自動(dòng)控制理論 教學(xué)大綱

1、PAGE PAGE 3 自動(dòng)控制理論 課程大綱Automatic Control Theory一、課程基本信息總學(xué)時(shí)：60學(xué)時(shí)講課學(xué)時(shí)：52學(xué)時(shí)（其中授課47學(xué)時(shí)，習(xí)題課4學(xué)時(shí),期中測(cè)試1學(xué)時(shí)）上機(jī)學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)先修課程：復(fù)變函數(shù)與積分變換、電路、MATLAB語(yǔ)言及應(yīng)用二、課程介紹及教學(xué)目的、教學(xué)要求自動(dòng)控制理論是具有一般方法論特點(diǎn)的技術(shù)基礎(chǔ)課，重點(diǎn)在于學(xué)習(xí)反饋控制系統(tǒng)的基本理論與基本方法，是自動(dòng)化類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。對(duì)于學(xué)生深入了解自動(dòng)控制系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的要求，分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)提供了重要的理論指導(dǎo)。三、本課程與其他有關(guān)課程的聯(lián)系本課程的先修課程為高等數(shù)學(xué)、大

2、學(xué)物理、復(fù)變函數(shù)與積分變換、線性代數(shù)和電路（1）等。學(xué)生通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，將為學(xué)習(xí)自動(dòng)控制理論、自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、過(guò)程控制與自動(dòng)化儀表、機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)、智能控制等其他自動(dòng)化類專業(yè)的后續(xù)課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。四、課程內(nèi)容及課時(shí)分配（一）課程內(nèi)容第一章 自動(dòng)控制理論的一般概念 自動(dòng)控制理論的發(fā)展簡(jiǎn)史與主要任務(wù)自動(dòng)控制的基本方式典型控制系統(tǒng)舉例對(duì)控制系統(tǒng)得的要求第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 控制系統(tǒng)建模的目的和一般方法；非線性微分方程的線性化；傳遞函數(shù)的概念、定義、性質(zhì)；典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換；信號(hào)流圖及梅遜公式；控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)基于MATLAB的系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)第三章

3、 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法 時(shí)域分析法的基本原理；典型控制過(guò)程及性能指標(biāo)；一階、二階系統(tǒng)的時(shí)域分析；高階系統(tǒng)分析；穩(wěn)定性的概念及勞斯判據(jù)；反饋系統(tǒng)的誤差及系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算；改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的措施；基于MATLAB的控制系統(tǒng)時(shí)域分析第四章 控制系統(tǒng)的根軌跡分析法 根軌跡分析法的基本原理；繪制根軌跡的基本規(guī)則；系統(tǒng)閉環(huán)零、極點(diǎn)分布與階躍響應(yīng)的關(guān)系；參數(shù)、零度及帶有滯后環(huán)節(jié)的系統(tǒng)根軌跡的繪制；利用根軌跡分析系統(tǒng)的性能；基于MATLAB的控制系統(tǒng)根軌跡分析第五章 控制系統(tǒng)的頻域分析法 頻域分析法的基本原理；頻率特性的概念、定義、指標(biāo)及其圖形表示方法；典型環(huán)節(jié)的頻率特性；系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性的繪制；Nyqui

4、st穩(wěn)定判據(jù)系統(tǒng)性能的頻域分析閉環(huán)頻率特性基于MATLAB的控制系統(tǒng)頻域分析第六章 控制系統(tǒng)的校正 控制系統(tǒng)校正的基本原理；常用的校正裝置及其特性；基于頻域法的串聯(lián)校正基于根軌跡法的串聯(lián)校正PID校正、反饋校正和復(fù)合校正基于MATLAB的控制系統(tǒng)校正第七章 采樣控制系統(tǒng) 采樣控制系統(tǒng)的基本概念、采樣過(guò)程和采樣定理；采樣系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及Z變換；脈沖傳遞函數(shù)的定義、特點(diǎn)及其求取方法；采樣系統(tǒng)的分析；最少拍采樣系統(tǒng)的校正；基于MATLAB的采樣控制系統(tǒng)分析（二）課時(shí)分配課程內(nèi)容學(xué)時(shí)分配第一章 自動(dòng)控制理論的一般概念2學(xué)時(shí)第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型7學(xué)時(shí)第三章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法7學(xué)時(shí)習(xí)題課一（數(shù)學(xué)

5、模型與時(shí)域分析）2學(xué)時(shí)第四章 控制系統(tǒng)的根軌跡分析法6學(xué)時(shí)期中測(cè)試1學(xué)時(shí)第五章 控制系統(tǒng)的頻域分析法10學(xué)時(shí)第六章 控制系統(tǒng)的校正6學(xué)時(shí)習(xí)題課二（根軌跡與頻域分析）2學(xué)時(shí)第七章 采樣控制系統(tǒng)9學(xué)時(shí)五、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：（8學(xué)時(shí)）(可在以下項(xiàng)目中選做34個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中15每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)，利用MATLAB軟件上機(jī)完成，第6個(gè)實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)，在氣動(dòng)伺服實(shí)驗(yàn)室完成)： 1、控制系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)分析2、根軌跡分析3、頻域分析4、系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)5、采樣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析6、氣動(dòng)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)六、執(zhí)行大綱應(yīng)注意的問(wèn)題1、教學(xué)中應(yīng)注重基本知識(shí)、基本理論和基本方法的講授，注意精講多練。2、抓好實(shí)驗(yàn)，重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，要求學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上規(guī)定的要求。3、大綱內(nèi)章節(jié)的順序和內(nèi)容的安排僅供參考，教師可根據(jù)情況作適當(dāng)?shù)淖儎?dòng)。七、教材與參考書(shū)1、自動(dòng)控制理論，劉丁主編，北京