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《自动控制原理》教学大纲
课程英文名
FundamentalsofAutomaticControl
课程代码
03M0248
学分
2.0
总学时
32
理论学时
24
实验学时
8
上机学时
0
实践学时
0
课程类别
学科基础课
课程性质
任选
先修课程
高等数学、模拟电子线路分析、信号与系统
适用专业
人工智能
开课学院
信息工程学院
执笔人
马振伟
审定人
制定时间
2025年1月
注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业教育课；课程性质是指必修/限选/任选。
一、课程地位与课程目标
（一）课程地位
《自动控制原理》是人工智能专业的基础课程之一，旨在培养学生在复杂系统中应用控制理论解决实际问题的能力。课程内容包括控制系统的建模、分析、设计及优化方法，重点讲解经典控制理论的核心原理，如反馈控制、稳定性分析和系统响应分析。通过学习本课程，学生将为后续智能控制、机器人学及自动化系统课程奠定坚实基础。随着人工智能技术的发展，自动控制在无人驾驶、智能制造等领域的应用日益重要。掌握《自动控制原理》的相关知识，能够为设计自适应、鲁棒控制及基于模型的智能控制算法提供理论支持。同时，课程的系统性和严谨性有助于培养学生的逻辑思维和工程实践能力，提升其在多学科交叉背景下解决实际问题的综合能力。
（二）课程目标
《自动控制原理》课程作为人工智能专业的重要基础课程，旨在使学生掌握自动控制系统的基本理论、方法和技术，培养其运用控制理论解决实际工程问题的能力，同时提升学生的系统分析、建模设计、编程实践和创新能力，为学生未来在自动化、智能控制及相关领域的学术研究或职业发展奠定坚实的理论基础和实践技能。具体来说，通过本课程的学习，学生应达到以下预期学习效果：
1.了解自动控制的基本概念、发展历程和主要分类，掌握经典控制系统的基本原理和分析方法；
2.理解反馈控制、稳定性分析、系统响应分析等控制理论的核心内容，掌握系统建模、分析和设计的方法，培养解决实际控制问题的能力；
3.掌握PID控制、状态空间方法、频域分析等关键技术，具备独立进行控制系统设计与优化的能力；
4.通过对控制系统应用的案例教学，培养学生的工程实践能力、创新意识、职业道德和团队协作精神。
二、课程目标达成的途径与方法
课程主要以课堂教学与实验操作为主，结合课堂讨论、课外作业、小组大作业、期末测试等途径和方式来达成。具体课程目标的达成途径与方法如下表所示。
课程目标
达成途径
目标1
课堂教学、课后作业、课堂测试和期末测试
目标2
课堂教学、实验指导
目标3
实验指导、验收及实验报告
目标4
课堂教学
三、课程目标与相关毕业要求的对应关系
课程目标
课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）
毕业要求1
毕业要求2
毕业要求8
课程目标1
M
课程目标2
H
课程目标3
H
课程目标4
H
注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。
2.毕业要求应根据课程所在专业培养方案进行描述。
3.通识选修课程可不填写上表。
四、课程主要内容与基本要求
第1章：绪论
1.1自动控制理论发展史简述
1.2自动控制系统的一般概念
1.3开环控制与闭环控制
1.4自动控制系统的分类
1.5对控制系统性能的要求和本课程的任务
基本要求：了解自动控制的基本概念、发展历程及其在现代工业和技术中的重要应用；理解开环控制与闭环控制的区别与联系，掌握各自的优缺点和适用场景；掌握自动控制系统的基本分类方法，包括连续系统与离散系统、线性系统与非线性系统等；了解控制系统性能的基本要求，如稳定性、响应速度、精度和鲁棒性等，并明确本课程的学习目标与任务；通过探讨控制系统的实际应用案例，激发学生对自动控制技术的兴趣，并鼓励学生思考人类工业控制系统在智能化、自动化领域中的发展与挑战。
第2章：控制系统的数学模型
2.1经验误差与过拟合
2.1列写系统微分方程式的一般方法
2.2非线性数学模型的线性化
2.3传递函数
2.4系统框图及其等效变换
2.5控制系统的传递函数
2.6信号流图和梅逊公式的应用
2.7控制系统的反馈特性
2.8用MATLAB处理控制系统的数学模型
基本要求：了解控制系统建模的基本方法，包括微分方程式、传递函数等常见数学模型；理解并掌握控制系统的线性化方法，尤其是非线性系统的线性化技术；掌握控制系统的传递函数和系统框图表示方法，了解其等效变换规则及应用；熟悉信号流图及梅逊公式的基本原理，并能运用这些工具进行系统分析；理解控制系统的反馈特性，能够分析其对系统稳定性和性能的影响；学会使用MATLAB等工具进行控制系统的数学建模与仿真，增强学生的实践能力；通过系统建模与分析，培养学生的严谨思维和解决复杂工程问题的能力，增强其社会
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