武漢工程職業(yè)技術學院

武漢工程職業(yè)技術學院《自動控制原理與系統(tǒng)》教學大綱課程編號C19課程類型專門科適用專業(yè)自動控制總學時70理論學時60實踐學時10制訂日期2010-02制訂人范偉審核人胡人侃一、課程性質和任務自動控制原理與系統(tǒng)是一門綜合性很強的專業(yè)課,課程內容涉及到高等數(shù)學、電工基礎、電子技術基礎、電機學和半導體變流技術等多門課程的基礎知識。它的目的與任務是：使學生通過大綱所規(guī)定的全部教學內容的學習，不但掌握必要的基礎理論知識，而且還應在系統(tǒng)數(shù)學模型的建立、系統(tǒng)性能的分析以及改善系統(tǒng)性能問題、解決問題和實際動手能力方面得到鍛煉和提高，為學習后續(xù)課程和專業(yè)知識以及今后從事自動控制等技術工作打下初步基礎。二、教學基本要求本課程是以建立數(shù)學模型為研究對象，分析、了解控制系統(tǒng)的動態(tài)特性是研究一個自動控制系統(tǒng)的核心問題，系統(tǒng)的數(shù)學模型是設計、分析、改進、完善自動控制系統(tǒng)的依據。通過自動控制系統(tǒng)的時域分析和頻域分析的學習，使學生能夠掌握簡單控制系統(tǒng)的設計、動態(tài)性能的分析及其校正環(huán)節(jié)。學完本課程應達到以下基本要求：了解自動控制系統(tǒng)的組成及分類；:掌握系統(tǒng)的數(shù)學模型的建立了解被控對象的動態(tài)特性掌握拉普拉斯變換及其應用掌握自動控制系統(tǒng)的時域分析；掌握自動控制系統(tǒng)的頻域分析；熟悉自動控制系統(tǒng)的設計；熟悉自動控制系統(tǒng)的分析與調試受到必要的實驗和實訓技能的訓練，能獨立完成自動控制系統(tǒng)的實驗，并養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W作風。三、教學內容第一章自動控制的基本知識自動控制的應用與任務自動控制系統(tǒng)的組成、控制流程簡圖與原理方框圖控制系統(tǒng)的負反饋工作原理控制系統(tǒng)的分類對自動控制系統(tǒng)的基本要求第二章自動控制系統(tǒng)的數(shù)字模型標準微分方程的列寫拉斯（Laplace）變換、反變換及其應用傳遞函數(shù)與系統(tǒng)動態(tài)結構圖系統(tǒng)結構圖的等效變換與信號流圖、梅遜（Mason）公式系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)及自動控制系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)第三章被控對象的動態(tài)特性被控對象的階躍響應與動態(tài)方程對象的特性參數(shù)極其對控制質量的影響時域法測試對象動態(tài)特性及確定其傳遞函數(shù)第四章自動控制系統(tǒng)的時域分析系統(tǒng)輸出響應組成的分析線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定誤差分析控制系統(tǒng)的動態(tài)分析控制系統(tǒng)的校正第五章自動控制系統(tǒng)的頻域分析頻率特性的概念與求算典型環(huán)節(jié)的頻率特性系統(tǒng)開環(huán)頻率特性曲線繪制及應用時域的穩(wěn)定性判據系統(tǒng)閉環(huán)、開環(huán)頻率特性與時域階躍響應的關系頻域法分析與設計系統(tǒng)的串聯(lián)校正裝置第六章簡單控制系統(tǒng)概述被控量與操作控制量的選擇信號測量與傳送中注意的問題基本控制規(guī)律對控制質量的影響及其選擇自動調節(jié)閥選型簡單控制系統(tǒng)的工程整定與投運第七章復雜控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)及其應用前饋-反饋控制系統(tǒng)及其應用其它常用的過程控制系統(tǒng)四、實踐環(huán)節(jié)（一）實驗1、自動控制系統(tǒng)的模擬2學時2、實現(xiàn)數(shù)學模擬的基本方式4學時3、對象傳遞函數(shù)的實驗測定4學時（二）實訓1、基本典型環(huán)節(jié)運動規(guī)律的模擬實訓4學時內容：模擬基本典型環(huán)節(jié)的運動規(guī)律，了解各環(huán)節(jié)輸入信號與響應之間的關系，觀察其參數(shù)變化對環(huán)節(jié)輸出信號的影響，如慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)T，二階振蕩環(huán)節(jié)的x和T等等，從而增加對自動控制系統(tǒng)基本組成的感性認識，幫助加深對控制理論一些基本概念的理解。2、控制系統(tǒng)的頻率特性模擬實訓4學時內容：了解個環(huán)節(jié)的頻率響應特性，加深理解控制系統(tǒng)的頻率響應特性概念3、二階系統(tǒng)的擾動分析實訓6學時內容：（1）、了解并分析二階系統(tǒng)在擾動作用下過渡過程的特點。（2）分析擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差，并探討降低穩(wěn)態(tài)誤差的方法。（3）結實系統(tǒng)靜態(tài)性能與動態(tài)性能之間的內在矛盾，并尋求使矛盾協(xié)調統(tǒng)一的有效方法。4、控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的模擬實訓6學時內容：改變三階系統(tǒng)增益及時間常數(shù)，研究其穩(wěn)定性，并與Routh，Nyquist穩(wěn)定判據的結果相比較，進一步掌握線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定性的理論分析方法；加深理解線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性是系統(tǒng)自身的固有特性，與系統(tǒng)的輸入信號無關；加深理解臨界開環(huán)放大系數(shù)的概念。5、控制系統(tǒng)動態(tài)品質及校正裝置的模擬實訓4學時內容：（1）了解比例微分，比例積分，比例積分微分校正在控制系統(tǒng)中的作用，從而掌握改善已有系統(tǒng)品質的方法。（2）進一步掌握由開環(huán)頻率特性估算閉環(huán)系統(tǒng)瞬態(tài)過程時域指標的方法，觀察校正后的控制系統(tǒng)的頻域動態(tài)品質。6、直流位置隨動系統(tǒng)的研究的實訓4學時內容：（1）熟悉直流位置隨動系統(tǒng)的結構和工作原理；（2）了解開環(huán)系統(tǒng)的工作狀況，掌握系統(tǒng)中反饋信號極性的實驗判別的方法；（3）掌握開環(huán)放大系數(shù)與系統(tǒng)靜差的關系；（4）掌握開環(huán)放大系數(shù)與系統(tǒng)動態(tài)性能的關系及其對系統(tǒng)穩(wěn)定性之影響；（5）了解并聯(lián)速度反饋校正對改善系統(tǒng)動態(tài)性能的作用。7、直流電動機速度調節(jié)系統(tǒng)實訓2學時內容：（1）掌握調速系統(tǒng)的組成及其工作原理；（2）了解改善調速系統(tǒng)性能的方法。五、各教學環(huán)節(jié)學時分配單元（章）分配學時理論學時實驗學時實訓學時第一章自動控制的基本知識642第二章自動控制系統(tǒng)的數(shù)字模型14104第三章被控對象的動態(tài)特性44第四章自動控制系統(tǒng)的時域分析16142第五章自動控制系統(tǒng)的頻域分析16142第六章簡單控制系統(tǒng)88第七章復雜控制系統(tǒng)66合計706010六、考核方式閉卷筆試。七、推薦教材和教學參考書教材：《自動控制原理