自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)

1、自動(dòng)控制原理與系納課程教學(xué)大綱大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院200 5年6月一、課程名稱自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)二、學(xué)分及學(xué)時(shí)4學(xué)分、64學(xué)時(shí)三、適用專業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)（高中畢業(yè)生三年制）四、教學(xué)目的本課程是電氣自動(dòng)化專業(yè)必修的一門專業(yè)主干課。主要教學(xué)內(nèi)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(shè)計(jì) 方法及自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理、自動(dòng)調(diào)節(jié)過程等內(nèi)容。通過本課程的 學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生掌握自動(dòng)控制理論、具有自動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、 運(yùn)行、維護(hù)等應(yīng)用能力。五、教學(xué)要求通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下要求：明確自動(dòng)控制的概念，基本控制方式及特點(diǎn)以及對控制系統(tǒng)性 能的基本要求；掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)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(diào)速系統(tǒng)的工作原理、自動(dòng)調(diào)節(jié)過程及分析方法；掌握直流調(diào)速系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法以及系統(tǒng)的實(shí)例分析與調(diào)試；掌握自動(dòng)控制的基礎(chǔ)理論及對連續(xù)系統(tǒng)的定性分析和初步設(shè)計(jì) 方法，并具有運(yùn)用反饋控制原理解決實(shí)際工程中的相關(guān)問題，提高分析 問題和解決問題的能力。六、教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)分配表章次教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)分配作業(yè)次數(shù)備注總學(xué)時(shí)數(shù)理論實(shí)踐習(xí)題第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)概述221第二章自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型129214第三章自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法105412第四章頻率特性106222第五章自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正6421第六章直流調(diào)速系統(tǒng)181084第七章直流調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)

3、方法第七章直流調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法合計(jì)6442 18417合計(jì)七、理論教學(xué)內(nèi)容第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)概述（2學(xué)時(shí)）內(nèi)容提要：自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念，主要包括自動(dòng)控制、自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)控制的 基本方式、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類和對自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：自動(dòng)控制的概念，基本控制方式及特點(diǎn)、對控制系統(tǒng)性能的基本要求。難點(diǎn)：基本控制方式。1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念一、何謂自動(dòng)控制二、常用術(shù)語1.2自動(dòng)控制的基本方式（0.5學(xué)時(shí)）一、開環(huán)控制系統(tǒng)二、閉環(huán)控制系統(tǒng)1.3自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（0.5學(xué)時(shí)）一、組成二、各種作用量三、系統(tǒng)的分析方法 1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類（0.5學(xué)時(shí)）一、按

4、輸入量變化規(guī)律分類二、按系統(tǒng)傳輸信號對時(shí)間的關(guān)系分類三、按系統(tǒng)輸出量和輸入量間的關(guān)系分類四、按系統(tǒng)中的參數(shù)對時(shí)間的變化情況分類 1.5自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)（0.5學(xué)時(shí)）一、系統(tǒng)的穩(wěn)定性二、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)三、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)第二章自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（10學(xué)時(shí)）內(nèi)容提要：傳遞函數(shù)的定義與性質(zhì)，典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，系統(tǒng)框圖的建立與變換及 傳遞函數(shù)的求取。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，系統(tǒng)框圖的建立及系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求取。難點(diǎn)：系統(tǒng)框圖的建立及系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求取。2.1系統(tǒng)的微分方程（1學(xué)時(shí)）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(shù)（1學(xué)時(shí)）一、傳遞函數(shù)的定義二、

5、傳遞函數(shù)的一般表達(dá)式三、傳遞函數(shù)的求取四、傳遞函數(shù)的性質(zhì)2.3典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)（1學(xué)時(shí)）2.4系統(tǒng)框圖（結(jié)構(gòu)圖）（2學(xué)時(shí)）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(xué)時(shí)）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(shù)的求取（2學(xué)時(shí)）一、系統(tǒng)對給定作用和擾動(dòng)作用的閉環(huán)傳遞函數(shù)二、系統(tǒng)對給定作用和擾動(dòng)作用的誤差傳遞函數(shù)三、多回環(huán)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)習(xí)題課（1學(xué)時(shí)）系統(tǒng)框圖的建立與變換及傳遞函數(shù)的求取。第三章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法 （6學(xué)時(shí)）內(nèi)容提要：系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念，從時(shí)域分析系統(tǒng)穩(wěn)定的條件、系統(tǒng)的穩(wěn)定程度；Hurwitz 代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，系統(tǒng)各項(xiàng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)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(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：Hurwitz代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)的求取，穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算。難點(diǎn)：Hurwitz代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)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(shù)穩(wěn)定判據(jù)3.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析（1學(xué)時(shí)）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(xué)時(shí)）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(dòng)信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差習(xí)題課 （1學(xué)時(shí)）Hurwitz代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，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(xué)時(shí)）內(nèi)容提要：頻率特性的基本概念，典型環(huán)節(jié)和自

7、動(dòng)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(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：自動(dòng)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(diǎn)：自動(dòng)控制系統(tǒng)的Bode圖的畫法。4.1頻率特性的基本概念（1學(xué)時(shí)）一、頻率特性的基本概念二、頻率特性與傳遞函數(shù)的關(guān)系三、頻率特性的表示方式4.2典型環(huán)節(jié)的Bode圖（2學(xué)時(shí)） 4.3控制系統(tǒng)的開環(huán)Bode圖的簡便畫法（2學(xué)時(shí)）一、系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)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(shù)頻率特性求相應(yīng)的傳遞函數(shù)4.4控制系統(tǒng)的頻域性能分析（1學(xué)時(shí)）一、系統(tǒng)穩(wěn)定性的頻域判據(jù)二、動(dòng)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(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)的校正（4學(xué)時(shí)）內(nèi)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(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：串聯(lián)校正、反饋校正對系統(tǒng)性能的影響；難點(diǎn)：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(xué)時(shí)）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(xué)時(shí)）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(xué)時(shí)）一、反饋校正的方式二、反饋校正的作用第六章 直流調(diào)速系統(tǒng)（10學(xué)時(shí)）內(nèi)容提要：閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成，閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理、自動(dòng)調(diào)節(jié)過程， 閉環(huán)直流調(diào)速系

9、統(tǒng)實(shí)例分析方法。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理、自動(dòng)調(diào)節(jié)過程，閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí) 例分析方法。難點(diǎn)：閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)過程，閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例分析方法。6.1有靜差轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）一、開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)二、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)6.2無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)（1學(xué)時(shí)）一、比例一積分調(diào)節(jié)器二、無靜差的實(shí)現(xiàn)6.3單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)（1學(xué)時(shí)）一、限流保護(hù)環(huán)節(jié)的組成及工作原理二、帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)6.4電壓負(fù)反饋和電流正反饋調(diào)速系統(tǒng)（1學(xué)時(shí)）一、電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)二、電壓負(fù)反饋加電流正反饋調(diào)速系統(tǒng)6.5小功率有靜差晶閘管直流調(diào)

10、速系統(tǒng)實(shí)例分析（2學(xué)時(shí)）一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)數(shù)據(jù)二、定性分析三、系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)過程6.6速度和電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）一、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成二、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理三、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性四、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)6.7可逆直流調(diào)速系統(tǒng)（1學(xué)時(shí)）一、可逆直流調(diào)速電路的幾種形式二、可逆拖動(dòng)的四種工作狀態(tài)三、邏輯控制的無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)第七章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 （6學(xué)時(shí)）內(nèi)容提要：典型系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的近似處理和非典型系統(tǒng)的典型化，雙閉環(huán)直流調(diào)速系 統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：非典型系統(tǒng)的典型化，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法。難點(diǎn)：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法。7.

11、1典型系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）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(biāo)的比較7.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的近似處理和非典型系統(tǒng)的典型化（2學(xué)時(shí)）一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(diào)速系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)舉例（2學(xué)時(shí)）一、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立二、電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)三、速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)八、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容第二章自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（2學(xué)時(shí)）內(nèi)容提要：典型環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)的研究。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：在自動(dòng)控制原理學(xué)習(xí)機(jī)上完成各典型線性環(huán)節(jié)的模擬。難點(diǎn)：研究系統(tǒng)參數(shù)對典型環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)的影響。實(shí)訓(xùn)一典型環(huán)節(jié)的電模擬（2學(xué)時(shí)）第三章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法 （6學(xué)時(shí)）內(nèi)容提要：二階系統(tǒng)階躍

12、響應(yīng)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(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：研究系統(tǒng)參數(shù)對控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線。難點(diǎn)：穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)誤差的影響。實(shí)訓(xùn)二系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析（2學(xué)時(shí)）實(shí)訓(xùn)三自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析（2學(xué)時(shí)）實(shí)訓(xùn)四控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析（2學(xué)時(shí)）第四章控制系統(tǒng)的頻率特性 （2學(xué)時(shí)）內(nèi)容提要：控制系統(tǒng)的頻率特性研究。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：學(xué)習(xí)頻率特性的測試原理和頻率特性測試儀的使用方法。難點(diǎn)：研究參數(shù)變化對頻率特性的影響。實(shí)訓(xùn)五控制系統(tǒng)的頻率特性（2學(xué)時(shí)）內(nèi)容提要：控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正研究。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：根據(jù)待校正系統(tǒng)的特點(diǎn)，確定串聯(lián)校正方式的選擇，校正裝置電路 的設(shè)計(jì)和參數(shù)的計(jì)算。難點(diǎn)：研究校正環(huán)節(jié)對系統(tǒng)性能的影響。實(shí)訓(xùn)六自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正（2學(xué)時(shí)）第六章 直流調(diào)速系統(tǒng)（8學(xué)時(shí)）內(nèi)容提要：品閘管一直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性測定，帶電流截止負(fù)反饋的電壓負(fù)反 饋電流正反饋調(diào)速系統(tǒng)，帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)，雙閉環(huán)不 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)，邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元部件的原理，直流調(diào)速系統(tǒng)的一般 調(diào)試方法及參數(shù)的整定。難點(diǎn)：參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響，系統(tǒng)的工作過程。實(shí)訓(xùn)七 有靜差轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）實(shí)訓(xùn)八 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)（2學(xué)時(shí)