《自動控制原理與系統(tǒng)》課程說課課件(47頁PPT)

1、自動控制原理與系統(tǒng)課程說課 電氣與汽車工程學(xué)院 謝聰 2015.9第1頁，共47頁。Add Your Text in hereAdd Your Text in hereAdd Your Text in hereAdd Your Text in hereAdd Your Text in here 自動控制原理與系統(tǒng)課程說課 一、課程標(biāo)準二、教學(xué)資源三、教學(xué)方法與手段四、學(xué)情與學(xué)法指導(dǎo)五、教學(xué)程序設(shè)計六、課程特色與建設(shè)思路第2頁，共47頁。 本專業(yè)是培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展，掌握電氣自動化技術(shù)理論和實踐知識，具備較強專業(yè)實踐技能和實際工作能力，能從事電氣控制設(shè)備及系統(tǒng)安裝、調(diào)試、維護、設(shè)計及管理的具有

2、良好職業(yè)道德和職業(yè)發(fā)展?jié)撃艿母咚刭|(zhì)技術(shù)技能型人才。1.人才培養(yǎng)目標(biāo)一、課程標(biāo)準第3頁，共47頁。就業(yè)崗位電氣設(shè)備安裝與維修配電設(shè)備運行管理電氣產(chǎn)品的售后服務(wù)電氣工程設(shè)計電氣產(chǎn)品的開發(fā) 第4頁，共47頁。課程體系模擬電子技術(shù)應(yīng)用電路分析數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用工程數(shù)學(xué)C語言程序設(shè)計毛澤東思想工程制圖基礎(chǔ)電氣制圖CAD傳感器與檢測技術(shù)思想道德修養(yǎng)形勢與政策大學(xué)生就業(yè)與創(chuàng)業(yè)電力電子技術(shù)軍事理論計算機信息技術(shù)機器人概論工廠供電變頻器技術(shù)與應(yīng)用電機與拖動CAD與EDA過程控制儀表測量液壓與氣動技術(shù)單片機接口技術(shù)計算機控制技術(shù)人機界面高級編程語言應(yīng)用物理基礎(chǔ)高等數(shù)學(xué)英語體育工廠電氣控制設(shè)備自動控制原理系統(tǒng)PLC原

3、理及應(yīng)用單片機原理及應(yīng)用 專業(yè)選修課職業(yè)基礎(chǔ)課職業(yè)技術(shù)課公共基礎(chǔ)課第5頁，共47頁。 自動控制原理與系統(tǒng)是電氣自動化技術(shù)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的職業(yè)技術(shù)課程之一，理論性和系統(tǒng)性很強，不僅在專業(yè)課程設(shè)置中起主導(dǎo)作用，而且也是工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)的核心課程。 一、課程標(biāo)準2.課程定位第6頁，共47頁。自動控制原理與系統(tǒng)專業(yè)實踐課程基礎(chǔ)理論課程內(nèi) 容 基本概念 系統(tǒng)建模 系統(tǒng)分析 系統(tǒng)校正企業(yè)中的應(yīng)用 機電控制 過程控制運動控制 智能控制一、課程標(biāo)準第7頁，共47頁。教學(xué)計劃課程安排表職業(yè)基礎(chǔ)課1140004工程數(shù)學(xué)2.5404022.52070004C語言程序設(shè)計3.556381823.5必3021115電路

4、分析4.572601214.54021116模擬電子技術(shù)應(yīng)用4.572601224.55021117數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用4.572601224.5修小 計19.5312258544.515職業(yè)技術(shù)課10210341自動控制原理與系統(tǒng)4645410332021119PLC原理應(yīng)用348361243必3021120單片機原理及應(yīng)用348361243修40210171工廠電氣控制設(shè)備34840843小 計132081664239第8頁，共47頁。自動控制原理與系統(tǒng)電路分析數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)計算機控制技術(shù)過程控制及自動化儀表電機調(diào)速控制工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)電氣設(shè)備維修配電設(shè)備管理電氣工程設(shè)計電氣產(chǎn)品開發(fā)核心工作

5、崗位與前導(dǎo)后續(xù)課程的關(guān)系：一、課程標(biāo)準模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)大學(xué)物理高等數(shù)學(xué)第9頁，共47頁。以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點，以工作過程為導(dǎo)向?qū)W生教師企業(yè)學(xué)生教師企業(yè)知識掌握 技能實踐傳授知識 承擔(dān)項目加強合作 提供實踐機會一、課程標(biāo)準3.課程設(shè)計理念與思路第10頁，共47頁。 從事電氣工程的技術(shù)人員掌握自動控制理論是十分必要的。 本課程具有科學(xué)方法論的鮮明特點，研究的問題帶有普遍性，對工程實踐具有重要的指導(dǎo)意義。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生會提高分析問題、解決問題的能力，奠定堅實的理論基礎(chǔ)。 根據(jù)教學(xué)大綱的要求以及學(xué)生現(xiàn)有的實際水平，從知識、能力和素質(zhì)三個層面上，從專業(yè)人才培養(yǎng)計劃的全局出發(fā)，制定本課程的教學(xué)目標(biāo)

6、。4.課程目標(biāo)一、課程標(biāo)準第11頁，共47頁。教學(xué)內(nèi)容以反饋控制理論為核心突出控制理論的基本概念，理論和方法。引導(dǎo)學(xué)生掌握理論的基本知識和分析問題的方法。能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)知識目標(biāo)培養(yǎng)邏輯思維、歸納、概括能力。自覺運用反饋原理和系統(tǒng)的觀念分析和解決工程實際中的相關(guān)問題。充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性培養(yǎng)嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度。培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新意識。提高學(xué)生的工程設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。知識目標(biāo)知識目標(biāo)一、課程標(biāo)準第12頁，共47頁。自動控制原理 與系統(tǒng)時域分析頻域分析系統(tǒng)性能分析系統(tǒng)建模系統(tǒng)校正自動控制基本概述拉氏變換及反變換一、課程標(biāo)準5.教學(xué)內(nèi)容選取第13頁，共47頁。學(xué)習(xí)情境學(xué)時分配學(xué)時講授實驗自動

7、控制系統(tǒng)概述660拉氏變換及其應(yīng)用440自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型12102分析自動控制系統(tǒng)性能常用的方法14122自動控制系統(tǒng)的性能分析18144自動控制系統(tǒng)的校正1082總計645410自動控制原理與系統(tǒng)課程實習(xí)1周第14頁，共47頁。 課程重點：1、系統(tǒng)微分方程、傳遞函數(shù)的建立，框圖的等效變換。2、一階、二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)。3、奈氏圖，伯德圖的繪制。4、系統(tǒng)的性能分析。5、系統(tǒng)的校正。 教學(xué)難點：1、微分方程的建立。系統(tǒng)框圖的等效變換。2、線性系統(tǒng)性能指標(biāo)的計算。3、奈氏圖的繪制，奈氏判據(jù)。4伯德圖的繪制。5、系統(tǒng)串聯(lián)PID校正環(huán)節(jié)對系統(tǒng)性能的影響。 解決方案1、采用啟發(fā)式教學(xué)方法，難點內(nèi)容，

8、多舉實例，精講細練。2、借組多媒體輔助教學(xué)，改變教學(xué)表現(xiàn)形式。抽象變形象。3、充分利用 MATLAB 仿真軟件。一、課程標(biāo)準6.課程重難點第15頁，共47頁。Add Your Text in hereAdd Your Text in hereAdd Your Text in hereAdd Your Text in hereAdd Your Text in here 自動控制原理與系統(tǒng)課程說課 一、課程標(biāo)準二、教學(xué)資源三、教學(xué)方法與手段四、學(xué)情與學(xué)法指導(dǎo)五、教學(xué)程序設(shè)計六、課程特色與建設(shè)思路第16頁，共47頁。序號姓名性別專業(yè)技術(shù)職務(wù)職業(yè)資格備注1張平男副教授高級技師2于標(biāo)男副教授高級技師3陳

9、劍橋男副教授高級技師4謝聰男工程師高級技師二、教學(xué)資源1.教學(xué)團隊第17頁，共47頁。選用理由：精品教材，理論聯(lián)系實際、分析細致、通俗易懂和切合實用。2.教材和教學(xué)參考資料二、教學(xué)資源第18頁，共47頁。 3. 參考資料 自動控制系統(tǒng) 工作原理、性能分析與系統(tǒng)調(diào)試 . 孔凡才主編. 北京：機械工業(yè)出版社，2003 自動控制原理（第五版）.胡壽松. 北京:科學(xué)出版社， 2007 自動控制原理（第二版）. 陳鐵牛. 北京:機械工業(yè)出版 社, 2015 電力拖動自動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)（第三版）. 陳伯時. 北京：機械工業(yè)出版社. 2003二、教學(xué)資源第19頁，共47頁。 授課計劃 實驗指導(dǎo)書 課后

10、習(xí)題解答 教學(xué)錄像 教學(xué)資源庫 試卷庫 課程標(biāo)準電子課件課堂教案實驗報告實訓(xùn)指導(dǎo)書實訓(xùn)報告二、教學(xué)資源4.其他教學(xué)資料第20頁，共47頁。1）http:/zdkz/ 5.網(wǎng)絡(luò)資源二、教學(xué)資源第21頁，共47頁。2）/jpkc2005/03/index.asp二、教學(xué)資源5.網(wǎng)絡(luò)資源5.網(wǎng)絡(luò)資源第22頁，共47頁。3）/ftp/二、教學(xué)資源5.網(wǎng)絡(luò)資源第23頁，共47頁。自動控制原理實驗箱12套MATLAB仿真實驗室校 內(nèi) 實 訓(xùn) 設(shè) 備 與 實 訓(xùn) 環(huán) 境二、教學(xué)資源6.實踐教學(xué)條件第24頁，共47頁。THSSC-2型控制理論實驗箱第25頁，共47頁。Add Your Text in here

11、Add Your Text in hereAdd Your Text in hereAdd Your Text in hereAdd Your Text in here 自動控制原理與系統(tǒng)課程說課 一、課程標(biāo)準二、教學(xué)資源三、教學(xué)方法與手段四、學(xué)情與學(xué)法指導(dǎo)五、教學(xué)程序設(shè)計六、課程特色與建設(shè)思路第26頁，共47頁。教學(xué)方法項目教學(xué)法 實驗實訓(xùn) 教學(xué)法 板書與多媒體相結(jié)合 案例討論法 講授分析法 任務(wù)驅(qū)動法 三、教學(xué)方法與手段1.多種教學(xué)方法的應(yīng)用第27頁，共47頁。舉例分析：板書與多媒體相結(jié)合 第二章、第三章 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模 大量的數(shù)學(xué)計算與公式 推導(dǎo)，適宜使用板書教 學(xué)。第28頁，共47頁。

12、舉例分析：板書與多媒體相結(jié)合 第五章，第六章 系統(tǒng)的分析與校正 主要是系統(tǒng)的性能分析與校正前后的性能比較，用 文字板書難以講清，這時用圖像，動畫來描述一目了然。 尤其是多媒體仿真實驗的教學(xué)效果十分明顯。 PID校正前 PID校正后 （注意：時間軸為校正前的1/5)第29頁，共47頁。舉例分析：案例分析法 本課程在第一章講閉環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成時，由于學(xué)生是第一次接觸自控系統(tǒng)，沒有物理模型的概念。 在教學(xué)中，采用案例分析法，用兩個典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子，幫助初步建立起閉環(huán)控制系統(tǒng)的概念。 然后再用歸納的思想推導(dǎo)出閉環(huán)系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)組成。 電爐箱恒溫控制系統(tǒng) 水位控制系統(tǒng)第30頁，共47頁。舉例分析

13、：案例分析法 電爐箱恒溫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 水位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖自動閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖第31頁，共47頁。設(shè)計一個控制系統(tǒng)大項目貫穿整個教學(xué)過程。開放學(xué)習(xí)情境，追求學(xué)習(xí)實效多媒體技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)的充分應(yīng)用改革考核方式2.教學(xué)模式的設(shè)計與創(chuàng)新三、教學(xué)方法與手段第32頁，共47頁。 平時考核（30%） 平時成績（10%） 實驗成績（20%）期終考試（70%） 采用閉卷考試建立課程試題庫，試卷庫。3.課程考核與評價三、教學(xué)方法與手段第33頁，共47頁。Add Your Text in hereAdd Your Text in hereAdd Your Text in hereAdd Your Text i

14、n hereAdd Your Text in here 自動控制原理與系統(tǒng)課程說課 一、課程標(biāo)準二、教學(xué)資源三、教學(xué)方法與手段四、學(xué)情與學(xué)法指導(dǎo)五、教學(xué)程序設(shè)計六、課程特色與建設(shè)思路第34頁，共47頁。學(xué)生有一定的電氣理論知識基礎(chǔ)，但綜合知識水平比較低，數(shù)理基礎(chǔ)薄弱。熱情較高，思想活躍，實踐動手能力較強，理論課程學(xué)習(xí)的主觀能動性有待提高。 1. 學(xué)情分析四、學(xué)情與學(xué)法指導(dǎo)第35頁，共47頁。教法教法采用仿真教學(xué)項目引導(dǎo)任務(wù)驅(qū)動倡導(dǎo)以問題為中心的教學(xué)方式規(guī)范操作總結(jié)匯報學(xué)法勤于實踐觀察思考小組討論勤于探究四、學(xué)情與學(xué)法指導(dǎo)2. 教法與學(xué)法指導(dǎo)小班化教學(xué)學(xué)生探究為主教師講授為輔啟發(fā)式教學(xué)第36頁，

15、共47頁。Add Your Text in hereAdd Your Text in hereAdd Your Text in hereAdd Your Text in hereAdd Your Text in here 自動控制原理與系統(tǒng)課程說課 一、課程標(biāo)準二、教學(xué)資源三、教學(xué)方法與手段四、學(xué)情與學(xué)法指導(dǎo)五、教學(xué)程序設(shè)計六、課程特色與建設(shè)思路第37頁，共47頁。授課之前布置任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生做好預(yù)習(xí) 授課之初明確目標(biāo)告誡學(xué)生認真聽講教學(xué)過程概念為先注重方法獲得知識師生互動不可或缺解惑釋疑教學(xué)相長舉例應(yīng)用加深理解教學(xué)內(nèi)容及時總結(jié)操作仿真實驗，驗證學(xué)習(xí)內(nèi)容，及時反饋修正。常規(guī)的課堂教學(xué)程序模式五步一

16、反饋五、教學(xué)程序設(shè)計第38頁，共47頁。以伯德判據(jù)為一個教學(xué)單元為例，設(shè)計教學(xué)過程1.明確目標(biāo)任務(wù) 本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)： （1）伯德判據(jù)的定義 （2）伯德判據(jù)的適用條件 什么是伯德判據(jù)？ （3）相位穩(wěn)定裕量的定義 （4）穿越頻率的計算 （5）相位穩(wěn)定裕量的計算 怎么用伯德判據(jù)？ （6）系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷 （7）舉例與檢驗第39頁，共47頁。以伯德判據(jù)為一個教學(xué)單元為例，設(shè)計教學(xué)過程2、講授伯德判據(jù)及相位裕量 對數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)可表達為:若系統(tǒng)開環(huán)是穩(wěn)定的，則閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是：當(dāng) 線過0dB線時， 在-線上方。a)奈氏判據(jù) b)對數(shù)頻率判據(jù) 第40頁，共47頁。以伯德判據(jù)為一個教學(xué)單元為例，設(shè)計教學(xué)過程 相位穩(wěn)定裕量 可定義為 3、求取相位穩(wěn)定裕量 用圖像法求穿越頻率 4、判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性與穩(wěn)定程度第41頁，共47頁。以伯德判據(jù)為一個教學(xué)單元為例，設(shè)計教學(xué)過程5、舉例分析如圖5-11所示的隨動系統(tǒng)的相位穩(wěn)定裕量。 第42頁，共47頁。以伯德判據(jù)為一個教學(xué)單元為例，設(shè)計教學(xué)過程該系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性 ：第43頁，共47頁。以伯德判據(jù)為一個教學(xué)單元為例，設(shè)計教學(xué)過程6、系統(tǒng)仿真 檢驗： 所示的波形，系統(tǒng)為不穩(wěn)定的發(fā)散狀況。 所示的波形，系統(tǒng)為不穩(wěn)定的發(fā)散狀況。 第44頁，共47頁。Add Y