“自动控制理论”课程教学大纲.docx

“自动控制理论”课程教学大纲

课程名称

自动控制理论

英文名称

ControlFoundationofMechanicalEngineering

课程编号

360314

开课学期

四

课程性质

学科基础课

课程属性

必修课

课程学分

2.5

适用专业

机械电子工程

课程学时

总学时：40；其中理论学时：40实验实践学时：0上机学时：0

开课单位

学院机械电子工程系（教研室）

先修课程

课程名称

对先修课应知应会具体要求

高等数学

能够熟练掌握拉普拉斯变换、反拉普拉斯变换。

电路原理

能够正确理解并熟练运用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律；能够熟练运用各类定律对系统进行数学建模并求解。

后续课程

数控技术、现代新型传感器技术、机电传动控制、现代控制原理

课程目标及与毕业要求的对应关系

课程目标

毕业要求

3

5

12

1.掌握自动控制系统的基本概念，熟悉自动控制系统的基本组成及分类方法。

0.2

2.掌握系统结构图的建立，熟悉掌握重要的传递函数，信号流图的定义和组成方法，信号流图的定义和组成方法，梅森公式求闭环传递函数的方法。

0.3

3.了解改善系统动态性及其提高系统控制精度的措施，掌握一阶系统的数学模型和阶跃相应的特点，正确理解线性定常系统的稳定条件，熟练应用劳斯判据判断系统的稳定性。

0.5

0.5

4.了解控制系统根轨迹的概念，掌握绘制基本原则，熟练运用根轨迹分析系统性能。了解一个系统和一个环节的频率特性并得出系统的正弦传递函数。

0.3

0.5

5.具有严格规范的操作能力和融会贯通能力，具有较强的团队意识，学会与人沟通、协作的工作能力，具有吃苦耐劳、脚踏实地的精神。具有助力强国建设使命感；传输勇于奉献和担当、安全生产的职业道德。

0.2

0.5

课程概述

控制理论与技术是机械电子工程专业的学科基础课（必修）。主要内容是以传递函数为基础，研究单输入单输出一类自动控制系统的分析和设计问题。这些理论研究较早，现在已经比较成熟，并且在工程实践中得到广泛的应用。通过学习，掌握经典控制论中，线性定常连续系统、单输入单输出闭环控制系统的工作原理，掌握反馈控制系统的应用以及分析和设计的一般规律，使学生具有分析和设计自动控制系统的初步能力，对系统的认识上升到更高的层次。

课程应知应会具体内容要求

任务一：自动控制系统简介（支撑课程目标1、5）

知识要点：自动控制系统组成及术语；自动控制系统的分类；自动控制系统的性能指标；自动控制系统实例分析。

学习目标：掌握自动控制系统的组成，掌握自动控制系统的分类，掌握自动控制系统的评价指标，能够对任一自动控制系统进行系统分析。

授课建议：建议授课学时4学时，授课方式为板书与PPT相结合。

任务二：线性系统的数学模型（支撑课程目标2）

知识要点：控制系统的数学模型的建立；传递函数的建立；结构图的等效变换；信号流图的绘制及化简原则；利用梅森公式求系统的传递函数。

学习目标：熟悉控制系统数学模型的建立，熟悉传递函数的建立，掌握结构图的等效变换原则，掌握信号流图的绘制方法，掌握梅森公式应用准则。

授课建议：建议授课学时10学时，授课方式为板书与PPT相结合。

任务三：线性系统的时域分析（支撑课程目标3）

知识要点：控制系统的性能指标；一阶系统的单位阶跃响应；二阶系统的单位阶跃相应；自动控制系统的代数稳定判据；系统的稳态误差。

学习目标：掌握控制系统的性能指标，掌握一阶、二阶系统的单位阶跃响应，熟练应用稳定判据来判断系统的稳定性，会求各类系统的稳态误差。

授课建议：建议授课学时10学时，授课方式为板书与PPT相结合。

任务四：根轨迹（支撑课程目标4）

知识要点：根轨迹的基本概念；绘制根轨迹的基本法则；用根轨迹分析系统的性能。

学习目标：熟悉根轨迹的基本概念，掌握绘制根轨迹的基本法则，能够利用根轨迹分析系统的性能。

授课建议：建议授课学时10学时，授课方式为板书与PPT相结合。

任务五：线性系统的频域分析（支撑课程目标4）

知识要点：频率特性的基本概念；典型环节的频率特性；控制系统的开环频率特性；奈奎斯特稳定判据；稳定裕度。

学习目标：熟悉频率特性的基本概念、典型环节的频率特性，掌握控制系统开环频率特性，掌握奈奎斯特稳定稳定判据法则，能够熟练求出系统的稳定裕度。

授课建议：建议授课学时10学时，授课方式为板书与PPT相结合。

任务六：课程思政（支撑课程目标5）

知识要点：理解制造业对于控制系统的要求，领悟制造业的机遇和挑战；践行精度制造、绿色制造和可持续发展的理念；弘扬工匠精神；正确引导学生，树立正确人生观和世界观，培养学生职业道德。

学习目标：具有较强的团队意识，学会与人沟通、协作的工作能力，具有吃苦耐劳、脚踏实地的精神，具备创新和