《自动控制原理》课程介绍与教学大纲.docx

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1、自动控制原理课程简介课程编号：04194003课程名称：中文/英文 自动控制原理/ （Principle of Automatic Control） 学分：4学时：64 （实验：6上机： 课外实践： ）适用专业：自动化、测控技术与仪器和电气工程及其自动化等 建议修读学期：5开课单位：电气与信息工程学院自动化系 课程负责人：先修课程：高等数学、大学物理、复变函数与积分变换、电路理论、模拟电子技术、数字电子、电机拖动 基础考核方式与成绩评定标准：考试百分制评定（期末考试卷面成绩占70%,平时成绩占30%） 教材与主要参考书目：夏德铃.自动控制理论.北京：机械工业出版社,2000.胡寿松.自动控制原

2、理（第六版）.北京：科学出版社,2013黄家英.自动控制原理（第二版）.高等教育出版社,2010. 内容概述：中文：自动控制原理主要介绍自动控制系统的基本概念，讨论反馈控制系统的基本原理与基本方法。针对线 性连续系统，首先建立控制系统的数学模型；在数学模型的基础上，分别应用时域法、根轨迹法和频率特 性法分析控制系统的稳、准、快等控制性能；针对不满足性能指标的系统，介绍控制系统设计的基本方法。 最后在线性连续系统的分析与设计方法的基础上，讨论非线性系统和采样控制系统的一般基础。英文：Principle of Automatic Control mainly focuses on the basi

3、c concepts, the basic principles and methods of feedback control systems. For linear continuous systems, the mathematical models are firstly established; then on the foundation of the mathematical models, the performances of control systems such as stability, accuracy and rapidity are analyzed in ti

4、me domain and frequency domain as well as by root locus; also, the basic designing methods for systems with unsatisfactory performances are elaborated. Finally, based on the analysis and design methods of linear continuous systems, the basics of nonlinear systems and sampled-data control systems are

5、 introduced. 自动控制原理教学大纲课程编号：04194003课程名称：中文/英文 自动控制原理/ （Principle of Automatic Control）学分：4学时：64 （实验：6上机：课外实践：）适用专业：自动化、测控技术与仪器和电气工程及其自动化等建议修读学期：5开课单位：电气与信息工程学院自动化系课程负责人：先修课程：高等数学、大学物理、复变函数与积分变换、电路理论、模拟电子技术、数字电子、电机拖动 基础一、课程性质、目的与任务课程性质：自动控制原理是自动化学科的一门重要的学科基础课、必修课，是自动化、测控技术与仪 器、电气工程及其自动化等专业的主干核心课程，以理

6、论教学为主，适当配合实验课程。教学目的：学习反馈控制系统的基本理论及基本方法。教学任务：使学生掌握自动控制系统的基本概念和自动控制系统分析、设计（校正）的基本方法，初步 掌握系统实验技能，为后续课程（现代控制理论，计算机控制系统，工业过程控制等）的学习提供所应用 的系统分析、设计的基本理论和基本方法，掌握必要的基本技能，为进一步深造打下必要的理论基础。（对应毕业要求：1.5、2.2、2.4、3.1、5.3）二、教学内容及学时分配本课程总学时数为64学时，其中理论教学为58学时，实验教学为6学时。主要的理论教学内容包括：建立控制系统数学模型；控制系统时域法分析；根轨迹分析；频率特性法 分析；用频

7、率特性法设计控制系统；非线性系统分析；采样控制系统的分析。实验内容主要包括：典型环节模拟，典型系统模拟，控制系统的串联校正研究等。具体内容及学时安排等如下表所示：课程内容教学 要求重点 （）难点（）学时 安排实验学时上机学时备注第一章绪论介绍控制系统分析与设计的一般知识C2讲授第二章数学模型时域描述、传递函数讨论传递函数的定义及表示A2讲授线性化、典型环节非线性环节的的线性化，典型环节及 其传递函数B2讲授方框图传递函数的方框图表示A2讲授信号流图传递函数的信号流图表不，用梅逊公式求传递 函数A2讲授第三章时域响应典型输入、时域响应典型输入信号及表示，典型时域响 应B2讲授稳定性分析稳定性定义

8、、代数稳定判据劳斯判据A2讲授稳态误差计算用不同的方法计算稳态误差，减小和消除 稳态误差的方法A2讲授暂态响应求取 求取系统的时域暂态响应C2讲授习题分析用习题说明控制系统时域分析的步骤和方法AA2习题 分析第四章根轨迹法概念、法则、方法 讨论绘制根轨迹的概念、法则与方法B2讲授绘制示例用例题说明根轨迹的绘制A2讲授根轨迹法分析、设计与应用讨论根轨迹在分析和设计系 统中的应用CA2讲授第五章频率特性法典型环节频率特性绘制典型环节频率特性A2讲授开环频率特性讨论开环频率特性的绘制方法与技巧A2讲授乃氏判据重点分析乃氏稳定判据及其变化A2讲授波特图分析用波特图分析控制系统的特性B2讲授第六章控制系

9、统设计基本控制规律讨论设计控制系统的基本控制规律A2讲授PID控制系统设计及应用 设计控制系统的PID控制器A2讲授复合校正了解复合校正的基本思路与方法C2讲授习题分析用习题说明分析和设计控制系统的步骤和方 法A2习题 分析第七章非线性系统分析一般分析介绍非线性系统分析的一般方法C2讲授描述函数法着重讨论描述函数法的基本思路及其应用A2讲授和平面分析法用和平面法分析非线性系统的特性C2讲授第八章采样控制系统采样与保持采样与保持过程的深入讨论AA2讲授Z变换与Z反变换讨论Z变换与Z反变换的定义、性质 与应用A2讲授脉冲传递函数讨论开环和闭环脉冲传递函数A2讲授稳定性与稳态误差分析分析离散系统的稳

10、定性与稳态 误差，主要区分它们与连续系统的不同B2讲授非线性、采样系统的特征比较非线性、采样系统与连续 线性系统的异同之处BA2讲授典型环节模拟熟练掌握典型环节特性的测试方法以及 相关仪器仪表的使用方法A2实验二阶系统分析熟练掌握二阶系统分析与测试的有效方 法和具体实现过程A2实验控制系统校正初步了解控制系统校正的设计原理与实 施措施BA2实验（教学基本要求：A.掌握；B.熟悉；C-了解）三、建议实验（上机）项目及学时分配实验的目的与要求通过实验，巩固和加深对课程基本内容的理解，培养学生控制系统调试和实验研究的能力。要求 初步掌握控制系统数学模拟的方法，常用实验仪器设备的正确使用方法。实验内容

11、.典型环节模拟，2学时1 .典型系统模拟，2学时.控制系统的串联校正研究，2学时四、教学方法与教学手段教学方法：理论教学主要介绍反馈控制系统的基本理论和基本方法，同时强调理论联系实际，用实践 的观点对待控制理论。采用启发式教学，引导学生发现问题，解决问题，自我提高。采用知识、能力与素 质三个不同的层次，对学生实现分级教学，以便因材施教。在课堂上采用互动式教学。教学手段：采用现代先进的多媒体技术，结合传统的黑板加粉笔的方法。五、考核方式与成绩评定标准课程考核采用百分制。课程考核成绩采用平时成绩+期终考试成绩相结合的方式，平时成绩占课程考 核成绩的30%,平时成绩考核采用考勤、作业、课堂提问、实验和报告相结合的方式；期终成绩考核采用 闭卷考试方式，期终考试成绩占课程考核成绩的70%。六、教材与主要参考书目1 .夏德铃.自动控制理论.北京：机械工业出版社,2000.2 .胡寿松.自动控制原理（第六版）,北京：科学出版社,20133 .黄家英.自动控制原理（第二版）.高等教育出版社,2010.