《自动控制原理》课程教学大纲.docx

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1、自动控制原理课程教学大纲AUTOMATICCONTRO1PRINCIP1E总学时数：72其中实验学时：学分：4.5其中实验学分：适用专业：自动化一、课程的性质、目的和任务自动控制原理是研窕自动控制系统的共同规律的一门技术科学,所设自动控制原理课程是自动控制、自动化、电力、电子、机械、热工及各相关专业的重要专业基础课。木课程的教学内容包括经典控制理论和现代控制理论两大部分。以经典控制理论为主。深入学习线性连续控制系统的时域分析法、报轨迹法，频率分析法、系统校正和设计方法；学习高效控制系统理论中的基本概念、基本分析方法和数字校正：以及非线性理论中的描述函数分析方法。为培养学生在定性分析、定量估算和

2、综合设计等方面的能力打下良好的基础。二、课程的基础内容和要求本课程的主导思想是，使学生掌握自动控制的基本概念；掌握系统分析与综合的古典方法。掌握系统分析与综合的时域法、根轨迹法和频域法，了解非线性系统的分析法和离散系统的分析方法。本课程有很强的理论性、概括性。有些概念已完全建立在数字描述和数学分析的基础上,数学基础成为本课程不可回避的问题,要求学生具备相应的数学知识。三、课程的教学内容、重点和难点第一章自动控制的一般概念基本内容：自动控制的任务；自动控制的基本方式；对自动控制系统的性能要求基本要求：1 .课程的内容和要求；特点和发展概况2 .系统的分类3 .输入，输出，系统等概念4 .分析和综

3、合的内容和方法5 .控制器：控制作用；控制对象；控制系统等概念6 .闭环系统的构成要素7 .对系统的基本要求。稳定性，快速性、准确性。8 .控制系统举例。要求有举例的能力，并能指出示例系统的工作原理及构成要素。重点：控制器；控制作用；控制对象；控制系统等概念。难点：输入，输出，系统等概念。第二章控制系统的数学模型基本内容：列写微分方程的一般方法；非线性方程的线性化；传递函数；动态结构图和典型环节；结构图的等效变换；系统的传递函数基本要求：1 .模型是对物理系统的抽象，使问题的分析简化。2 .建模理论概要3 .微分方程；传递函数；脉冲响应函数；信号流图，结构框图，五种模型的含意。4 .模型之间的

4、相互转换5 .拉普拉氏变换及其反变换6 .求系统的时间响应7 .求系统的传递函数重点：微分方程；传递函数；脉冲响应函数；信号流图，结构框图，五种模型的含意。难点：模型之间的相互转换。第三章时域分析法基本内容：典型响应及性能指标一阶系统分析二阶系统分析系统的稳定性分析系统的稳态误差分析基本要求：1 .时域性能指标的定义2 .时域分析的思想是，最终建立系统特征参数与时域指标之间的关系3 .一阶系统分析；特征参数T4 .二阶系统分析，特征参数学，,n5 .误差与偏差；稳态误差6 .稳态误差与系统参数的关系，稳态误差系数重点：二阶系统分析，特征参数学，,n难点：时域分析的思想是，最终建立系统特征参数与

5、时域指标之间的关系。第四章根轨迹法基本内容：根轨迹与根轨迹方程根轨迹绘制的基本法则闭环零、极点分布与系统阶跃响应的关系系统防跃响应的根轨迹分析基本要求：1 .根轨迹的基本概念2 .绘制根轨迹的十条原则3 .绘制根轨迹4 .闭环特征根的分布与时域性能指标的关系5 .附加零极点对系统性能的影响6 .高阶系统性能的估算重点：根轨迹绘制的基本法则。难点：系统防跃响应的根轨迹分析。第五章频域法基本内容：频率特性典型环节的频率特性系统开环频率特性奈奎斯特稳定判据和对数频率特性闭环频率特性与系统阶跃应的关系开环频率特性与系统阶跃响应的关系基本要求：1 .系统对正弦输入的稳态响应2 .频率特征的表达方法3 .

6、Bode图和NyqUiSt图4 .由开环频率特征G(j3)确定闭环系统的稳定性5 .NyqUiSt稳定性制据由Bode图判定稳定性由Nyquist图判定稳定性6 .相角裕度，幅值格度7 .频域性能指标与时域指标的联系8、熟练绘制Bode图及Nyquist图重点：频率特征的表达方法。难点：频域性能指标与时域指标的联系。第六章控制系统的校正基本内容：系统设计与校正串联校正反馈校正复合校正系统串联校正的理论设计基本要求：1 .综合与校正2 .超前较正3 .迟后较正4 .超前迟后较正5 .确定较正参数的根轨迹法6 .确定较正环节参数的频率特性法7 .系统设计举例重点：系统设计与校正。难点：系统串联校正

7、的理论设计。第七章非线性系统分析基本内容：非线性系统动态过程的特点典型非线性及其对系统动态过程的影响描述函数描述函数法及系统分析非线性系统性能的校正基本要求：1 .非线性系统分析的内容；稳定性；是否有自持振荡2 .非统性系统分析的古典方法描述函数法；相平面法3 .描述函数法4 .相平面分析法5 .相平面图的绘制6 .用相平面方法二阶非线系统重点：非线性系统分析的内容；稳定性；是否有自持振荡。难点：非线性系统分析的内容；稳定性；是否有自持振荡。第八章采样系统分析基本内容：采样过程与采样定理信号复现与零阶保持器Z变换与Z反变换脉冲传递函数采样系统的性能分析基本要求：1 .连续与离散的概念2 .模拟

8、与散字的概念3 .连续系统的数字化，采样与量化4 .采样与采样定性5 .正变换6 .离散系统的数学模型，脉冲传递函数；差分方程7 .稳定性分析，W变换8 .稳态误差，由已变换的终值定理求稳态误差9 .稳态误差函数10 .离散化时系统无差度的影响11 .动态性能分析12 .G（Z）特征根的的分布位置与时域指标的关系重点：连续与离散的概念。难点：G（Z）特征根的的分布位置与时域指标的关系。四、课程各教学环节要求1 .课堂教学2 .习题课本课程有14学时习题课，建议安排：控制系统的数学模型（2学时）；时域分析法（2学时）；根轨迹法（2学时）；频域法（2学时）；控制系统的校正（2学时）；离散系统分析（

9、4学时）。3 .实验环节本课程实验课总学时为8,做4次实验：典型环节动态性能研究；典型系统的瞬态响应和稳定性；线性系统的综合校正；非线性系统的分析与综合。五、学时分配章节主要内容各教学环节学时分配作业题I备注讲授实验讨论习题课外其它小计第自动控制的一般概念442第章控制系统的数学模型102105第章时域分析法1042145四根轨迹法8284第五频域分析法102105第章控制系统的校正62283第七非线性系统分析224第八离散系统分析2024228合计701080六、课程与其他课程的联系本课程的先修课程有：电路、高等数学、工程数学、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理、控制电机、检测与仪表，本课程的后续课程有:计算机控制系统、现代控制理论、电力拖动自动系统。七、教材及主要参考书教材：自动控制原理（第二版）李友善主编国防工业出版社1989.6参考书：1 .现代控制工程（第三版）绪方胜彦（日）科学出版社2 .控制系统计算机辅助设计薛定宇著。清华大学出版社。实验指导书：自动控制原理实验指导书徐小增编佛山科学技术学院出版社