gòu)造方法，掌握李雅普諾夫穩(wěn)定性分析方法。2、課程內(nèi)容(1)狀態(tài)空間的基本概念。(2)線性系統(tǒng)的可控性與可觀測(cè)性的定義及判斷方法。(3)線性定常系統(tǒng)的線性變換。(4)線性定常系統(tǒng)的反饋結(jié)構(gòu)及狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)。(5)線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析-李雅普諾夫方法。3、考核知識(shí)點(diǎn)和考核要求(1)識(shí)記：狀態(tài)空間分析的有關(guān)概念。(2)領(lǐng)會(huì)：可控、可觀測(cè)性概念及判定方法，李雅普諾夫穩(wěn)定性分析方法。(3)綜合應(yīng)用：維狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)。四、理論教學(xué)學(xué)時(shí)分配早講課內(nèi)容學(xué)時(shí)一自動(dòng)控制的基本概念2一控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立8三線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法10四線性系統(tǒng)的根軌跡分析法6五線性系統(tǒng)的頻域分析法12六線性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正6七線性離散系統(tǒng)的分析與校正10八非線性控制系統(tǒng)分析6九線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析法20總計(jì)80五、實(shí)驗(yàn)名稱與學(xué)時(shí)安排實(shí)驗(yàn)名稱與學(xué)時(shí)安排表序 號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱學(xué)時(shí)分配序 號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱學(xué)時(shí)分配1典型環(huán)節(jié)的時(shí)域響應(yīng)26典型非線性環(huán)節(jié)22典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性分 析27二階非線性系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)23線性系統(tǒng)的根軌跡分析28狀態(tài)反饋