《自动控制原理课程设计》教学大纲 课程编号 302184020 课程性质选修 课程名称 自动控制原理课程设计 学时/学分32/2 英文名称 Curriculum Design for Principle of 考核方式 考查 Automatic Control 《自动控制原理》王建辉等编著 选用教材 执笔人 罗航 冶金工业出版社，2004 先修课程自动控制原理、电路原理、MATLAB程序设计 专业教学 审核人 指导组 适用专业 测控技术与仪器 一、课程目标 1.知道控制系统设计与校正的类型、方法和步骤，理解各种校正方法的优点和缺 点。 2.能针对具体的校正设计问题，通过文献检索及其他途径收集整理资料。 3.能够确定满足设计指标的单元模块、功能部件，并对设计方案进行可行性论证， 优选方案。 4.能够熟练地应用MATLAB软件对实际控制系统进行仿真校正设计，确定校正系 统及其元件参数。 5.具有团队协作、交流沟通能力，能够在研讨中阐述自己的观点。 6.能够就设计和仿真结果进行误差分析，分析仿真的优势和局限性， 7.具有规范撰写设计报告的能力一能够用图纸、文字、软件模拟仿真等形式星 现设计成果。 二、内容及设计要求 针对教师给出课题，学生综合运用自动控制原理、Matlab等知识进行控制 系统校正与综合设计，训练学生解决控制系统工程问题的能力。内容涉及串联微 分（积分）校正的技术（方法和步骤），利用波特图分析设计校正网络技术，Matlab 仿真工具(Simulink)及校正函数的选取与应用等。设计任务详见《专业课课程 设计指导书》。设计要求如下： 1.根据设计任务要求，研讨并确定校正设计方案。（支撑课程目标1、3、5） 2.在理论分析校正技术和措施的基础上，运用Matlab工具设计校正系统，使控
《自动控制原理课程设计》教学大纲 课程编号 302184020 课程性质 选修 课程名称 自动控制原理课程设计 学时/学分 32/2 英文名称 Curriculum Design for Principle of Automatic Control 考核方式 考查 选用教材 《自动控制原理》 王建辉等编著 冶金工业出版社，2004 执笔人 罗航 先修课程 自动控制原理、电路原理、MATLAB 程序设计 审核人 专业教学 指导组 适用专业 测控技术与仪器 一、 课程目标 1.知道控制系统设计与校正的类型、方法和步骤，理解各种校正方法的优点和缺 点。 2.能针对具体的校正设计问题，通过文献检索及其他途径收集整理资料。 3.能够确定满足设计指标的单元模块、功能部件，并对设计方案进行可行性论证， 优选方案。 4.能够熟练地应用 MATLAB 软件对实际控制系统进行仿真校正设计，确定校正系 统及其元件参数。 5.具有团队协作、交流沟通能力，能够在研讨中阐述自己的观点。 6.能够就设计和仿真结果进行误差分析，分析仿真的优势和局限性， 7.具有规范撰写设计报告的能力——能够用图纸、文字、软件模拟仿真等形式呈 现设计成果。 二、 内容及设计要求 针对教师给出课题，学生综合运用自动控制原理、Matlab 等知识进行控制 系统校正与综合设计，训练学生解决控制系统工程问题的能力。内容涉及串联微 分（积分）校正的技术（方法和步骤），利用波特图分析设计校正网络技术，Matlab 仿真工具（Simulink）及校正函数的选取与应用等。设计任务详见《专业课课程 设计指导书》。设计要求如下： 1. 根据设计任务要求，研讨并确定校正设计方案。（支撑课程目标 1、3、5） 2. 在理论分析校正技术和措施的基础上，运用 Matlab 工具设计校正系统，使控
制系统的相位裕量、增益裕量、稳态误差及穿越频率等参数符合工程实际要求， 根据校正形式，确定电路的形式及仿真参数。（支撑课程目标4） 3.针对设计结果，进行小组研讨：开展误差影响因素分析、仿真优势及局限性 分析，评价设计结果与过程。（支撑课程目标5、6） 4.提交格式规范的设计报告书： (1)根据设计过程及结果撰写设计报告。报告内容要点如下： 设计题目及要求 理论及可行性分析（核心理论、设计依据、手段、方法及工具、团队 优势) 关键技术分析 〈4>设计步骤（突出完整性和逻辑性） 分析与结论（针对设计，进行误差影响因素分析，仿真局限性分析） 〈7)收获与体会（评价设计结果与过程，问题提炼，扩展思维改进方法和 技术等) 参考文献：5-6篇（参考书除外） (2)报告字数：要求4000^5000字。 (3)双面打印。 (支撑课程设计目标2、7) 三、参考文献 [1]胡寿松自动控制原理北京：国防工业出版社： [2]章燕申控制系统的设计与实践北京：清华大学出版社： [3]魏克新MATALAB语言与自动控制系统设计北京：机械工业出版社： [4]黄忠霖控制系统MATLAB设计与仿真北京：国防工业出版社： [5]张志涌，杨祖樱MATLAB教程.北京：北京航空航天大学出版社 [6]徐海军，王元飞自动控制习题同步指导.北京：航空工业出版社： [7]彭学锋等自动控制原理实践教程.中国水利水电出版社。 四、达成课程目标的途径与措施
制系统的相位裕量、增益裕量、稳态误差及穿越频率等参数符合工程实际要求， 根据校正形式，确定电路的形式及仿真参数。（支撑课程目标 4） 3. 针对设计结果，进行小组研讨：开展误差影响因素分析、仿真优势及局限性 分析，评价设计结果与过程。（支撑课程目标 5、6） 4. 提交格式规范的设计报告书： （1）根据设计过程及结果撰写设计报告。报告内容要点如下： 设计题目及要求 理论及可行性分析（核心理论、设计依据、手段、方法及工具、团队 优势） 关键技术分析 设计步骤（突出完整性和逻辑性） 典型代码及绘图（注释、功能阐述或说明） 分析与结论（针对设计，进行误差影响因素分析，仿真局限性分析） 收获与体会（评价设计结果与过程，问题提炼，扩展思维改进方法和 技术等） 参考文献：5-6 篇（参考书除外） （2）报告字数：要求 4000~5000 字。 （3）双面打印。 （支撑课程设计目标 2、7） 三、 参考文献 [1] 胡寿松 自动控制原理 北京：国防工业出版社; [2] 章燕申 控制系统的设计与实践 北京：清华大学出版社; [3] 魏克新 MATALAB 语言与自动控制系统设计 北京：机械工业出版社; [4] 黄忠霖 控制系统 MATLAB 设计与仿真 北京：国防工业出版社; [5] 张志涌，杨祖樱 MATLAB 教程.北京:北京航空航天大学出版社; [6] 徐海军，王元飞 自动控制习题同步指导.北京:航空工业出版社; [7] 彭学锋等 自动控制原理实践教程.中国水利水电出版社。 四、 达成课程目标的途径与措施
自动控制原理课程设计的内容较为复杂、方法较为灵活。涉及达成目标的途 径、措施和成绩评定的权重划分。 1.课程目标达成措施 (1)引导学生掌握自动控制系统校正原理的典型形式和校正方法，融入方法的 多元性思维： (2)面向任务进行精讲：课堂讲授以共性专题讲解为主，讲解仿真工具的使用， 研究典型问题中的关键技术，侧重点讲解思路和方法，突出问题解决的多 元性、结论分析的扩展性： (3)大班授课基础上进行小组研讨设计： 考勤及研讨：实行签到考勤制。在研讨过程中评价个人在研讨（小组 和阶段性)中的表现（参与度—准备性、积极性：问题提出、分析 及解决效果一鲜明性、重要性：语言表述—逻辑性、条理性、学 术性)。 (4)教师综合评定学生的设计报告，重点考核学生运用基本知识和仿真工具设 和验证计校正方案的能力： 设计过程的逻辑水平： 〈3>仿真工具（典型函数）运用的熟练性及效果： 报告撰写水平（逻辑性、层次性、规范性） 2.考核与评定 (1)原则：形成性、分解性、动态性 (2)目的：综合考察学生对课程学习的效果，为课程目标达成奠定客观的量化 基础。 检验学生学习动手实践的效果： 检验学生问题分析、研究探讨归纳总结的能力： 考核学生学习的态度。 (3)方式：各个环节综合考核，加权评定
自动控制原理课程设计的内容较为复杂、方法较为灵活。涉及达成目标的途 径、措施和成绩评定的权重划分。 1. 课程目标达成措施 （1）引导学生掌握自动控制系统校正原理的典型形式和校正方法，融入方法的 多元性思维； （2）面向任务进行精讲：课堂讲授以共性专题讲解为主，讲解仿真工具的使用， 研究典型问题中的关键技术，侧重点讲解思路和方法，突出问题解决的多 元性、结论分析的扩展性； （3） 大班授课基础上进行小组研讨设计： 大班集中授课后，以小组为单位完成一个综合设计题目（学生分为若 干组，每组不同题目）； 课程设计实行组长负责制，组织和协调分工成员任务； 考勤及研讨：实行签到考勤制。在研讨过程中评价个人在研讨（小组 和阶段性）中的表现（参与度——准备性、积极性；问题提出、分析 及解决效果——鲜明性、重要性；语言表述——逻辑性、条理性、学 术性）。 （4） 教师综合评定学生的设计报告，重点考核学生运用基本知识和仿真工具设 和验证计校正方案的能力： 理论体系、架构及关键技术水平； 设计过程的逻辑水平； 仿真工具（典型函数）运用的熟练性及效果； 分析归纳能力（结果影响因素分析、误差及局限性分析、扩展性思维 ——最优方案选择或改进） 报告撰写水平（逻辑性、层次性、规范性） 2. 考核与评定 （1）原则：形成性、分解性、动态性 （2）目的：综合考察学生对课程学习的效果，为课程目标达成奠定客观的量化 基础。 检验学生学习基本知识及其应用的效果； 检验学生学习动手实践的效果； 检验学生问题分析、研究探讨归纳总结的能力； 考核学生学习的态度。 （3）方式：各个环节综合考核，加权评定
3.命题要求 本课程设计命题依据课程目标而设置。训练学生综合运用所学知识解决实际 问题的能力.题目难度、覆盖面及工作量要适中，保证学生能在规定时间内完成。 五、课程目标对毕业要求的支撑 毕业要求 指标点 课程目标 毕业要求3设计/开发 3.1能够根据用户及社会需求提出设计目标、确定 课程目标1、 解决方案：能够设计针 设计方案，并对可行性进行研究。 3 对机械工程领域的复 杂测试计量及控制问3.3能够用图纸、报告、软件模型或实物等形式， 课程目标7 题的解决方案，设计满 呈现设计成果。 足特定需求的测控系 统及功能部件，并能够 在设计环节中体现创 新意识，并考虑社会 健康、安全、法律、文 化以及环境等因素。 毕业要求5使用现代1 5.1能够通过文献检索及其它途径获取资料及数 课程目标2 具：能够针对机械工程 据。 领域的复杂测控问题， 5.2能够合理运用Matlab、Solidworks等专业技术 课程目标4 开发与选用恰当的技工具对测控复杂工程问题进行预测与模拟。 术、资源及现代工具， 5.3能够分析并理解运用Matlab、Solidworks等专 课程目标6 对问题进行预测与模 业技术工具对测控复杂工程问题进行预测与模拟 拟，并能够理解其局限 的局限性。 性。 毕业要求9个人和团 9.2能理解个人在团队中的角色与责任，担任个体、 课程目标5 队：能够在多学科背景 团队成员以及负责人的角色，完成相应的工作。 下进行团队协作，承担 不同的团队角色 六、成绩评定 成绩评定(%) 小组评定(45) 教师评定(45) (10) 语言表达(15) 观点述 贡献大小(10)问题解析报告质量
3. 命题要求 本课程设计命题依据课程目标而设置。训练学生综合运用所学知识解决实际 问题的能力。题目难度、覆盖面及工作量要适中，保证学生能在规定时间内完成。 五、 课程目标对毕业要求的支撑 毕业要求 指标点 课程目标 毕业要求 3 设计/开发 解决方案：能够设计针 对机械工程领域的复 杂测试计量及控制问 题的解决方案，设计满 足特定需求的测控系 统及功能部件，并能够 在设计环节中体现创 新意识，并考虑社会、 健康、安全、法律、文 化以及环境等因素。 3.1 能够根据用户及社会需求提出设计目标、确定 设计方案，并对可行性进行研究。 课程目标 1、 3 3.3 能够用图纸、报告、软件模型或实物等形式， 呈现设计成果。 课程目标 7 毕业要求 5使用现代工 具：能够针对机械工程 领域的复杂测控问题， 开发与选用恰当的技 术、资源及现代工具， 对问题进行预测与模 拟，并能够理解其局限 性。 5.1 能够通过文献检索及其它途径获取资料及数 据。 课程目标 2 5.2 能够合理运用 Matlab、Solidworks 等专业技术 工具对测控复杂工程问题进行预测与模拟。 课程目标 4 5.3 能够分析并理解运用 Matlab、Solidworks 等专 业技术工具对测控复杂工程问题进行预测与模拟 的局限性。 课程目标 6 毕业要求 9 个人和团 队：能够在多学科背景 下进行团队协作，承担 不同的团队角色。 9.2 能理解个人在团队中的角色与责任，担任个体、 团队成员以及负责人的角色，完成相应的工作。 课程目标 5 六、 成绩评定 成绩评定（%） 考勤 (10) 小组评定(45） 教师评定（45） 语言表达（15） 观点阐述 贡献大小（10） 问题解析 报告质量
(20) (能力分) (综合分) (15) (30) 七、教学进程 教学内容 学时分配 1.基本理论讲解（校正方法和步骤） 8学时 2.内部技术要求（题目、任务及指标分析） 2学时 3.外部非技术要求（职业规范及社会能力要求，设计 2学时 纪律及考核要求) 4.仿真工具的使用(Simulink工具及校正函数的分析 4学时 与应用) 5.课下设计 16学时(1周) 合计 32学时(2周)
七、 教学进程 教学内容 学时分配 1.基本理论讲解（校正方法和步骤） 8 学时 2.内部技术要求（题目、任务及指标分析） 2 学时 3.外部非技术要求（职业规范及社会能力要求，设计 纪律及考核要求） 2 学时 4.仿真工具的使用（Simulink 工具及校正函数的分析 与应用） 4 学时 5.课下设计 16 学时（1 周） 合计 32 学时（2 周） (20) （能力分） （15） （综合分） （30）