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《自动控制原理》课程教学大纲

课程代码：0806333205

课程名称：自动控制原理

英文名称：AutomaticControlTheroy

学分：3总学时：48

讲课学时：40实验学时：8上机学时：

适用对象：自动化（系统集成）专业

先修课程：高等数学、积分变换、电路原理、模拟电子技术

一、课程目标

本课程为自动化（系统集成）专业的专业核心课程，目的是使学生理解自动控制的基本理论及其工程应用；掌握自动控制系统数学模型的建立和系统性能分析、设计的方法，培养学生分析和设计自动控制系统的基本能力，以及分析问题、解决问题的能力，为学生学习后续专业课程打下基础。学完本课程应达到以下基本目标：

1、理解自动控制和自动控制系统的基本概念；掌握自动控制系统的基本控制方式和自动控制系统的性能要求。

2、理解控制系统数学模型建立的基本方法。掌握微分方程的建立和用拉氏变换解线性微分方程的方法、统传递函数求取方法、动态结构图建立和简化方法以及用MATLAB处理系统数学模型的方法。

3、理解时域分析法分析系统性能的原理。掌握典型一阶系统、二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求解方法；掌握用劳斯稳定判据判断系统稳定性的方法和求系统的稳态误差及误差系数的方法。

4、理解频率分析法分析控制系统性能的原理。熟悉典型环节频率特性的求取以及频率特性曲线的绘制；掌握开环系统频率特性曲线的绘制以及根据开环频率特性曲线分析闭环系统性能的方法；掌握用奈氏稳定判据和对数频率判据判断系统稳定性的方法。

5、熟悉控制系统性能设计与校正的方法。掌握串联超前校正、串联滞后校正装置参数的设计；了解串联滞后—超前校正装置参数的设计；理解控制系统工程设计方法的主要思路。

6、熟悉自动控制原理的主要实验方法，掌握实验原理、步骤和常用实验仪器设备、仪表的操作方法及一些基本环节和系统性能分析的运算。

二、教学内容

1、概述(支撑课程目标1)

教学要求：理解自动控制和自动控制系统的基本概念，了解自动控制系统的分类和自动控制理论的发展历程；掌握自动控制系统的基本控制方式和自动控制系统的性能要求。

教学内容：自动控制原理的主要研究内容和研究对象。

（1）?自动控制的基本概念和自动控制系统的基本控制方式。

（2）自动控制系统的基本结构和分类。

（3）?自动控制系统的性能要求。

（4）自动控制理论的发展历程。

（5）?对控制系统实例的分析。

2、自动控制系统的数学模型(支撑课程目标2)

教学要求：理解控制系统微分方程的建立和用拉氏变换解线性微分方程的基本方法；掌握系统传递函数求取方法、动态结构图建立和简化方法以及用MATLAB处理系统数学模型的方法。

教学内容：自动控制系统数学模型建立的基本方法以及数学模型之间的相互转换。

（1）?自动控制系统微分方程的建立步骤和方法，利用拉氏变换求解线性微分方程的基本方法。

（2）?控制系统传递函数的概念以及求取系统传递函数的方法。

（3）?控制系统动态结构图的建立的方法以及简化系统动态结构图求系统传递函数的方法。

（4）反馈控制系统不同传递函数的定义及求取方法。

（5）用MATLAB处理系统数学模型的方法。

3、时域分析法(支撑课程目标3)

教学要求：理解采用时域法分析控制系统性能的基本思路。掌握典型一阶系统、二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求解方法；掌握用劳斯稳定判据判断系统稳定性的方法和求系统的稳态误差及误差系数的方法。

教学内容：时域分析法的基本分析方法。

（1）一阶系统的单位阶跃响应、斜坡响应以及性能指标的求取。

（2）?典型二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求取。

（3）?根据性能指标的要求确定系统的参数。

（4）高阶系统的时域分析方法。

（5）?运用劳斯稳定判据分析系统稳定性的方法。

（6）控制系统稳态误差分析以及稳态误差、误差系数的求取。

（7）MATLAB用于时域分析的方法。

4、频率特性法(支撑课程目标4)

教学要求：理解采用频率法分析控制系统性能的基本思路。熟悉典型环节频率特性的求取以及频率特性曲线的绘制；掌握开环系统频率特性曲线的绘制以及根据开环频率特性曲线分析闭环系统性能的方法；掌握用奈氏稳定判据和对数频率判据判断系统稳定性的方法。

教学内容：频率特性的基本概念和频率特性法的基本分析方法。

（1）?频率特性的幅相频率特性曲线和对数频率特性曲线表示方法，典型环节和系统的频率特性曲线的绘制。

（2）?根据系统开环幅相频率特性曲线用奈奎斯特稳定判据判断闭环系统稳定性的方法。

（3）?频