自動控制原理與系統(tǒng)

1、自動控制原理與系納課程教學大綱大連職業(yè)技術學院200 5年6月一、課程名稱自動控制原理與系統(tǒng)二、學分及學時4學分、64學時三、適用專業(yè)電氣自動化技術專業(yè)（高中畢業(yè)生三年制）四、教學目的本課程是電氣自動化專業(yè)必修的一門專業(yè)主干課。主要教學內容以 反饋控制理論為核心，研究控制系統(tǒng)建模方法、線性系統(tǒng)的分析與設計 方法及自動控制系統(tǒng)的工作原理、自動調節(jié)過程等內容。通過本課程的 學習，培養(yǎng)學生掌握自動控制理論、具有自動控制系統(tǒng)的安裝、調試、 運行、維護等應用能力。五、教學要求通過本課程的學習，使學生達到以下要求：明確自動控制的概念，基本控制方式及特點以及對控制系統(tǒng)性 能的基本要求；掌握自動控制系統(tǒng)數學模

2、型的建立、系統(tǒng)性能分析方法以及改 善系統(tǒng)性能的途徑；掌握直流調速系統(tǒng)的工作原理、自動調節(jié)過程及分析方法；掌握直流調速系統(tǒng)工程設計方法以及系統(tǒng)的實例分析與調試；掌握自動控制的基礎理論及對連續(xù)系統(tǒng)的定性分析和初步設計 方法，并具有運用反饋控制原理解決實際工程中的相關問題，提高分析 問題和解決問題的能力。六、教學學時數分配表章次教學內容學時數分配作業(yè)次數備注總學時數理論實踐習題第一章自動控制系統(tǒng)概述221第二章自動控制系統(tǒng)的數學模型129214第三章自動控制系統(tǒng)的時域分析法105412第四章頻率特性106222第五章自動控制系統(tǒng)的校正6421第六章直流調速系統(tǒng)181084第七章直流調速系統(tǒng)的工程設計

3、方法第七章直流調速系統(tǒng)的工程設計方法合計6442 18417合計七、理論教學內容第一章自動控制系統(tǒng)概述（2學時）內容提要：自動控制系統(tǒng)的基本概念，主要包括自動控制、自動控制系統(tǒng)、自動控制的 基本方式、自動控制系統(tǒng)的分類和對自動控制系統(tǒng)的性能要求。教學重點和難點：重點：自動控制的概念，基本控制方式及特點、對控制系統(tǒng)性能的基本要求。難點：基本控制方式。1.1自動控制系統(tǒng)的基本概念一、何謂自動控制二、常用術語1.2自動控制的基本方式（0.5學時）一、開環(huán)控制系統(tǒng)二、閉環(huán)控制系統(tǒng)1.3自動控制系統(tǒng)的組成（0.5學時）一、組成二、各種作用量三、系統(tǒng)的分析方法 1.4自動控制系統(tǒng)的分類（0.5學時）一、按

4、輸入量變化規(guī)律分類二、按系統(tǒng)傳輸信號對時間的關系分類三、按系統(tǒng)輸出量和輸入量間的關系分類四、按系統(tǒng)中的參數對時間的變化情況分類 1.5自動控制系統(tǒng)的性能指標（0.5學時）一、系統(tǒng)的穩(wěn)定性二、系統(tǒng)的動態(tài)性能指標三、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標第二章自動控制系統(tǒng)的數學模型（10學時）內容提要：傳遞函數的定義與性質，典型環(huán)節(jié)的傳遞函數，系統(tǒng)框圖的建立與變換及 傳遞函數的求取。教學重點和難點：重點：典型環(huán)節(jié)的傳遞函數，系統(tǒng)框圖的建立及系統(tǒng)傳遞函數的求取。難點：系統(tǒng)框圖的建立及系統(tǒng)傳遞函數的求取。2.1系統(tǒng)的微分方程（1學時）一、系統(tǒng)微分方程的建立二、微分方程建立舉例2.2傳遞函數（1學時）一、傳遞函數的定義二、

5、傳遞函數的一般表達式三、傳遞函數的求取四、傳遞函數的性質2.3典型環(huán)節(jié)的傳遞函數（1學時）2.4系統(tǒng)框圖（結構圖）（2學時）一、框圖的組成二、框圖的畫法2.5系統(tǒng)框圖的等效變換和化簡（2學時）一、系統(tǒng)框圖的等效變換二、系統(tǒng)框圖的化簡2.6系統(tǒng)傳遞函數的求?。?學時）一、系統(tǒng)對給定作用和擾動作用的閉環(huán)傳遞函數二、系統(tǒng)對給定作用和擾動作用的誤差傳遞函數三、多回環(huán)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數習題課（1學時）系統(tǒng)框圖的建立與變換及傳遞函數的求取。第三章 控制系統(tǒng)的時域分析法 （6學時）內容提要：系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念，從時域分析系統(tǒng)穩(wěn)定的條件、系統(tǒng)的穩(wěn)定程度；Hurwitz 代數穩(wěn)定判據，系統(tǒng)各項動態(tài)性能指標的求取，

6、穩(wěn)態(tài)誤差的概念，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差 的求取及改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的方法。教學重點和難點：重點：Hurwitz代數穩(wěn)定判據，系統(tǒng)各項性能指標的求取，穩(wěn)態(tài)誤差的計算。難點：Hurwitz代數穩(wěn)定判據，穩(wěn)態(tài)誤差的計算。一、系統(tǒng)穩(wěn)定性概念二、系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件三、Hurwitz代數穩(wěn)定判據3.2自動控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析（1學時）一、一階系統(tǒng)二、二階系統(tǒng)3.3控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析（2學時）一、系統(tǒng)誤差與穩(wěn)態(tài)誤差二、輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差三、擾動信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差習題課 （1學時）Hurwitz代數穩(wěn)定判據，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的求取方法。第四章控制系統(tǒng)的頻率特性（8學時）內容提要：頻率特性的基本概念，典型環(huán)節(jié)和自

7、動控制系統(tǒng)的Bode圖的畫法，控制系 統(tǒng)的頻域性能分析。教學重點和難點：重點：自動控制系統(tǒng)的Bode圖的畫法，控制系統(tǒng)的頻域性能分析。難點：自動控制系統(tǒng)的Bode圖的畫法。4.1頻率特性的基本概念（1學時）一、頻率特性的基本概念二、頻率特性與傳遞函數的關系三、頻率特性的表示方式4.2典型環(huán)節(jié)的Bode圖（2學時） 4.3控制系統(tǒng)的開環(huán)Bode圖的簡便畫法（2學時）一、系統(tǒng)開環(huán)對數頻率特性的簡便畫法二、最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)三、由系統(tǒng)的對數頻率特性求相應的傳遞函數4.4控制系統(tǒng)的頻域性能分析（1學時）一、系統(tǒng)穩(wěn)定性的頻域判據二、動態(tài)性能的頻域分析三、穩(wěn)態(tài)性能的頻域分析典型環(huán)節(jié)和自動控制系統(tǒng)

8、的Bode圖的畫法，控制系統(tǒng)的頻域性能分析。第五章自動控制系統(tǒng)的校正（4學時）內容提要：校正的基本概念和基本方式，串聯(lián)校正、反饋校正對系統(tǒng)性能的影響。教學重點和難點：重點：串聯(lián)校正、反饋校正對系統(tǒng)性能的影響；難點：串聯(lián)校正、反饋校正對系統(tǒng)性能的影響。5.1校正的基本概念（1學時）一、校正的基本概念二、校正的方式三、校正方式5.2串聯(lián)校正（2學時）一、三頻段對系統(tǒng)性能的影響二、串聯(lián)校正的方法三、比例一積分一微分校正5.3反饋校正（1學時）一、反饋校正的方式二、反饋校正的作用第六章 直流調速系統(tǒng)（10學時）內容提要：閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的組成，閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的工作原理、自動調節(jié)過程， 閉環(huán)直流調速系

9、統(tǒng)實例分析方法。教學重點和難點：重點：閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的工作原理、自動調節(jié)過程，閉環(huán)直流調速系統(tǒng)實 例分析方法。難點：閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的自動調節(jié)過程，閉環(huán)直流調速系統(tǒng)實例分析方法。6.1有靜差轉速負反饋有靜差直流調速系統(tǒng)（2學時）一、開環(huán)調速系統(tǒng)二、轉速負反饋有靜差直流調速系統(tǒng)6.2無靜差直流調速系統(tǒng)（1學時）一、比例一積分調節(jié)器二、無靜差的實現6.3單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的限流保護（1學時）一、限流保護環(huán)節(jié)的組成及工作原理二、帶電流截止負反饋環(huán)節(jié)的轉速負反饋調速系統(tǒng)6.4電壓負反饋和電流正反饋調速系統(tǒng)（1學時）一、電壓負反饋調速系統(tǒng)二、電壓負反饋加電流正反饋調速系統(tǒng)6.5小功率有靜差晶閘管直流調

10、速系統(tǒng)實例分析（2學時）一、系統(tǒng)結構特點和技術數據二、定性分析三、系統(tǒng)的自動調節(jié)過程6.6速度和電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)（2學時）一、閉環(huán)調速系統(tǒng)的組成二、閉環(huán)調速系統(tǒng)的工作原理三、雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的機械特性四、雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的特點6.7可逆直流調速系統(tǒng)（1學時）一、可逆直流調速電路的幾種形式二、可逆拖動的四種工作狀態(tài)三、邏輯控制的無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)第七章 自動控制系統(tǒng)的設計方法 （6學時）內容提要：典型系統(tǒng)，系統(tǒng)結構的近似處理和非典型系統(tǒng)的典型化，雙閉環(huán)直流調速系 統(tǒng)工程設計方法。教學重點與難點：重點：非典型系統(tǒng)的典型化，雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)工程設計方法。難點：雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)工程設計方法。7.

11、1典型系統(tǒng)（2學時）一、典型I型系統(tǒng)二、典型II型系統(tǒng)三、典型I型系統(tǒng)和典型II型系統(tǒng)性能指標的比較7.2系統(tǒng)結構的近似處理和非典型系統(tǒng)的典型化（2學時）一、系統(tǒng)結構的近似處理二、非典型系統(tǒng)的典型化7.3雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)工程設計舉例（2學時）一、系統(tǒng)數學模型的建立二、電流調節(jié)器設計三、速度調節(jié)器的設計八、實踐教學內容第二章自動控制系統(tǒng)的數學模型（2學時）內容提要：典型環(huán)節(jié)階躍響應的研究。教學重點和難點：重點：在自動控制原理學習機上完成各典型線性環(huán)節(jié)的模擬。難點：研究系統(tǒng)參數對典型環(huán)節(jié)階躍響應的影響。實訓一典型環(huán)節(jié)的電模擬（2學時）第三章 控制系統(tǒng)的時域分析法 （6學時）內容提要：二階系統(tǒng)階躍

12、響應的研究，控制系統(tǒng)穩(wěn)定性研究和控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差研 究。教學重點和難點：重點：研究系統(tǒng)參數對控制系統(tǒng)階躍響應曲線。難點：穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)誤差的影響。實訓二系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析（2學時）實訓三自動控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析（2學時）實訓四控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析（2學時）第四章控制系統(tǒng)的頻率特性 （2學時）內容提要：控制系統(tǒng)的頻率特性研究。教學重點和難點：重點：學習頻率特性的測試原理和頻率特性測試儀的使用方法。難點：研究參數變化對頻率特性的影響。實訓五控制系統(tǒng)的頻率特性（2學時）內容提要：控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正研究。教學重點和難點：重點：根據待校正系統(tǒng)的特點，確定串聯(lián)校正方式的選擇，校正裝置電路 的設計和參數的計算。難點：研究校正環(huán)節(jié)對系統(tǒng)性能的影響。實訓六自動控制系統(tǒng)的校正（2學時）第六章 直流調速系統(tǒng)（8學時）內容提要：品閘管一直流電動機參數和環(huán)節(jié)特性測定，帶電流截止負反饋的電壓負反 饋電流正反饋調速系統(tǒng)，帶電流截止負反饋的轉速負反饋調速系統(tǒng)，雙閉環(huán)不 可逆直流調速系統(tǒng)，邏輯無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)。教學重點和難點：重點：閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元部件的原理，直流調速系統(tǒng)的一般 調試方法及參數的整定。難點：參數變化對系統(tǒng)性能的影響，系統(tǒng)的工作過程。實訓七 有靜差轉速負反饋有靜差直流調速系統(tǒng)（2學時）實訓八 單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的限流保護（2學時