《自動控制原理》課程教學大綱(精)

1、目動控制原理課程教學大綱課程編碼課程名稱自動控制原理課程英文名稱Theory of Automatic Control先修課程電路、模擬電子技術、 數字電子技術、線性 代數、復變函數與積 分變換適用專業(yè)：電氣工程及其自動化總學時：96講課學時：80實驗學時：16上機學時：0總學分：5制訂單位信息與電氣工程學院制訂時間：2006.06一、課程性質和目的本課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，通過對本課程的學習， 要求能夠了解自動控制的基本概念，建立控制系統(tǒng)的數學模型，利用數學模型對系統(tǒng)進行性能分析， 并掌握系統(tǒng)的設計與校正方法。二、課程的基本要求通過對本課程的學習，要求學生了解自動控制的

2、一般概念，掌握控制系統(tǒng)建摸方法、線性系統(tǒng)的時域分析法、頻域分析法、根軌跡分析法，理解穩(wěn)定性的有關概念，掌握穩(wěn)定性判據，掌握線性系統(tǒng)的設計與校正方法，理解線性離散系統(tǒng)的分析及校正方法，了解非線性系統(tǒng)的分析方法。掌握線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析法。三、課程內容與要求第一章 自動控制的基本概念(2學時)1、學習目的和要求通過本章學習，了解自動控制的基本原理、自動控制系統(tǒng)的分類與基本要求。2、課程內容(1)自動控制的基本原理與方式。(2)自動控制系統(tǒng)分類。(3)對自動控制系統(tǒng)的基本要求。3、考核知識點和考核要求(1)識記：自動控制系統(tǒng)分類、基本要求。(2)領會：自動控制系統(tǒng)基本原理。第二章 控制系統(tǒng)的數學模

3、型(8學時)1、學習目的和要求通過學習，掌握控制系統(tǒng)數學模型的建立方法。2、課程內容（ 1）控制系統(tǒng)的時域數學模型微分方程。（ 2）控制系統(tǒng)的復數域數學模型傳遞函數。（ 3）控制系統(tǒng)的結構圖與信號流圖。3、考核知識點和考核要求（ 1）識記：微分方程，傳遞函數的基本概念，典型環(huán)節(jié)的傳遞函數。（ 2）領會：傳遞函數與系統(tǒng)性能的關系。（ 3） 綜合應用：根據控制系統(tǒng)的物理結構繪制結構圖和信號流圖并求系統(tǒng)的傳遞函數。第三章線性系統(tǒng)的時域分析法（ 10 學時）1、學習目的和要求通過學習，了解系統(tǒng)時間響應的性能指標，穩(wěn)定性及誤差有關概念，掌握一階、二階，高階系統(tǒng)的分析方法。2、課程內容（ 1）系統(tǒng)時間響應

4、的性能指標。（ 2）一階系統(tǒng)的時域分析。（ 3）二階系統(tǒng)的時域分析。（ 4）高階系統(tǒng)的時域分析。（ 5）線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。（ 6）線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差計算。3、考核知識點和考核要求（ 1）識記：系統(tǒng)時域性能指標、穩(wěn)定性概念，誤差定義。（ 2）領會：典型系統(tǒng)的時域分析，穩(wěn)定性定義及判定方法，誤差計算方法。（ 3）綜合應用：用勞斯判據判穩(wěn)，系統(tǒng)的時域性能分析。第四章 線性系統(tǒng)的根軌跡分析法（ 6 學時）1、學習目的和要求通過學習，了解根軌跡的基本概念，掌握根軌跡繪制方法，會利用根軌跡分析系統(tǒng)性能。2、課程內容（ 1）根軌跡的基本概念。（ 2）常規(guī)根軌跡繪制的基本法則。（ 3）利用根軌跡分析系統(tǒng)性

5、能。3、考核知識點和考核要求（ 1）識記：根軌跡概念，根軌跡繪制的基本法則。（ 2）領會：根軌跡與系統(tǒng)性能的關系。（ 3）綜合應用：根據開環(huán)傳遞函數繪制根軌跡并利用根軌跡分析系統(tǒng)性能。第五章 線性系統(tǒng)的頻域分析法（ 12 學時）1、學習目的和要求通過學習，了解頻率特性的物理意義、典型環(huán)節(jié)的頻率特性、閉環(huán)系統(tǒng)頻率域性能指標，掌握系統(tǒng)開環(huán)幅相曲線、對數頻率域特性曲線的繪制方法，掌握頻率域穩(wěn)定判據的內容及應用。2、課程內容（ 1）頻率特性的概念。（ 2）典型環(huán)節(jié)與開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性。（ 3）系統(tǒng)開環(huán)幅相曲線的繪制。（ 4）開環(huán)對數頻率特性曲線的繪制。（ 5）系統(tǒng)頻率域穩(wěn)定判據。（ 6）穩(wěn)定裕度。（

6、7）頻率域性能指標。3、考核知識點和考核要求（ 1）識記：頻率域性能指標，典型環(huán)節(jié)頻率特性，閉環(huán)頻率性能指標及其與時域性能指標的關系。（ 2）領會：頻率特性物理意義，系統(tǒng)頻率特性確定，穩(wěn)定判據的推導。（ 3）綜合應用：分析系統(tǒng)的頻率特性，用奈氏判據判定系統(tǒng)穩(wěn)定性。第六章 線性系統(tǒng)的設計與校正（ 6 學時）1、學習目的和要求通過學習，了解系統(tǒng)設計的一般步驟，系統(tǒng)校正的作用，常用校正裝置及其特性，掌握串聯校正、反饋校正原理、適用條件。2、課程內容（ 1）統(tǒng)的設計與校正問題。（ 2）常用校正裝置極其特性。（ 3）串聯校正。（ 4）反饋校正。3、考核知識點和考核要求（ 1）識記：常用校正裝置結構，系統(tǒng)

7、設計一般步驟。（ 2）領會：串聯校正、反饋校正的原理及應用。（ 3）綜合應用：按設計原則設計控制系統(tǒng)。第七章 線性離散系統(tǒng)的分析與校正（10 學時 ）1、學習目的和要求通過學習，了解離散系統(tǒng)的基本概念，掌握離散系統(tǒng)數學模型的建立、離散系統(tǒng)穩(wěn)定性、動態(tài)性能的分析、離散系統(tǒng)的數字校正方法。2、課程內容（ 1）離散系統(tǒng)的基本概念。（ 3）離散系統(tǒng)的分析方法z 變換理論。（ 4）離散系統(tǒng)的數學模型的建立。（ 5）離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與穩(wěn)態(tài)誤差計算。（ 6）離散系統(tǒng)的動態(tài)性能分析。（ 7）離散系統(tǒng)的數字校正。3、考核知識點和考核要求（ 1）識記: 離散系統(tǒng)基本概念，離散化方法，穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差概念。（

8、2）領會：變換理論，數學模型的建立，穩(wěn)定性判據，系統(tǒng)校正方法。（ 3）綜合應用：離散系統(tǒng)的設計及校正，判穩(wěn)。第八章 非線性系統(tǒng)分析（ 6 學時）1、學習目的和要求通過學習，了解研究非線性系統(tǒng)的意義、方法，常見非線性特性種類，掌握相平面分 析方法、描述函數法。2、課程內容（ 1）非線性控制系統(tǒng)概述。（ 2）常見非線性特性及其對系統(tǒng)運動的影響。（ 3）非線性系統(tǒng)的相平面分析法。（ 4）非線性系統(tǒng)的描述函數分析法。3、考核知識點和考核要求（ 1）識記：非線性概念，非線性系統(tǒng)設計，常見非線性特性。（ 2）領會：相平面法、描述函數法。第九章 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析法（ 20 學時）1、學習目的和要求通過

9、學習，了解系統(tǒng)狀態(tài)空間描述常用的基本概念，掌握線性定常系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的建立方法，理解可控性、可觀測性概念，掌握可控性、可觀測性判定方法，了解線性定常系統(tǒng)的反饋結構及狀態(tài)觀測器的構造方法，掌握李雅普諾夫穩(wěn)定性分析方法。2、課程內容(1)狀態(tài)空間的基本概念。(2)線性系統(tǒng)的可控性與可觀測性的定義及判斷方法。(3)線性定常系統(tǒng)的線性變換。(4)線性定常系統(tǒng)的反饋結構及狀態(tài)觀測器的設計。(5)線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析-李雅普諾夫方法。3、考核知識點和考核要求(1)識記：狀態(tài)空間分析的有關概念。(2)領會：可控、可觀測性概念及判定方法，李雅普諾夫穩(wěn)定性分析方法。(3)綜合應用：維狀態(tài)觀測器的設計。四、理論教學學時分配早講課內容學時一自動控制的基本概念2一控制系統(tǒng)的數學模型的建立8三線性系統(tǒng)的時域分析法10四線性系統(tǒng)的根軌跡分析法6五線性系統(tǒng)的頻域分析法12六線性系統(tǒng)的設計與校正6七線性離散系統(tǒng)的分析與校正10八非線性控制系統(tǒng)分析6九線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析法20總計80五、實驗名稱與學時安排實驗名稱與學時安排表序 號實驗名稱學時分配序 號實驗名稱學時分配1典型環(huán)節(jié)的時域響應26典型非線性環(huán)節(jié)22典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應和穩(wěn)定性分 析27二階非線性系統(tǒng)實驗23線性系統(tǒng)的根軌跡分析28狀態(tài)反饋