《自动控制原理实验》课程教学大纲.doc

《自动控制原理实验》教学大纲 一、课程基本信息 课程代码04110110 课程名称：自动控制原理实验 课程英文名称 Experiments on Theory of Automatic Control 课程所属单位：电气信息工程系自动化教研室 课程面向专业：自动化，电气工程及其自动化，电子信息、通信工程 课程类型：必修课 先修课程：拉氏变换、线性代数、数字电路、模拟电路、电机学 学时：自动化10，电气工程及其自动化10，电子信息与通信工程6 应开实验项目个数：自动化5，电气工程与自动化5，电子信息、通信工程3 二、课程性质与目的 自动控制原理为理工科院校自动化、电气工程及其自动化、电子信息、通信工程专业的必修课程，是一门理论性和工程应用性都很强的专业基础课。控制原理是构造控制系统的理论基础，而控制原理实验则是开发和研究控制系统性能必不可少的手段。在学习自动控制原理的基础上，开设一定的实验，不仅有助于加深对理论知识的理解，而且有助于培养科学实验和工程实践的能力，这在自动控制原理的研究和自动化技术的实践中都具有十分重要的作用。本课程以实验操作为主，分为验证型实验、综合型实验、设计型实验几个部分，配有多样先进的实验仪器和多媒体课件，并充分利用已有的教学资源和Matlab软件包，使教学效果更上了一个台阶。? 三、课程内容与要求 实验一：典型环节的模拟研究（2学时） 基本要求：了解和掌握各典型环节的传递函数和模拟电路图，熟悉DVCC-ZK2自控/计控教学实验系统。 主要内容：了解和掌握各典型环节的传递函数及模拟电路图，观察和分析各典型环节的响应曲线。 主要仪器设备：计算机， DVCC-ZK2自控/计控教学实验系统。 实验二：典型系统瞬态响应和稳定性（2学时） 基本要求：了解和掌握典型二阶和三阶系统的传递函数和模拟电路图。观察输出响应曲线，分析参数变化对系统性能的影响。 主要内容：观察和分析典型二阶系统在欠阻尼、临界阻尼、过阻尼的响应曲线及典型三阶系统在发散、等幅振荡、衰减振荡的响应曲线。 主要仪器设备：计算机， DVCC-ZK2自控/计控教学实验系统。 实验三：控制系统频率特性（2学时） 基本要求：加深了解系统频率特性的物理概念，掌握系统频率特性的测量方法。 主要内容：根据实验开环对数幅频曲线画出开环对数幅频曲线的渐近线，再根据渐近线的斜率和转角频率确定频率特性（传递函数）。 主要仪器设备：计算机， DVCC-ZK2自控/计控教学实验系统。 实验四：连续系统校正（2学时） 基本要求：研究校正环节对系统稳定性和过渡过程的影响。 主要内容：了解和掌握校正的理论和意义，观察和分析校正系统和非校正系统的响应曲线。 主要仪器设备：计算机，DVCC-ZK2自控/计控教学实验系统。 实验五：非线性系统(一)（2学时） 基本要求：了解和掌握非线性系统的原理，学会用相轨迹分析非线性系统的瞬间响应和稳态误差。 主要内容：用实验法直接获得相平面图。当改变系统的初始条件时，便获得一系列相轨迹。根据相轨迹的形状和位置分析系统的瞬态响应和稳态误差。 实验六：状态反馈（2学时） 基本要求：1.掌握用状态反馈配置极点的方法；2.学习状态反馈的设计方法。 主要内容：了解和掌握状态反馈的原理，观察和分析极点配置后系统的阶跃响应曲线。 主要仪器设备：计算机， DVCC-ZK2自控/计控教学实验系统。 实验七：转子绕线机控制系统串联控制器设计（2学时） 基本要求：研究串联控制器对系统稳定性和过渡过程的影响。 主要内容：对已知的转子绕线机控制系统, 根据系统设计的具体目标,设计串联控制器。控制器型式由学生根据给定的设计目标自行确定，并计算校正装置参数。最后利用Matlab对控制系统进行仿真，调整参数，通过“DVCC-ZK2自控/计控教学实验系统”完成整个设计过程。 主要仪器设备：计算机，MATLAB仿真分析软件，DVCC-ZK2自控/计控教学实验系统。 四、学时分配 实验学时分配表 序号 实验项目（或内容）名称 实 验 学 时 实验类型 每组实验人数 说明 验 证 性 设 计 性 综 合 性 其 它 1 典型环节的模拟研究 2 √ 2 2 典型系统瞬态响应和稳定性 2 √ 2 3 控制系统频率特性 2 √ 2 4 连续系统校正 2 √ 2 5 非线性系统(一) 2 √ 2 6 状态反馈 2 √ 2 7 转子绕线机控制系统串联控制器设计 2 √ 2 小计 14 五、教学方法与教学要求 实验预习、实验指导与操作、实验报告等环节的内容及要求见实验教材；每组人数及每次实验安排的人数见实验学时分配表。 六、课程考核方法 考核方式：考查；成绩评定标准为：优、良、中、差。 七、实验教材与参考资料 1．自动控