自动控制原理课程授课计划教案.pdf
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1、 自动控制原理授课计划教案 授课班级 总 课 时 96 已完成课时数 60 本学期课时数 96 本学期理论时数 64 本学期实训时数 作业数量 每个班 6 次 平时测验 2 每个班 次 课程类型 必 修 课 校级公共课;专业基础课;专业课 选 修 课 限选课;任选课 课程评价方式 考试 ;考查 本课程主要教学内容安排表 序号 教 学 主 要 章 节 或 模 块 学 时 1 自动控制的一般概念 4 2 自动控制系统的数学模型 14 3 时域分析法 18 4 根轨迹法 18 5 频率域方法 16 控制系统的校正 16 采用教材及教学大纲情况表 基本教材 教材名称 自动控制原理 主编 教材类型 规划
2、教材 自编教材 其 它 出 版 社 参考教材 教材名称 主编 教材类型 规划教材 自编教材 其 它 出 版 社 教学大纲 实施性教学大纲:有 无 教学内容 增减情况 序号 周次 时 数 课 程 教 学 主 要 内 容 布置作业 教学手段 1 4 1.1 开环控制和闭环控制 有 多媒体、讲授法 2 4 1.2 自动控制系统中的术语和定义 多媒体、讲授法 3 4 2.1 性系统的输入一输出时间函数描述 多媒体、讲授法 4 4 2.2 典型环节的数学模型 多媒体、讲授法 5 8 2.3 框图及其化简方法 有 多媒体、讲授法 6 4 3.1 线性定常系统的时域响应 多媒体、讲授法 7 6 3.2 劳斯
3、-赫尔维茨稳定判据 多媒体、讲授法 8 4 3.3 线性系统时域响应的计算机辅助分析 多媒体、讲授法 9 4 4.1 根轨迹的基本概念 多媒体、讲授法 10 6 4.2 绘制根轨迹的基本条件和基本规则 多媒体、讲授法 11 2 4.3 用 MATLAB 绘制系统的根轨迹 有 多媒体、讲授法 12 4 5.1 典型环节的频率特性 有 多媒体、讲授法 13 8 5.2 乃奎斯特定判据和系统相对稳定性 多媒体、讲授法 14 2 5.3 用 MATLAB 进行系统的频域分析 有 多媒体、讲授法 15 4 6.1 线性系统校正的概念 多媒体、讲授法 16 4 6.2 常用校正装置及其特性 有 多媒体、讲
4、授法 17 4 6.3 串联校正的设计 多媒体、讲授法 备注:教学手段主要是、自动控制的基本概念(0.5 学时)自动控制技术(人工控制和自动控制)2、自动控制系统的分类(0.7 学时)自动控制系统的分类(1)分类方法 (2)分类 控制系统的几个概念 线性、非线性、连续、离散、定常、时变等 3、自动控制系统的发展简史(0.5 学时)1控制理论胚胎与萌芽期 2经典控制理论的孕期与形成时期(Classical Control)3现代控制时期(Modern Control)4智能控制时期 4、对自动控制系统的基本要求(0.2 学时)1基本要求的提法(1)稳定性 (2)快速性 (3)准确性 教学小结与拓
5、展:自动控制的基本原理和方式 布置作业或思考题:简述自动控制原理 教案-学年第 一学期 顺序号:(1)主讲教师 职称 系、部 机电与信息工程系 课程名称 自动控制原理 本教案 授课学时 2 本次课标题 线性系统的数学模型 授课班级 及时间 12 机电一班 年 月 日 年 月 日 年 月 日 教学目标 了解建立系统微分方程的一般方法,掌握传递函数的概念、定义和性质。了解传递函数的局限性,掌握传递函数的求取方法,熟悉典型环节及其传递函数。教学 主要内容 1、控制系统的复数域数学模型 2、控制系统的时域数学模型 教学重点、难点 教学重点:传递函数的概念、定义和性质;传递函数的求取方法。教学难点:传递
6、函数的性质及求取方法。教学手段、方法 多媒体教学、讲授法 新课导入:通过案例,导入本课内容 教学过程和教学内容设计:2-1 控制系统的时域数学模型(0.4 学时)一、数学模型(0.2 学时)1数学模型的概念 2数学模型的形式 3数学模型的建立 二、列写微分方程的一般方法(0.2 学时)举例说明列写微分方程的一般方法 2-2 控制系统的复数域数学模型(1.6 学时)一、传递函数的定义 (0.2 学时)二、传递函数的局限性(0.2 学时)三、传递函数的性质(0.3 学时)四、传递函数的表达形式(0.3 学时)1零极点表达形式 2时间常数表达形式 五、典型环节及其传递函数(0.6 学时)1比例环节
7、2惯性环节 3一阶微分环节 4积分环节 5理想微分环节 6振荡(二阶振荡)环节 7二阶微分环节 8延迟环节 教学小结与拓展:传递函数的概念、定义和性质;传递函数的求取方法。布置作业或思考题:课后习题 教案首页-学年第 一学期 顺序号:(3)主讲教师 职称 系、部 机电与信息工程系 课程名称 自动控制原理 本教案 授课学时 2 本次课标题 控制系统的结构图与信号流图 授课班级 及时间 12 机电一班 年 月 日 年 月 日 年 月 日 教学目标 掌握结构图的等效变换原则;理解信号流图的组成及性质,掌握应用梅森增益公式化简结构的方法。教学 主要内容 1、信号流图及梅森增益公式 2、结构图的等效变换
8、及简化 教学重点、难点 教学重点:结构图的等效变换;梅森增益公式。教学手段、方法 多媒体教学、讲授法 新课导入:通过案例,导入本课内容 教学过程和教学内容设计:一、结构图的等效变换及简化 举例讲解等效变换的应用 二、信号流图及梅森增益公式 1 信号流图的组成及性质 (1)信号流图 (2)信号流图使用的术语(3)信号流图的性质 (4)信号流图的绘制(5)信号流图的等效变换 2 梅森增益公式 (1)梅森增益公式 (2)举例(案例分析)教学小结与拓展:结构图的等效变换;梅森增益公式。布置作业或思考题:课后习题 教案首页-学年第 一学期 顺序号:(3)主讲教师 职称 系、部 机电与信息工程系 课程名称
9、 自动控制原理 本教案 授课学时 2 本次课标题 线性系统的时域分析法-二阶系统的时间响应 授课班级 及时间 12 机电一班 年 月 日 年 月 日 年 月 日 教学目标 掌握二阶系统的数学模型、典型时域响应特点及特征参数。掌握欠阻尼二阶系统特征参数、极点位置与动态性能之间的相互关系。教学 主要内容 二阶系统的时间响应 教学重点、难点 欠阻尼二阶系统的响应特征 教学手段、方法 多媒体教学、讲授法 新课导入:通过案例,导入本课内容 教学过程和教学内容设计:二阶系统的时间响应(2 学时)1二阶系统的数学模型 2二阶系统的单位阶跃响应(1)负阻尼情况(2)零阻尼情况(3)欠阻尼情况(4)过阻尼情况(
10、5)欠阻尼二阶系统的动态过程分析 3二阶系统性能的改善(1)比例微分控制(2)测速反馈控制(微分反馈)教学小结与拓展:欠阻尼二阶系统的响应特征 布置作业或思考题:课后习题 教案首页-学年第 一学期 顺序号:(4)主讲教师 职称 系、部 机电与信息工程系 课程名称 自动控制原理 本教案 授课学时 2 本次课标题 线性系统的时域分析法-线性系统的稳定性分析 授课班级 及时间 12 机电一班 年 月 日 年 月 日 年 月 日 教学目标 掌握系统稳定性概念及稳定的充要条件,能够熟练运用劳斯稳定判据判断系统的稳定性,并进行相关的分析计算。教学 主要内容 线性系统的稳定性分析 教学重点、难点 劳斯稳定判
11、据 教学手段、方法 多媒体教学、讲授法 新课导入:通过案例,导入本课内容 教学过程和教学内容设计:线性系统的稳定性分析 1稳定的概念 2稳定的数学条件及其定义 3稳定性判据 (1)线性系统稳定的必要条件 (2)劳斯稳定判据 判据的内容 举例讲解劳斯表的计算 劳斯表的特殊情况处理 劳斯表的应用 教学小结与拓展:劳斯稳定判据 布置作业或思考题:课后习题 教案首页-学年第 一学期 顺序号:(6)主讲教师 职称 系、部 机电与信息工程系 课程名称 自动控制原理 本教案 授课学时 2 本次课标题 线性系统的时域分析法-线性系统的稳态误差计算 授课班级 及时间 12 机电一班 年 月 日 年 月 日 年
12、月 日 教学目标 正确理解稳态误差的概念,掌握稳态误差的计算方法,了解减小或消除稳态误差的措施。教学 主要内容 线性系统的稳态误差计算(教学重点、难点 稳态误差概念的理解,稳态误差的计算方法 教学手段、方法 多媒体教学、讲授法 新课导入:通过案例,导入本课内容 教学过程和教学内容设计:线性系统的稳态误差计算(2 学时)1误差及稳态误差的定义(1)误差的定义(2)稳态误差的定义 2稳态误差的计算(1)用拉氏变换的终值定理求稳态误差(2)用静态误差系数求稳态误差(3)用动态误差系数求稳态误差 3扰动作用下的稳态误差 4减小或消除稳态误差的措施(1)增大系统开环增益(2)增加系统型别(3)应用顺馈补
13、偿扰动信号对系统输出的影响(4)应用顺馈补偿输入信号对系统输出的影响 教学小结与拓展:劳斯稳定判据 布置作业或思考题:课后习题 教案首页-学年第 一学期 顺序号:(6)主讲教师 职称 系、部 机电与信息工程系 课程名称 自动控制原理 本教案 授课学时 2 本次课标题 线性系统的根轨迹法-根轨迹法的基本概念、根轨迹绘制的基本法则 授课班级 及时间 12 机电一班 年 月 日 年 月 日 年 月 日 教学目标 正确理解根轨迹的概念。掌握根轨迹绘制的基本法则。掌握绘制常规根轨迹的方法。教学 主要内容 1、根轨迹法的基本概念 2、根轨迹绘制的基本法则 教学重点、难点 根轨迹的理解,根轨迹绘制的基本法则
14、 教学手段、方法 多媒体教学、讲授法 新课导入:通过案例,导入本课内容 教学过程和教学内容设计:根轨迹法的基本概念(1.5 学时)1根轨迹法的提出(1)闭环零极点的作用(2)闭环零极点的调整(3)闭环零极点的求解 2根轨迹法 3绘制根轨迹的基本条件(1)根轨迹方程(2)相角条件和模值条件 5-2 根轨迹绘制的基本法则(0.5 学时)(1)根轨迹的起点和终点(2)根轨迹的分支数、对称性和连续性 教学小结与拓展:根轨迹的理解,根轨迹绘制的基本法则 布置作业或思考题:课后习题 教案首页-学年第 一学期 顺序号:(6)主讲教师 职称 系、部 机电与信息工程系 课程名称 自动控制原理 本教案 授课学时
15、2 本次课标题 线性系统的根轨迹法-根轨迹绘制的基本法则、广义根轨迹 授课班级 及时间 12 机电一班 年 月 日 年 月 日 年 月 日 教学目标 掌握根轨迹绘制的基本法则。掌握绘制常规根轨迹的方法。教学 主要内容 2、根轨迹绘制的基本法则 3、广义根轨迹 教学重点、难点 根轨迹的理解,根轨迹绘制的基本法则 教学手段、方法 多媒体教学、讲授法 新课导入:通过案例,导入本课内容 教学过程和教学内容设计:根轨迹绘制的基本法则(2 学时)(3)根轨迹的渐进线(4)根轨迹在实轴上的分布(5)根轨迹的分离点和会合点(6)根轨迹的起始角和终止角(7)根轨迹与虚轴的交点 通过举例,说明根轨迹绘制法则的应用
16、方法,掌握常规根轨迹的绘制。广义根轨迹 1、参数根轨迹 2、零度根轨迹 教学小结与拓展:根轨迹的理解,根轨迹绘制的基本法则 布置作业或思考题:课后习题 教案首页-学年第 一学期 顺序号:(6)主讲教师 职称 系、部 机电与信息工程系 课程名称 自动控制原理 本教案 授课学时 2 本次课标题 线性系统的根轨迹法-广义根轨迹、系统的性能分析 授课班级 及时间 12 机电一班 年 月 日 年 月 日 年 月 日 教学目标 掌握绘制参数根轨迹和零度根轨迹的方法。能够根据根轨迹定性分析系统指标随参数变化的趋势。教学 主要内容 4、系统性能的分析 5、广义根轨迹 教学重点、难点 根据根轨迹定性分析系统指标
17、 教学手段、方法 多媒体教学、讲授法 新课导入:通过案例,导入本课内容 教学过程和教学内容设计:广义根轨迹(1 学时)1参数根轨迹(1)参数根轨迹的基本概念(2)参数根轨迹方程 2零度根轨迹(1)零度根轨迹的概念(2)零度根轨迹方程(3)零度根轨迹绘制法则(4)零度根轨迹和 180根轨迹图的比较 系统性能的分析(1 学时)1附加开环零点对系统根轨迹的影响 2闭环零、极点与时间响应 3举例 教学小结与拓展:根据根轨迹定性分析系统指标 布置作业或思考题:课后习题 教案首页-学年第 一学期 顺序号:(10)主讲教师 职称 系、部 机电与信息工程系 课程名称 自动控制原理 本教案 授课学时 2 本次课
18、标题 习题课-1、控制系统的数学模型、2、线性系统的时域分析法 3、线性系统的根轨迹法 授课班级 及时间 12 机电一班 年 月 日 年 月 日 年 月 日 教学目标 复习控制系统的数学模型建立、结构图化简、信号流图及其 Mason 公式;复习系统时域指标、典型二阶系统时域性能指标以及高阶系统的性能估算;复习代数稳定性判据(Routh 判据)及其应用;稳态误差的分析和计算;复习根轨迹的绘制方法和利用根轨迹分析系统性能的方法。教学 主要内容 6、控制系统的数学模型 7、线性系统的根轨迹法 8、线性系统的时域分析法 教学重点、难点 结构图化简、时域指标、典型二阶系统时域性能指标、高阶系统的性能估算
19、、代数稳定性判据、根轨迹的绘制方法、利用根轨迹分析系统性能。教学手段、方法 多媒体教学、讲授法 新课导入:通过案例,导入本课内容 教学过程和教学内容设计:一、控制系统的数学模型(0.6 学时)1数学模型的建立 2结构图化简 3信号流图及其 Mason 公式 二、线性系统的时域分析法(0.8 学时)1时域指标 2典型二阶系统的时域性能指标 3闭环主导极点及高阶系统性能指标估算 4Routh 判据 5稳态误差的分析和计算 三、线性系统的根轨迹法(0.6 学时)1根轨迹的绘制法则 2开环零、极点与根轨迹的关系 3利用根轨迹分析系统的性能 本节为习题课,主要以举例为主,利用例子来说明这些内容的相互关系
20、和在课程中的作用。教学小结与拓展:控制系统的数学模型 线性系统的根轨迹法 线性系统的时域分析法 教案首页-学年第 一学期 顺序号:(11)主讲教师 职称 系、部 机电与信息工程系 课程名称 自动控制原理 本教案 授课学时 2 本次课标题 线性系统的频域分析法-频率特性、典型环节的频率特性 授课班级 12 机电一班 年 月 日 及时间 年 月 日 年 月 日 教学目标 掌握频率特性的概念。掌握典型环节的开环幅相曲线的绘制。教学 主要内容 9、系统开环频率特性的绘制 10、典型环节的频率特性 教学重点、难点 频率特性的概念。典型环节的开环幅相曲线的绘制。教学手段、方法 多媒体教学、讲授法 新课导入
21、:通过案例,导入本课内容 教学过程和教学内容设计:一、频率特性(1 学时)1正弦信号输入时系统稳态解的求法 2频率特性的基本概念(1)幅频特性(2)相频特性(3)频率特性 3频率特性的描述(1)解析描述 复数形式 指数形式(矢量形式)复数形式与指数形式的关系(2)几何形式 极坐标图(Nyquist 图)对数坐标图(Bode 图)二、典型环节的频率特性 1.开环幅相曲线的绘制 比例环节、积分环节、微分环节、一阶微分环节、惯性环节、振荡环节 教学小结与拓展:1、频率特性 2、典型环节的频率特性 作业:课后习题 教案首页-学年第 一学期 顺序号:(11)主讲教师 职称 系、部 机电与信息工程系 课程
22、名称 自动控制原理 本教案 授课学时 2 本次课标题 线性系统的频域分析法-典型环节的频率特性、系统开环频率特性的绘制 授课班级 及时间 12 机电一班 年 月 日 年 月 日 年 月 日 教学目标 掌握典型环节的对数坐标图的绘制。掌握简单系统开环幅相曲线的绘制。教学 主要内容 11、系统开环频率特性的绘制 12、典型环节的频率特性 教学重点、难点 典型环节的对数坐标图的绘制。简单系统开环幅相曲线的绘制。教学手段、方法 多媒体教学、讲授法 新课导入:通过案例,导入本课内容 教学过程和教学内容设计:一、典型环节的频率特性 对数坐标图的绘制:1、比例环节、2、积分环节、3、微分环节、4、一阶微分环
23、节、5、惯性环节、6、振荡环节 二、系统开环频率特性的绘制 简单系统开环幅相曲线的绘制 (1)绘制步骤 (2)举例说明福相曲线的绘制 (3)开环幅相曲线的一般形状 教学小结与拓展:典型环节的对数坐标图的绘制。简单系统开环幅相曲线的绘制。作业:课后习题 教案首页-学年第 一学期 顺序号:(11)主讲教师 职称 系、部 机电与信息工程系 课程名称 自动控制原理 本教案 授课学时 2 本次课标题 线性系统的频域分析法-系统开环频率特性的绘制 授课班级 及时间 12 机电一班 年 月 日 年 月 日 年 月 日 教学目标 掌握简单系统对数频率特性曲线的绘制。教学 主要内容 13、系统开环频率特性的绘制
24、 14、典型环节的频率特性 教学重点、难点 简单系统对数频率特性曲线的绘制。教学手段、方法 多媒体教学、讲授法 新课导入:通过案例,导入本课内容 教学过程和教学内容设计:一、系统开环频率特性的绘制 二、简单系统对数频率特性曲线的绘制(1)开环对数频率特性曲线的优点(2)简单系统的开环对数频率特性曲线(3)最小相位系统和非最小相位系统 三.传递函数的频域实验测定 教学小结与拓展:1、典型环节的对数坐标图的绘制 2、简单系统开环幅相曲线的绘制 作业:课后习题 教案首页-学年第 一学期 顺序号:(11)主讲教师 职称 系、部 机电与信息工程系 课程名称 自动控制原理 本教案 授课学时 2 本次课标题
25、 线性系统的频域分析法-奈奎斯特稳定 授课班级 及时间 12 机电一班 年 月 日 年 月 日 年 月 日 教学目标 掌握频率域稳定判据。教学 主要内容 15、系统开环频率特性的绘制 16、典型环节的频率特性 教学重点、难点 掌握频率域稳定判据。教学手段、方法 多媒体教学、讲授法 新课导入:通过案例,导入本课内容 教学过程和教学内容设计:频率域稳定判据(2 学时)1幅角原理(0.5 学时)(1)基本概念(2)控制理论中的幅角原理(3)幅角原理的几何意义 2辅助函数(0.2 学时)3Nyquist 稳定性判据(1.3 学时)(1)s平面虚轴上无开环极点的情况(2)s平面原点处有开环极点的情况(3
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- 自动控制 原理 课程 授课 计划 教案
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