自动控制原理教学大纲胡寿松.doc

自动控制原理课程教学大纲 ◆层次：? 本科 ? 专科 ◆课程英文名称： Automatical control principle ◆课程类别：本科选 ? 通识必修 ? 通识选修 ? 专业必修 ? 专业选修 专科选 ? 公共必修 ? 公共选修 ? 职业技术必修 ? 职业技术选修 ◆适用专业：自动化 ◆配套教学计划：2011级教学计划 ◆开课系部：自动化系 ◆学分：5 ◆学时：80 其中：实验（实践）学时：10 ；课外学时：0 ◆执笔人：张海燕 教研室审核人：张海燕 系部审核人： 一、课程性质和教学目标 《自动控制原理》是自动化专业的一门必修课，通过本课程的学习，使学生掌握自动控制的基本原理和概念，并具备对自动控制系统进行分析，计算，实验的初步能力，为专业课的学习和参加控制工程实践提供必要的理论基础。 通过对本课程的学习，要求学生掌握自动控制的基本理论和基本分析方法，能应用控制理论对自动控制系统进行性能分析，能对系统进行校正和提出改善系统性能的途径和方法，具体要求如下： 掌握常规控制器和自动控制系统的组成及其相互关系。 了解对自动控制系统的性能要求及分析系统性能的方法。 掌握用传递函数，方框图，信号流图及状态空间描述建立系统数学模型的方法。 掌握常规控制器的基本控制规律、动态特性和对控制系统的作用。 掌握对控制系统进行分析和综合的方法：时域分析法、频域分析法、根轨迹法及状态空间分析法。 初步掌握控制系统的校正和设计方法，为解决实际问题打好基础。 掌握脉冲传递函数的概念，了解离散控制系统的一般分析方法。 初步了解非线性系统的基本知识。 二、本课程与其他课程的联系与分工 本课程在自动化专业教学计划中被列为专业基础课,本课程以工程数学、电路、电机拖动等为前序课程,也是过程控制系统等课程必需的理论基础，因此本课程的学习对全面掌握各门专业课程起着重要的作用。本课程的重点是第三、第四、第五章章，次重点是第一、第二章，一般章节为六章。 三、教学内容和教学方式 第一章 自动控制的一般概念（4学时） （一）教学要求 （1）明确什么是自动控制；正确理解被控对象、被控量、控制装置和自控系统等概念； （2）正确理解三种控制方式，特别是闭环控制； （3）初步掌握由系统工作原理画方框图的方法，并能正确判别系统的控制方式； （4）明确系统常用的分类方式，掌握各类别的含义和信息特征，特别是按数学模型分类的方式； （5）明确对自控系统的基本要求，正确理解三大性能指标的含义。 （二）重点和难点 重点：掌握线性与非线性系统的分类，特别是对线性系统的定义、性质、判别方法要准确理解。 难点：线性系统的准确理解。 （三）教学方式 本章采用课堂讲授、多媒体教学相结合的教学形式。 （四）教学内容 1-1 自动控制的基本原理与方式1-2 自动控制系统示例1-3 自动控制系统的分类1-4 对自动控制系统的基本要求1-5 自动控制系统的分析与设计工具 第二章 控制系统的数学模型（14学时） （一）教学要求 （1）正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、动态模型、静态模型、输入变量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握，掌握动态微分方程建立的一般方法； （2）掌握运用拉氏变换解微分方程的方法，并对解的结构、运动模态与特征根的关系、零输入响应有清楚的理解； （3）正确理解传递函数的定义、性质和意义，特别对传递函数微观结构的分析要准确掌握； （4）正确理解由传递函数派生出来的系统的开环传递函数、闭环传递函数、前向通道传递函数的定义，并对重要传递函数如：控制输入下闭环传递函数、扰动输入下闭环传递函数、误差传递函数、典型环节传递函数，能够熟练掌握。 （5）掌握系统结构图和信号流图两种数学图形的定义和组成方法，熟练掌握等效变换代数法则，简化图形结构，并能用梅逊公式求系统传递函数。 （二）重点和难点 重点： （1）控制系统数学模型的建立方法； （2）理解微分方程、传递函数、结构图、信号流图的概念以及它们之间的转换关系。 难点：建立控制系统四种数学模型。 （三）教学方式 说明采用课堂讲授、多媒体教学相结合的教学形式。 （四）教学内容 2-1 控制系统的时域数学模型2-2 控制系统的复数域数学模型2-3 控制系统的结构图与信号流图2-4 控制系统建模实例 实验1典型环节及其阶跃响应 实验内容：典型环节及其阶跃响应 教学要求：两人一机，要求学习构成典型环节的模拟电路，了解电路参数对环节特性的影响；掌握控制系统时域性能指标的测量方法；掌握模拟实验的基本原理和一般方法；由典型环节的阶跃响应曲线求取其传递函数。 第三章 线性系统的时域分