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《自动控制原理》课程教学大纲 课程编码： 课程名称： 自动控制原理 课程英文名称： Automatic Control Theory 先修课程： 电路原理 适用专业： 电气工程及其自动化 总学时：84 讲课学时：72 实验学时：12 上机学时： 总学分：5 制订单位 山东科技大学(泰安校区)电气工程系 制订时间：2009年2月 一、课程的性质和目的 本课程是自动化专业应用本科专业的一门专业基础课，也是该专业的主干必修课之一。本课程研究控制系统分析与设计的基础知识，包括线性控制系统的建模，时域分析法（主要研究系统的稳定性、稳态特性和动态特性），根轨迹分析法，频率分析法三大分析法，以及系统的校正与计算机辅助分析；非线性控制系统的分析法；现代控制理论中的状态空间描述，时域分析以及系统可控可观性判断。通过对本课程的学习，使学生了解并掌握分析、设计自动控制系统的基本理论和基本方法，为相关后续课程和今后的工作奠定坚实的基础。 二、课程的基本要求 通过本课程的学习，要求学生掌握反馈控制系统的构成、控制系统数学模型的建立方法及系统时域、复域、频域分析和校正方法；熟悉非线性系统和离散控制系统的分析和设计方法；掌握现代控制理论中系统的分析法，能初步具备理论联系实际，应用控制理论初步解决实际问题的能力，为以后的工作打下良好的基础，同时能积极主动地参加前沿讲座，了解本课程的发展动态。 三、课程内容与要求 第一章 自动控制的一般概念（4学时）1、学习目的和要求 明确控制系统的任务、组成及自动控制的基本概念(被控对象，被控量，给定量，干扰量等)。通过示例，建立起系统的基本概念，初步掌握由系统工作原理图画出系统方块图的方法。正确理解对控制系统稳、准、快的要求。2、课程内容 1）自动控制系统及其任务、控制的基本方式（开/闭环控制）、负反馈控制原理（2）2）自动控制系统的基本组成及分类、对控制系统的基本要求（2）3、考核知识点和考核要求开环控制和闭环控制的基本原理和特点，闭环（反馈）控制是本章的重要概念系统的基本概念由系统工作原理图画出系统方块图的方法：自动控制的基本概念(被控对象，被控量，给定量，干扰量等)正确理解对控制系统稳、准、快的要求 控制系统的数学模型（8学时） 1、学习目的和要求 2、课程内容 1）动态(微分)方程的建立及线性化、复习拉普拉斯变换复习拉普拉斯反变换、线性系统的传递函数、（2）元部件的传递函数、典型环节（）结构图的建立及等效变换（2）信号流图，梅逊增益公式（2）自动控制系统的传递函数（）3、考核知识点和考核要求1）：传递函数的概念、结构图的建立与等效变换、梅逊公式2）梅逊公式系统微分方程建立系统结构图：微分方程建立零初始条件的物理含义；传递函数与微分方程之间的关系常用元部件的传递函数传递函数的概念、定义、性质及局限性典型环节的概念；明确系统常用的传递函数形式用拉氏变换方法求解线性常微分方程的方法；熟练掌握利用结构图等效变换和梅逊公式求系统传递函数的方法。 线形系统的时域分析法（10学时） 1、学习目的和要求 2、课程内容 1）时域分析与校正的基本概念典型外作用下的响应及性能指标2）一阶系统的时间响应及动态性能3）二阶系统的时间响应及动态性能、改善系统性能的措施（4）4）高阶系统的时间响应及动态性能线性系统的稳定性分析（2）线性系统的稳态误差（3）线性系统的反馈校正和复合校正（1）3、考核知识点和考核要求 1）：?稳定性、稳态误差、一、二阶系统阶跃响应的特点及动态性能与系统参数间的关系等有关概念，有关的计算方法以及时域校正有关的概念、方法2）提高系统性能的方法：典型外作用与典型外作用下系统输出之间的关系。估算高阶系统动态性能的零点极点法。结构不稳定概念。影响稳态误差的因素，了解减小、消除稳态误差的措施。熟悉系统阶跃响应性能指标 明确一阶、二阶系统阶跃响应的特点及一阶、二阶系统动态性能与系统特征参数之间的关系；明确闭环零点、极点分布与系统性能之间的联系：明确附加闭环零点、附加闭环极点对系统性能的影响。明确稳定性概念及稳定的充要条件，熟练掌握劳斯稳定判据及其应用方法；明确误差和稳态误差的定义；明确利用终值定理进行计算的限制条件；熟练掌握用终值定理求稳态误差的方法：熟练掌握静态误差系数法及适用的条件；明确影响稳态误差的因素。学时） 1、学习目的和要求 2、课程内容 1）根轨迹的概念；根轨迹方程及相角条件、模(幅)值条件（1）绘制常规根轨迹的基本法则（3）广义根轨迹（参数根轨迹和零度根轨迹）（2）利用根轨迹定性分析系统性能（2） 3、考核知识点和考核要求 1）：根轨迹的概念、根轨迹方程、常规根轨迹的绘制及系统性能分析2）：根轨迹、根轨迹方程的有关概念。熟练掌握绘制根轨迹的方法，能够利用根轨迹