自動控制原理說課

?自動控制原理?

孫立香

機電工程系電氣教學(xué)團隊

第一頁，共23頁。說課的主要內(nèi)容課程總體設(shè)計課程的性質(zhì)、目的、地位等課程內(nèi)容設(shè)計課程主要內(nèi)容、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模單元的教學(xué)設(shè)計教學(xué)過程設(shè)計教學(xué)過程總體框架、學(xué)法與教法學(xué)習(xí)評價與考核設(shè)計改革的方向與建議第二頁，共23頁。一、課程總體設(shè)計〔一〕課程的性質(zhì)及要求：隨著消費的開展和科學(xué)技術(shù)的進步，自動控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)消費、交通運輸和國防等各個領(lǐng)域，并成為當(dāng)今最受重視的技術(shù)之一。本課程正是基于當(dāng)今高新技術(shù)的開展和高職高專教育的開展特點而設(shè)置的。是電氣自動化、機電及相關(guān)專業(yè)的核心課程之一。第三頁，共23頁。?自動控制原理?是我院電氣自動化專業(yè)〔機電系〕的一門重要的專業(yè)技術(shù)根底課，共54課時，其中理論48課時，實驗6課時。該課程?？茖哟沃饕v授經(jīng)典控制理論的時域分析法和頻域分析法、自動控制系統(tǒng)的校正等內(nèi)容。第四頁，共23頁。〔二〕課程目的為了培養(yǎng)實用性人才和配合后續(xù)課程的教學(xué)，通過本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握自動控制系統(tǒng)分析與設(shè)計等方面的根本概念，并能對控制系統(tǒng)進展定性分析、簡單定量計算和設(shè)計，同時還要求學(xué)生能利用MATLAB軟件對控制系統(tǒng)進展初步的輔助分析和設(shè)計。最終掌握研究常見控制系統(tǒng)共性的技術(shù)，培養(yǎng)應(yīng)用科學(xué)“方法論〞和系統(tǒng)的理念來解決消費甚至是生活中實際問題的才能、相關(guān)理論動手才能、綜合應(yīng)用才能、學(xué)習(xí)才能、工作才能和創(chuàng)新思維才能。第五頁，共23頁?！踩痴n程在專業(yè)教學(xué)中的作用自動控制原理是一門“理論性很強的理論〞課程，由于它是以高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、電力電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電機理論、MATLAB語言等學(xué)科和領(lǐng)域為根底，又是PLC應(yīng)用技術(shù)、計算機控制、單片機與接口技術(shù)、自動化消費線等學(xué)科的指導(dǎo)理論和理論支撐，所以它是整個專業(yè)教學(xué)中的紐帶。是學(xué)生脫離單學(xué)科束縛、擴展思維形式的有力工具。第六頁，共23頁。二、課程內(nèi)容設(shè)計〔一〕總體安排

1、重視理論教學(xué)。課堂講授中注意根本概念與根本方法的介紹、注重理論聯(lián)絡(luò)實際，結(jié)合工控領(lǐng)域中大量控制系統(tǒng)的實際工程進展分析，進步學(xué)生分析問題的才能；2、根據(jù)教學(xué)內(nèi)容適量安排習(xí)題課，組織學(xué)生開展討論，加深對知識的理解，通過對典型例題的分析，進步學(xué)生分析和解決問題的才能；第七頁，共23頁。3、充分利用學(xué)校機房、實驗室相關(guān)設(shè)備，讓學(xué)生獨立完成實驗，進步其動手才能；4、發(fā)動學(xué)生積極參加課外科技制作，如：數(shù)學(xué)建模、電子制作、機器人大賽等，綜合運用自控原理、電子技術(shù)等相關(guān)知識解決實際系統(tǒng)設(shè)計中的問題。

通過上述內(nèi)容的安排，實現(xiàn)了理論與實際、課內(nèi)與課外、傳授知識與創(chuàng)新思維才能培養(yǎng)的有機結(jié)合。第八頁，共23頁?！捕持饕虒W(xué)內(nèi)容〔根據(jù)專業(yè)教學(xué)方案、教學(xué)大綱以及職業(yè)教學(xué)特點、學(xué)生認(rèn)知特點設(shè)置〕自動控制理論和技術(shù)的開展自動控制及自動控制系統(tǒng)的相關(guān)概念自動控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模線性連續(xù)系統(tǒng)的時域、頻域分析?！卜€(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能、動態(tài)性能〕自動控制系統(tǒng)的校正第九頁，共23頁?！踩持仉y點總結(jié)1、

課程的重點是：時域中連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及頻域中連續(xù)系統(tǒng)的分析與設(shè)計。2、課程的難點是：①頻率特性與系統(tǒng)性能指標(biāo)關(guān)系的理解；

②根據(jù)給出的時域或頻域性能指標(biāo)，設(shè)計出滿足控制系統(tǒng)要求的校正裝置。第十頁，共23頁?！菜摹辰虒W(xué)單元展示——控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模〔1-2課時〕第十一頁，共23頁。什么是數(shù)學(xué)建模？一般定義：通過對實際問題的抽樣和簡化，確定變量和參數(shù)，并根據(jù)某些規(guī)律建立起變量及參數(shù)間確實定關(guān)系的數(shù)學(xué)問題，求解該數(shù)學(xué)問題，解釋驗證所得到的解，從而確定能否用于解決問題的屢次循環(huán)、不斷深化的過程。類比：小學(xué)、中學(xué)解數(shù)學(xué)、物理等應(yīng)用題舉例：室溫變化數(shù)學(xué)模型〔定性分析〕第十二頁，共23頁。分析要點：研究室溫變化的背景〔節(jié)能、新能源開發(fā)、建筑構(gòu)造、建材、取暖技術(shù)〕室溫變化=熱源釋放的熱能-室內(nèi)熱能的損失影響室溫變化的因素〔封閉室內(nèi)空氣質(zhì)量、室內(nèi)有無其他物品、墻體是否為同一材質(zhì)、外界溫度、使用的取暖手段等〕模型的分析與簡化〔抓住主要因素，合并抵消或者忽略次要因素〕第十三頁，共23頁。數(shù)學(xué)建模的步驟有哪些？模型建立：考察實際問題、列出涉及的因素和假定條件、找到它們之間的關(guān)系、把實際問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題數(shù)學(xué)解答：選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄇ蠼鈹?shù)學(xué)問題的數(shù)學(xué)解模型檢驗和結(jié)論：是否平安可靠、合理可行、符合要求，是否具有可開展性并經(jīng)得起理論檢驗?！查T捷列夫周期表、牛頓定律等〕第十四頁，共23頁。為什么要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模？數(shù)學(xué)建模在計算機相關(guān)知識中的重要性要學(xué)會將所學(xué)的數(shù)學(xué)、物理、語文等知識和實際問題結(jié)合起來，抽象成邏輯過程。數(shù)學(xué)建模與學(xué)習(xí)自動控制原理之間的關(guān)系指導(dǎo)思想、引線根本工具、重要方法解決實際問題

第十五頁，共23頁。有哪些常見的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型？構(gòu)造方框圖、信號流程圖微分方程傳遞函數(shù)頻域特性方程狀態(tài)空間方程脈沖傳遞函數(shù)第十六頁，共23頁。三、教學(xué)過程設(shè)計〔一〕總體教學(xué)過程陳述1、總—分—總〔經(jīng)歷兩次進步和飛躍，讓學(xué)生逐步增加興趣和信心〕2、理論課教學(xué)進度與實驗課教學(xué)進度合理安排〔學(xué)有所練、學(xué)后有思〕3、老師指引方向、學(xué)生自己拓展、共同討論問題第十七頁，共23頁?！捕晨傮w構(gòu)造系統(tǒng)微分方程傳遞函數(shù)頻率特性S=d/dtS=jwd/dt=jw第十八頁，共23頁?！踩辰虒W(xué)過程舉例〔仍以控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模為例〕1、復(fù)習(xí)上節(jié)課知識和相關(guān)知識點：自動控制及自動控制系統(tǒng)的概念、常見的控制系統(tǒng)如室溫控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的要素等2、本次課的主要內(nèi)容提示：數(shù)學(xué)建模的概念、方法、重要性3、舉例、提問的形式引導(dǎo)學(xué)生：4、按照前述內(nèi)容組織教學(xué)5、課后考慮：水位控制系統(tǒng)6、預(yù)習(xí)內(nèi)容：微分公式、電路根本知識、控制系統(tǒng)微分方程的建立第十九頁，共23頁。四、學(xué)習(xí)評價與考核設(shè)計學(xué)習(xí)評價：學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂提問與討論、實驗情況、作業(yè)完成質(zhì)量、上課紀(jì)律與出勤情況、思維方法等考核方式：閉卷考試考試成績占60%，平時成績占40%第二十頁，共23頁。五、改革創(chuàng)新的方向與建議將計算機控制技術(shù)、過程控制結(jié)合適當(dāng)增加實驗課時實驗室添置自動控制綜合實驗設(shè)備以詳細(xì)系統(tǒng)對象為主線和核心開展教學(xué)安排學(xué)生和老師到相關(guān)崗位實習(xí)、學(xué)習(xí)第二十一頁，共23頁。教材與參考