完整版自動控制原理教學大綱

1、?自動限制原理?課程教學大綱(Principles of Automatic Control )一、根本信息課程編號：02302203課程類別：專業(yè)必修課適用層次：本科適用專業(yè)：自動化、測控技術(shù)與儀器開課學期：第五學期總學分：4總學時：64學時考核方式：測試二、課程教育目標自動限制原理? 課程是自動化、測控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門重要的專業(yè)根底課(主干課程).課程的主要任務(wù)是通過本課程的教學,使學生了解自動限制系統(tǒng)的組成、特點及專業(yè)術(shù)語,學習并掌握古典限制理論的根本分析、設(shè)計方法,為后續(xù)的理論課程和專業(yè)課程的學習打下堅實的理論根底. 通過課堂教學環(huán)節(jié)與實踐教學環(huán)節(jié)相結(jié)合,強化學生對根本概念、 基本

2、理論、根本方法的理解和掌握：要求學生掌握限制系統(tǒng)的數(shù)學模型的建立方法,了解限制系統(tǒng)的根本校正方案,并掌握對各種限制系統(tǒng)的性能進行分析的根本方法.結(jié)合本課程特點,培養(yǎng)學生抽象思維的水平, 既要善于從個性中概括出共性,又要從共性出發(fā)深刻了解個性, 努力學習用廣義動力學的方法去抽象與解決實際問題；培養(yǎng)學生運用辯證唯物主義的方法論思考、分析與解決問題的根本水平,鍛煉在需要與可能之間進行折衷 的水平；培養(yǎng)學生的學習和創(chuàng)造水平.三、教學內(nèi)容與要求1.理論課(1) 緒論主要內(nèi)容：自動限制的一般概念、分類、開展概況及根本要求.根本要求：了解根本概念：反響、開環(huán)限制、閉環(huán)限制、限制器、被控對象；要求學生 能根據(jù)

3、限制系統(tǒng)工作原理圖繪制方塊圖.重點：掌握開環(huán)、閉環(huán)限制的根本概念及根據(jù)工作原理圖繪制方塊圖.(2) 限制系統(tǒng)的數(shù)學模型主要內(nèi)容：限制系統(tǒng)的時域數(shù)學模型；限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖與信號流圖.根本要求：掌握理論推導(dǎo)的方法建立電路系統(tǒng)及力學系統(tǒng)的數(shù)學模型-微分方程,典型元部件的傳遞函數(shù)的求取, 結(jié)構(gòu)圖的繪制,由結(jié)構(gòu)圖等效變換求傳遞函數(shù),理解由梅森公式求傳遞函數(shù).重點：常用元部件傳遞函數(shù)的求??；系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求取.難點：結(jié)構(gòu)圖等效變換；梅森公式的應(yīng)用.(3) 限制系統(tǒng)的時域分析法主要內(nèi)容：線性系統(tǒng)的性能指標；一階、二階及高階系統(tǒng)的時域分析；線性系統(tǒng)的穩(wěn)定 性分析及穩(wěn)態(tài)誤差的計算.根本要求：掌握時域性能指標的定

4、義,一階和二階系統(tǒng)性能指標的求取及二階系統(tǒng)性能 改善的方法,了解高階系統(tǒng)動態(tài)性能指標,掌握勞斯穩(wěn)定判據(jù)及其應(yīng)用,穩(wěn)態(tài)誤差的分析與計算,減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的方法.重點：二階系統(tǒng)動態(tài)性能計算及勞斯判據(jù).難點：擾動作用下減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的舉措.(4) 限制系統(tǒng)的根軌跡法主要內(nèi)容：根軌跡的根本概念；根軌跡繪制的根本法那么；系統(tǒng)的性能分析.根本要求：理解根軌跡的概念, 根軌跡方程,掌握繪制根軌跡的根本法那么,并用根軌跡法分析系統(tǒng).重點：由根軌跡分析系統(tǒng)性能.難點：廣義根軌跡的分析與應(yīng)用.(5) 限制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)法主要內(nèi)容：頻率特性,開環(huán)系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)分解和開環(huán)頻率特性曲線的繪制；頻率域穩(wěn)定判據(jù)；穩(wěn)定

5、裕度及閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標.根本要求：掌握頻域特性的物理意義,圖形表示方法,奈氏判據(jù),穩(wěn)定裕度,用頻率特 性建立系統(tǒng)的數(shù)學模型.重點：奈氏判據(jù),穩(wěn)定裕度確實定.難點：系統(tǒng)的開環(huán)幅相曲線、對數(shù)曲線的概略繪制及相應(yīng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)確實定.(6) 限制系統(tǒng)的校正主要內(nèi)容：系統(tǒng)設(shè)計與校正問題；常用校正裝置及其特性；各種校正方式.根本要求：掌握串聯(lián)超前校正,串聯(lián)滯后校正,串聯(lián)滯后-超前校正,局部反響校正.重點：串聯(lián)超前、串聯(lián)滯后校正網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計.難點：反響校正方法及應(yīng)用.(7) 非線性限制系統(tǒng)主要內(nèi)容：非線性系統(tǒng)的概述及其對系統(tǒng)運動的影響；相平面法及描述函數(shù)法.根本要求：掌握非線性特性對系統(tǒng)的影響,相平面法

6、及描述函數(shù)法.重點：奇點及奇線的分析與確定,自激振蕩存在性及自振參數(shù)確實定.難點：相軌跡繪制與分析.8離散限制系統(tǒng)主要內(nèi)容：離散系統(tǒng)的根本概念；信號采樣與保持；Z變換理論；離散系統(tǒng)的 數(shù)學模型、動態(tài)性能分析及穩(wěn)定性分析；離散系統(tǒng)的數(shù)字PID校正.根本要求：掌握信號的離散化與信號保持器,Z變換理論,離散系統(tǒng)的數(shù)學模型的建立, 系統(tǒng)的動態(tài)性能分析及穩(wěn)態(tài)誤差計算,對離散系統(tǒng)的數(shù)字PID校正.重點：離散系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求取,穩(wěn)定性分析及PID校正方法.難點：離散系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求法及PID參數(shù)的設(shè)定.2.實驗課具體要求參見限制理論仿真與實驗?課程教學大綱四、作業(yè)、練習的安排與要求本課程課內(nèi)外時間比為 1:

7、 1.5.課外練習主要為做習題和閱讀、理解教材相應(yīng)的內(nèi)容.作業(yè)量為每次課2學時后布置假設(shè)干道習題.習題形式有思考、推導(dǎo)、分析、計算以及一 些初步設(shè)計應(yīng)用題.五、各局部內(nèi)容學時分配早甲主要內(nèi)容各個教學環(huán)節(jié)學時分配備注理論課實驗課習題課討論課小計1緒論442限制系統(tǒng)的數(shù)學模型883限制系統(tǒng)的時域分析法82104限制系統(tǒng)的根軌跡法885限制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)法122146限制系統(tǒng)的校正667非線性限制系統(tǒng)668離散限制系統(tǒng)88合計60464六、相關(guān)聯(lián)的課程1. 預(yù)修課程復(fù)變函數(shù)與積分變換、模擬電子技術(shù)根底、數(shù)字邏輯.2. 后續(xù)課程計算機限制技術(shù)、過程限制工程、現(xiàn)代限制理論、高級限制策略.七、教材與教學參考書1. 建議教材自動限制原理第二版,徐國凱主編,清華大學出版社.2. 建議參考書目1 自動限制理論,鄒伯敏主編,機械工業(yè)出版社2現(xiàn)代限制工程, Modern Control Eengineering 第三版美Katsuhiko Ogata 著,盧伯英、于海