自動控制原理課程教學(xué)大綱

《自動控制原理》教學(xué)大綱課程性質(zhì)專業(yè)必修課課程編號nj409308課程名稱自動控制原理適用專業(yè)電子信息工程先修課程高等數(shù)學(xué)，大學(xué)物理，電路，模擬、數(shù)字電子技術(shù)總學(xué)時48其中理論40學(xué)時，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時學(xué)分?jǐn)?shù)3一、課程簡介自動控制原理是電子信息工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。它側(cè)重于理論角度，系統(tǒng)地闡述了自動控制科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的基本概念和基本紀(jì)律，介紹了介紹了自動控制技術(shù)從建模分析到應(yīng)用設(shè)計的各種思想和方法，內(nèi)容十分豐富。通過自動控制理論的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生全面系統(tǒng)地掌握自動控制技術(shù)領(lǐng)域的基本概念、基本規(guī)律和基本分析與設(shè)計方法，以便將來勝任實(shí)際工作，具有從事相關(guān)工程和技術(shù)工作的基本素質(zhì)，同時具有一定的分析和解決有關(guān)自動控制實(shí)際問題的能力。二、課程教學(xué)目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：知識目標(biāo)：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握自動控制系統(tǒng)分析與設(shè)計等方面的基本方法，如控制系統(tǒng)的時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法等基本方法，為各類計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計打好基礎(chǔ)。能力目標(biāo)：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握自動控制的基礎(chǔ)理論，并具有對簡單連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行定性分析、定量估算和初步設(shè)計的能力，為專業(yè)課學(xué)習(xí)和參加控制工程實(shí)踐打下必要的基礎(chǔ)。三、課程教學(xué)基本要求本課程前要求學(xué)生學(xué)好高等數(shù)學(xué)、電路及電子技術(shù)等基礎(chǔ)課程，課程內(nèi)容理論性較強(qiáng)，以講授為主、配合課堂教學(xué)、結(jié)合相應(yīng)的實(shí)例及實(shí)驗(yàn)教學(xué)，要求學(xué)生課后做相應(yīng)的習(xí)題去理解鞏固課程內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上掌握控制系統(tǒng)的三種經(jīng)典分析法對具體控制進(jìn)行分析。課程教學(xué)模塊（或教學(xué)內(nèi)容）與學(xué)時分配課程教學(xué)模塊序號教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)學(xué)時1自動控制的一般概念了解：自動控制的任務(wù)及基本方式理解：對控制系統(tǒng)的性能要求2學(xué)時2自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型了解：非線性微分方程線性化理解：控制系統(tǒng)微分方程的建立2學(xué)時理解：傳遞函數(shù)的概念、定義及說明掌握：典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)2學(xué)時了解：動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的組成及建立掌握：動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換及梅森公式的應(yīng)用3學(xué)時了解：系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)理解：典型反饋系統(tǒng)的幾種傳遞函數(shù)2學(xué)時3時域分析法了解：時域分析法的特點(diǎn)理解：典型初始狀態(tài)、外作用及時間響應(yīng)掌握：階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)、一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)2學(xué)時了解：改善二階系統(tǒng)響應(yīng)的措施掌握：二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及單位階躍響應(yīng)2學(xué)時理解：穩(wěn)定性概念及穩(wěn)定的數(shù)學(xué)條件掌握：穩(wěn)定性判據(jù)2學(xué)時理解：誤差與穩(wěn)態(tài)誤差掌握：穩(wěn)態(tài)誤差的計算、輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系2學(xué)時4根軌跡法了解：根軌跡理解：根軌跡方程掌握：繪制根軌跡的基本法則2學(xué)時掌握：繪制根軌跡的基本法則2學(xué)時理解：閉環(huán)零極點(diǎn)分布與階躍響應(yīng)的定性關(guān)系掌握：主導(dǎo)極點(diǎn)與偶極子及利用主導(dǎo)極點(diǎn)估算系統(tǒng)的性能指標(biāo)2學(xué)時理解：系統(tǒng)階躍響應(yīng)的根軌跡分析2學(xué)時5頻率域方法了解：從傅里葉級數(shù)到傅里葉變換理解：頻率特性的定義掌握：頻率特性的幾何表示方法2學(xué)時掌握：典型環(huán)節(jié)的頻率特性2學(xué)時掌握：系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性2學(xué)時理解：輻角原理掌握：乃奎斯特穩(wěn)定判據(jù)、對數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)、穩(wěn)定裕度3學(xué)時理解：系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性、開環(huán)頻率特性與階躍響應(yīng)的關(guān)系2學(xué)時6控制系統(tǒng)的校正理解：系統(tǒng)校正設(shè)計基礎(chǔ)2學(xué)時掌握：串聯(lián)校正2學(xué)時掌握：串聯(lián)校正的理論設(shè)計方法2學(xué)時理解：反饋校正、復(fù)合校正2學(xué)時7總復(fù)習(xí)2學(xué)時實(shí)踐教學(xué)模塊序號實(shí)驗(yàn)項目名稱內(nèi)容摘要實(shí)驗(yàn)學(xué)時實(shí)驗(yàn)類型開出要求1典型環(huán)節(jié)的電路模擬熟悉各典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)特性及其電路模擬2課時驗(yàn)證性必做2二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)了解參數(shù)變化對二階系統(tǒng)動態(tài)性能的影響2課時綜合性必做3線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差理解系統(tǒng)的跟蹤誤差與其結(jié)構(gòu)、參數(shù)與輸入信號的形式大小之間的關(guān)系2課時綜合性必做4典型環(huán)節(jié)和系統(tǒng)頻率特性的測量了解典型環(huán)節(jié)和系統(tǒng)的頻率特性曲線的測試方法2課時綜合性必做五、教學(xué)方法與策略本門課采用課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，并輔之以課堂討論。用于基本概念、理論分析及應(yīng)用的課堂講授約占總學(xué)時的80%。習(xí)題課、研究分析報告、實(shí)驗(yàn)操作約占總學(xué)時的20%。本課程安排4次實(shí)驗(yàn)課，以便學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)技能。六、學(xué)生學(xué)習(xí)成效考核方式課程學(xué)習(xí)成效的考核方式可以多樣化，建議按如下考核方式進(jìn)行?？己谁h(huán)節(jié)構(gòu)成（均為100分制）評分依據(jù)占總成績的比重期末考試閉卷/百分制/選擇題、填空題、判斷題、綜合題60%實(shí)驗(yàn)測試共4次實(shí)驗(yàn)測試，按百分制計分，最后取平均計入總評成績20%考勤及課后作業(yè)曠課/睡覺/玩手機(jī)扣1分，遲到/早退扣0.5分，未按要求完成課后練習(xí)扣1分，最后按登記情況計分并計入總評成績20%七、選用教材[1]劉超，高雙（主編），自動控制原理的MATLAB仿真與實(shí)踐[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2015年。八、參考資料[1]胡壽松.自動控制原理基礎(chǔ)教程（第四版）[M]，科學(xué)出版社，2017年。[2]胡壽松.自動控制原理（第六版）