《自動(dòng)控制理論》課程教學(xué)大綱（機(jī)器人工程專業(yè)）

《自動(dòng)控制理論》課程教學(xué)大綱一、課程簡(jiǎn)介課程中文名自動(dòng)控制理論課程英文名AutomaticControlTheory雙語授課□是eq\o\ac(□,√)否課程代碼24112096課程學(xué)分3總學(xué)時(shí)數(shù)48（含勞動(dòng)教育1學(xué)時(shí)）課程類別□通識(shí)教育課程□公共基礎(chǔ)課程eq\o\ac(□,√)專業(yè)教育課程□綜合實(shí)踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)eq\o\ac(□,√)必修□選修□其他課程形態(tài)□線上eq\o\ac(□,√)線下□線上線下混合式□社會(huì)實(shí)踐□虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式eq\o\ac(□,√)閉卷□開卷□課程論文□課程作品□匯報(bào)展示□報(bào)告eq\o\ac(□,√)課堂表現(xiàn)eq\o\ac(□,√)階段性測(cè)試eq\o\ac(□,√)平時(shí)作業(yè)□其他（可多選）開課學(xué)院機(jī)器人工程學(xué)院開課系(教研室)機(jī)器人工程面向?qū)I(yè)機(jī)器人工程開課學(xué)期第5學(xué)期先修課程高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電路分析、電子技術(shù)基礎(chǔ)等。后續(xù)課程機(jī)器人操作系統(tǒng)A、機(jī)器人建模與仿真等。選用教材辛海燕等.自動(dòng)控制基礎(chǔ)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2018年.參考書目1.自動(dòng)控制理論(第3版).鄒伯敏編著.機(jī)械工業(yè)出版社,2018年12月.2.自動(dòng)控制理論創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)案例教程.姜增如編著.機(jī)械工業(yè)出版社,2015年8月.3.自動(dòng)控制原理(第3版).胡壽松編著.科學(xué)出版社,2007年6月.課程資源1.圖書館學(xué)習(xí)資源：可借閱圖書館《自動(dòng)控制理論》等書籍進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。2.網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源：用超星瀏覽器下載電子書籍進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。3.自主學(xué)習(xí)資源：自動(dòng)控制理論慕課哈爾濱工業(yè)大學(xué)。課程簡(jiǎn)介本課程是一門使學(xué)生了解自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及專業(yè)術(shù)語，學(xué)習(xí)并掌握古典控制理論的基本分析、設(shè)計(jì)方法，為后續(xù)的理論課程和專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。通過課堂教學(xué)環(huán)節(jié)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握：要求學(xué)生掌握控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立方法，了解控制系統(tǒng)的基本校正方案，并掌握對(duì)各種控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析的基本方法。了解自動(dòng)控制理論的發(fā)展，我國(guó)重大科技項(xiàng)目中涉及的自動(dòng)控制技術(shù)。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號(hào)具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決自動(dòng)控制領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。課程目標(biāo)2能夠設(shè)計(jì)針對(duì)自動(dòng)控制領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的自動(dòng)控制系統(tǒng)，并能夠再設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化及環(huán)境等因素。課程目標(biāo)3能夠基于專業(yè)理論知識(shí)，采用科學(xué)方法對(duì)自動(dòng)控制領(lǐng)域的復(fù)雜工程進(jìn)行研究，能夠根據(jù)問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，通過信息綜合得到有效結(jié)論。表2課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：工程知識(shí)【H】1.3：掌握機(jī)器人工程專業(yè)知識(shí)，具備解決復(fù)雜機(jī)器人工程問題的能力。目標(biāo)1畢業(yè)要求3：設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案【M】3.1：能夠分析復(fù)雜工程問題，設(shè)計(jì)解決方案，并體現(xiàn)出創(chuàng)新意識(shí)。目標(biāo)2畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具【L】5.3：能夠使用現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具預(yù)測(cè)與模擬復(fù)雜機(jī)器人工程問題，并能夠理解其局限性。目標(biāo)3三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)任務(wù)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)方法學(xué)時(shí)1緒論1.自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)2.自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成3.自動(dòng)控制的基本方式4.自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類5.我國(guó)自動(dòng)控制理論的發(fā)展1．問題交流：課堂提問。2.線上學(xué)習(xí)：大國(guó)工匠。3.個(gè)人作業(yè)：數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)目標(biāo)1重點(diǎn)：1.重點(diǎn)是掌握控制系統(tǒng)的基本概念；難點(diǎn)：1.難點(diǎn)典型自動(dòng)控制系統(tǒng)例子；2.難點(diǎn)繪制控制系統(tǒng)的方塊圖。講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)自動(dòng)控制理論，并促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)的發(fā)展。42控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1.數(shù)學(xué)模型概念2.控制系統(tǒng)的微分方程3.用拉氏變換求解線性常系數(shù)微分方程4.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)5.典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)6.控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖7.結(jié)構(gòu)圖的等效變換1．問題交流：課堂提問。2.拓展閱讀：魯棒控制。3．個(gè)人作業(yè)：原技術(shù)原理掌握。目標(biāo)2重點(diǎn)：1.傳遞函數(shù)的概念及求取；2.典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)；3.結(jié)構(gòu)圖的等效變換。難點(diǎn)：1.控制系統(tǒng)的微分方程。講授法:能夠向?qū)W生傳授基礎(chǔ)概念和關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，幫助學(xué)生掌握控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型163控制系統(tǒng)的時(shí)域分析1.典型輸入信號(hào)2.一階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)3.二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)4.二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)及分析5.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能6.穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算及減小的方法7.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性8.勞斯穩(wěn)定判據(jù)1．問題交流：課堂提問。2.拓展閱讀：PID控制。4．個(gè)人作業(yè)：原技術(shù)原理掌握。目標(biāo)2重點(diǎn)：1.二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能計(jì)算；2.勞斯判據(jù)；3.穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算。難點(diǎn):1.擾動(dòng)作用下減小或消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的措施。講授法:能夠向?qū)W生傳授基礎(chǔ)概念和關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，幫助學(xué)生掌握控制系統(tǒng)的時(shí)域分析164線性系統(tǒng)的校正1.線性系統(tǒng)校正的概念2.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.PID校正器設(shè)計(jì)4.PID校正實(shí)例。1．問題交流：課堂提問。2.拓展閱讀：Matlab。3．個(gè)人思考：軟件應(yīng)用。目標(biāo)1目標(biāo)3重點(diǎn)：1.機(jī)械制造工藝的概念及其劃分。2.常用機(jī)械制造工藝技術(shù)。難點(diǎn)：1.常用機(jī)械制造工藝技術(shù)。2.現(xiàn)代制造工藝技術(shù)。講授法:通過案例教學(xué)能夠引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際案例，明白PID控制器12合計(jì)48

課程考核考核內(nèi)容與考核方式表4課程目標(biāo)、考核內(nèi)容與考核方式對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項(xiàng)目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.認(rèn)識(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、分類和基本要求緒論20%課堂表現(xiàn)平時(shí)作業(yè)期末測(cè)試實(shí)驗(yàn)報(bào)告2.數(shù)學(xué)模型的概念控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3.典型輸入信號(hào)概念控制系統(tǒng)的時(shí)域分析4.線性系統(tǒng)校正的概念線性系統(tǒng)的校正課程目標(biāo)21.控制系統(tǒng)的微分方程控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型40%課堂表現(xiàn)平時(shí)作業(yè)期末測(cè)試實(shí)驗(yàn)報(bào)告2.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3.控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型4.一階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)分析控制系統(tǒng)的時(shí)域分析5.二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)分析控制系統(tǒng)的時(shí)域分析6.二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)及分析控制系統(tǒng)的時(shí)域分析課程目標(biāo)31.結(jié)構(gòu)圖的等效變換線性系統(tǒng)的校正40%課堂表現(xiàn)平時(shí)作業(yè)期末測(cè)試實(shí)驗(yàn)報(bào)告2.典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)線性系統(tǒng)的校正3.系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型4.勞斯判據(jù)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型表5課程目標(biāo)與考核方式矩陣關(guān)系課程目標(biāo)考核方式考核占比期末考試成績(jī)比例70%平時(shí)作業(yè)成績(jī)比例20%課堂考勤成績(jī)比例5%課堂表現(xiàn)成績(jī)比例5%課程目標(biāo)140%50%40%40%42%課程目標(biāo)230%30%30%30%30%課程目標(biāo)330%20%30%30%28%（二）成績(jī)?cè)u(píng)定1.平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定（30%）（1）課堂表現(xiàn)（5分）：通過學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評(píng)價(jià)學(xué)生相關(guān)的能力。（2）作業(yè)完成情況（20分）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，在課程教學(xué)模塊后安排適當(dāng)作業(yè)，鞏固學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，考核學(xué)生對(duì)于概念的理解情況，強(qiáng)化學(xué)生機(jī)械工程的基本常識(shí)。（3）課堂考勤（5分）：主要考核學(xué)生遲到、曠課、請(qǐng)假等情況，以考勤情況確定，遲到1次扣2分、曠課1次扣5分，此項(xiàng)可得負(fù)分。2.期末成績(jī)?cè)u(píng)定(70%)占總分30分。主要考核所學(xué)4個(gè)課程模塊的基本概念、基本常識(shí)、基本要求、基本方法等自動(dòng)控制的基礎(chǔ)知識(shí)，為后續(xù)課程奠定概念性基礎(chǔ)。建議采用100分制試卷，開卷測(cè)試。4.總成績(jī)?cè)u(píng)定總成績(jī)應(yīng)由平時(shí)考核成績(jī)、報(bào)告成績(jī)和期末考核成績(jī)構(gòu)成?？偝煽?jī)（100%）=平時(shí)成績(jī)（30%）+期末成績(jī)（70%）（三）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表6評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（非試卷考核項(xiàng)目）考核項(xiàng)目評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)上課全勤，專心聽講、不玩手機(jī)與講話，積極互動(dòng)、發(fā)言與提問。有遲到或請(qǐng)假，專心聽講、不玩手機(jī)與講話，能互動(dòng)與發(fā)言。有遲到或請(qǐng)假，能聽講、不常玩手機(jī)與講話，有互動(dòng)與發(fā)言。遲到或請(qǐng)假較多，能聽講、不常玩手機(jī)與講話，無互動(dòng)與發(fā)言。缺勤超三分之一，不聽講、愛玩手機(jī)與講話，無互動(dòng)與發(fā)言。作業(yè)完成情況字跡清晰、書寫認(rèn)真，計(jì)算準(zhǔn)確、要點(diǎn)全面、內(nèi)容正確。字跡清晰、書寫認(rèn)真，計(jì)算準(zhǔn)確、要點(diǎn)較全面而缺一要點(diǎn)，或內(nèi)容較正確錯(cuò)一小點(diǎn)。字跡清晰、書寫認(rèn)真，計(jì)算準(zhǔn)確、要點(diǎn)較全面而缺二要點(diǎn)，或內(nèi)容較正確錯(cuò)二小點(diǎn)。字跡清晰、書寫認(rèn)真，計(jì)算準(zhǔn)確、要點(diǎn)較全面而缺三要點(diǎn)，或內(nèi)容較正確錯(cuò)三小點(diǎn)。字跡清晰、書寫認(rèn)真，計(jì)算準(zhǔn)確、要點(diǎn)較全面而缺四要點(diǎn)及以上，或內(nèi)容較正確錯(cuò)四小點(diǎn)及以上。階段性測(cè)驗(yàn)單元考核選擇題90%以上正確。單元考核選擇題80～90%正確。單元考核選擇題70～80%正確。單元考核選擇題60～70%正確。單元考核選擇題正確率在60%以下。實(shí)踐教學(xué)實(shí)驗(yàn)操作過程完整，操作步驟正確，操作結(jié)果準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)報(bào)告全面完整，書寫工整。實(shí)驗(yàn)操作過程完整，操作步驟正確，操作結(jié)果較準(zhǔn)確（允許錯(cuò)一處），實(shí)驗(yàn)報(bào)告全面完整，書寫工整。實(shí)驗(yàn)操作過程完整，操作步驟正確，操作結(jié)果較準(zhǔn)確（允許錯(cuò)