广东海洋大学：《自动控制原理》课程教学资源（教学大纲）自动控制原理教学大纲.doc_大学文库

《自动控制原理》课程教学大纲本课程的性质和任务自动控制原理的性质属技术学科，即应用理论：学科的主要内容为数学模型，工程分析，计算方法和一般规律。本课程的任务在干使学生对线性控制理论的基本数学原理和方法有一个坚实的理解，要求学生能够正确理解和运用误程中进述的基木概念，初步了解的堂据控制系统的基木分析方法及工程设计方法解非线性系统及采样系统的一些基础知识本大纲适用于本科四年制应用电子技术专业，计划学时76学时二、课程内容及要求第一章自动控制系统的基本概念(2学时) 1.自动控制的基本概念。开环控制系统与闭环（反锁）控制，反馈的特点与作用 2. 反馈控制系统的类型。 .反馈控制系统的组成，常用术语及定义 4.对反馈控制系统工程的基本要求。第二章自动控制系统的数学模型(8学时) 数学模型是分析和设计系统的基础。本章内容及要点 1.线性系统的微分方程式描写： 2.非线性数学模型的线性化。 3.传递函数与动态结构图。 4。信号流程图。第三章自动控制系统的的域分析法(8学时) 研究系统响应的目的。响应系统运动方程式的解。它反映了系统的性能。本章内容及要点 1,自动控制系统的时域响应指标。 2.脉冲响应函数。阶一阶系统的阶跃响应阶和二阶的组成及其响应，特征参数，闭环零、极点与给定参考输入下响应的关系 4.高阶系统的响应。 5。线性系统的稳定性及劳斯·一林尔维茨稳定判据。稳定性问题的揭出，稳定的定义，稳定的充分必妄条件，稳定性的间接判据。 6.稳态误差。第四章相勃迹根轨迹的基本概念 2.绘制根轨迹的基本法则 3。控制系统根轨迹的绘制 4。控制系统的根轨迹法分析第五贲频率分析法频率特 2. 典型环节的频率特性 3. 控制系统开环频率特性作图 4.频域稳定性判据

《自动控制原理》课程教学大纲一、本课程的性质和任务自动控制原理的性质属技术学科，即应用理论；学科的主要内容为数学模型，工程分析，计算方法和一般规律。本课程的任务在于使学生对线性控制理论的基本数学原理和方法有一个坚实的理解，要求学生能够正确理解和运用课程中讲述的基本概念，初步了解的掌握控制系统的基本分析方法及工程设计方法，同时了解非线性系统及采样系统的一些基础知识。本大纲适用于本科四年制应用电子技术专业，计划学时 76 学时。二、课程内容及要求第一章自动控制系统的基本概念（2 学时） 1．自动控制的基本概念。开环控制系统与闭环(反馈)控制，反馈的特点与作用。 2．反馈控制系统的类型。 3．反馈控制系统的组成，常用术语及定义。 4．对反馈控制系统工程的基本要求。第二章自动控制系统的数学模型（8 学时）数学模型是分析和设计系统的基础。本章内容及要点： 1．线性系统的微分方程式描写； 2．非线性数学模型的线性化。 3．传递函数与动态结构图。 4．信号流程图。第三章自动控制系统的的域分析法(8 学时) 研究系统响应的目的。响应一一系统运动方程式的解。它反映了系统的性能。本章内容及要点： 1．自动控制系统的时域响应指标。 2．脉冲响应函数。， 3．一阶、二阶系统的阶跃响应。一阶和二阶的组成及其响应，特征参数，闭环零、极点与给定参考输入下响应的关系。 4．高阶系统的响应。 5．线性系统的稳定性及劳斯一一赫尔维茨稳定判据。稳定性问题的揭出，稳定的定义，稳定的充分必妄条件，稳定性的间接判据。 6．稳态误差。第四章根轨迹法 1．根轨迹的基本概念 2．绘制根轨迹的基本法则 3．控制系统根轨迹的绘制 4．控制系统的根轨迹法分析第五章频率分析法 1．频率特征 2．典型环节的频率特性 3．控制系统开环频率特性作图 4．频域稳定性判据

5。闭环频率特性分析开环频率特性分析第六章控制系统的校正方法系统校正基局 2.根轨迹法校正 3. 频率法校正 A 参考模型法校正频率法反馈控制系统的结的设计第七章非线性系统分析 1.控制系统的非线性特性 2、谐波线性化与描述函激化描述函数的定义及求取描述函数法的适用条件 3、用描述函数法分析非线性系统 4、相平面法的基本概念及绘制相平面图的方法。非线性系统的数学模型，相平面法的概今和内容，相轨迹的定义，相轨迹的解析取法等倾线求取法。 5、非线性系统的相平面分析折法以二阶系统为例说明相轨迹与系统性能之间的关系，奇点和奇线的定义，它们系统稳定性及响应的关系。改变非线性参数及线性部分的参数对系统稳定性、响应性能的影响。第八章采样一数字控制系统(8学时) 问题的提出：举例：采样一一数字控制系统的特点。】、采样村程及采样定理 2、采样信号的恢复、零阶保持器 3、采样控制系统的数学模型，差分方程和状态方程。 4、Z变换与脉冲响应函数、Z变换、Z反变换、开环和闭环脉冲响应函数。 5、采样控制系统的稳定性。 6、采样控制系统的稳态误君入、采样控制系统的校正课程内容的重点和深广度（包括与有关课程的关系及处理问题） 1、第一章重点： 1)反馈控制的作用与概念 (2)反馈控制系统的特点和存在问题。讲授时从基本概念启发学生思考问题，进而明确学习本课程的内容与要求，在这章的载学中应充分利用演示实验进行教学 2、第二章重点： (1)数学模型在分析设计系统中的地位 (2)数学模型的建立方法。 (③)系统数学模型的多种形式，变换的关系在这一章里建议处理好以下几个问题： ā讲授某些机械运动部件、电路元件的数学模型时，由于物理学、工程力学电路理论、电子技术基础等课程己莫定了一定的基础，故应避免不必要的重复。 b在讲授系统输入一一输出运动方程式和传递函数时，要与数学、电路基础课衔接起来

5．闭环频率特性分析 6．开环频率特性分析第六章控制系统的校正方法 1．系统校正基础 2．根轨迹法校正 3．频率法校正 4．参考模型法校正 5．频率法反馈校正 6．控制系统的结构设计第七章非线性系统分析 1．控制系统的非线性特性 2、谐波线性化与描述函数化。描述函数的定义及求取，描述函数法的适用条件。 3、用描述函数法分析非线性系统。 4、相平面法的基本概念及绘制相平面图的方法。非线性系统的数学模型，相平面法的概念和内容，相轨迹的定义，相轨迹的解析取法，等倾线求取法。 5、非线性系统的相平面分析法。以二阶系统为例说明相轨迹与系统性能之间的关系，奇点和奇线的定义，它们系统稳定性及响应的关系。改变非线性参数及线性部分的参数对系统稳定性、响应性能的影响。第八章采样－一数字控制系统（8 学时）问题的提出：举例；采样一一数字控制系统的特点。 1、采样过程及采样定理。 2、采样信号的恢复、零阶保持器。 3、采样控制系统的数学模型，差分方程和状态方程。 4、Z 变换与脉冲响应函数、Z 变换、Z 反变换、开环和闭环脉冲响应函数。 5、采样控制系统的稳定性。 6、采样控制系统的稳态误差 7、采样控制系统的校正。课程内容的重点和深广度(包括与有关课程的关系及处理问题) 1、第一章重点： (1) 反馈控制的作用与概念。 (2) 反馈控制系统的特点和存在问题。讲授时从基本概念启发学生思考问题，进而明确学习本课程的内容与要求，在这章的教学中应充分利用演示实验进行教学。 2、第二章重点： (1) 数学模型在分析设计系统中的地位。 (2) 数学模型的建立方法。 (3) 系统数学模型的多种形式，变换的关系。在这一章里建议处理好以下几个问题； a 讲授某些机械运动部件、电路元件的数学模型时，由于物理学、工程力学电路理论、电子技术基础等课程已奠定了一定的基础，故应避免不必要的重复。 b 在讲授系统输入一一输出运动方程式和传递函数时，要与数学、电路基础课衔接起来

哪里讲过的，此处应少讲，并提高一步来讲。 ©在讲授方框图时，需要与电子技术基础课中这部分内容统一衔接起来。、第三章 (1) 阶系统的阶跃响应与脉冲响应，响应的性能指标 (2)稳定性的劳斯一一赫尔维茨判据 (3)稳态误差。在这一章里建议将数学课中微分方程求解，申路课中网络响应，木课中求系统响应的关系，各名词间的异同点向同学们作一概括性介绍。这样既有利于本课程的理解能加深对先行课程的认识 4、第四章的重点是 ()最小相位系统的以开环增益K为变量的根轨迹的特点及其绘制规则和方法 (2)系统根轨迹的形状，零、极点分布与其对域响应性能指标的关系。 5。第五章的重点是系统稳态频响应和暂态时域响应的关系 (2)系统开环频率特性的绘制，最小相位系统开环频率特性的特点。 (3)奈奎斯特稳定判据和稳定裕量。在木章教学中，要解决好以下问题：为什么能用双系统的稳态频率响应去分析系统的暂态时域响应为什么要用系统的开环须率特性去分析闭环系统的性能？频率特性不只是一种数学模型，而且有丰高的物理概念，能用实验方法求此外，本章涉及到傅立叶变换和反变换，应注意避免与数学、电路课的重复。 6、第六章的重点是： (1)校正装置的作用，为了改善系统的性能应如何选用？ (②)求校正装置传递函数的方法。本章的内容着重在系统校正问题，不过多地涉及到综合，系统的综合实际涉及的问题将不是本课程能解决的： 7、第七章的重点是： (1)非线性系统的特点， (②)用描述函数和相轨迹分析非线性系统的性能，特别注重于非线性特性或线性部分对系统性能的影响 8、第八草的重点是： (1)采样一一数字控制系统的特点。 (2)系统的分析和校正方法。这一章的内容与计算机控制系统课程相关，在此为计算机控制系统课介绍有关基础知本课程与其它有关课程的联系一衔接包括在（三）所述内容) 1、课外作业：第一章：1一1：1一3 第二章：2-3(a)b):2-4a(b):2-5(ab:2-6:2-8:2-11:2-12:2-15:2-16: 2-20 第三章：3-1：3-2：3-4 3-6:3-7:3-9:3-10:3-11:3-15:3-18:3-19: 第四章：4-1①②：4-20②：4-3：4-4：第五章：5-1：5-2①②⑤@：5-3：5-4①②：5-5①：5-6：5-7(a)b)(c(de0:5-8: 5-11

哪里讲过的，此处应少讲，并提高一步来讲。 c 在讲授方框图时，需要与电子技术基础课中这部分内容统一衔接起来。 3、第三章重点； · (1) 二阶系统的阶跃响应与脉冲响应，响应的性能指标。 (2) 稳定性的劳斯一一赫尔维茨判据。 (3)稳态误差。 · 在这一章里建议将数学课中微分方程求解，电路课中网络响应，本课中求系统响应的关系，各名词间的异同点向同学们作一概括性介绍。这样既有利于本课程的理解能加深对先行课程的认识。 4、第四章的重点是： (1) 最小相位系统的以开环增益 K 为变量的根轨迹的特点及其绘制规则和方法 (2) 系统根轨迹的形状，零、极点分布与其对域响应性能指标的关系。 5。第五章的重点是： (1) 系统稳态频率响应和暂态时域响应的关系。 (2) 系统开环频率特性的绘制，最小相位系统开环频率特性的特点。 (3)奈奎斯特稳定判据和稳定裕量。在本章教学中，要解决好以下问题： a 为什么能用双系统的稳态频率响应去分析系统的暂态时域响应? b 为什么要用系统的开环频率特性去分析闭环系统的性能? c 频率特性不只是一种数学模型，而且有丰富的物理概念，能用实验方法求。此外，本章涉及到傅立叶变换和反变换，应注意避免与数学、电路课的重复。 6、第六章的重点是： (1) 校正装置的作用，为了改善系统的性能应如何选用? (2) 求校正装置传递函数的方法。本章的内容着重在系统校正问题，不过多地涉及到综合，系统的综合实际涉及的问题将不是本课程能解决的； 7、第七章的重点是； (1) 非线性系统的特点。 ’ (2) 用描述函数和相轨迹分析非线性系统的性能，特别注重于非线性特性或线性部分对系统性能的影响。 8、第八章的重点是： (1)采样一一数字控制系统的特点。 (2)系统的分析和校正方法。这一章的内容与计算机控制系统课程相关，在此为计算机控制系统课介绍有关基础知识。本课程与其它有关课程的联系－衔接(包括在(三)所述内容) 1、课外作业：第一章；1—1；1－3 第二章：2－3(a)(b)；2－4(a)(b)；2－5(a)(b)；2－6；2－8；2－11；2－12；2－15；2－16； 2－20 第三章：3－1；3－2；3－4；3－6；3－7；3－9；3－10；3－11；3－15；3－18；3－19；第四章；4－1①②；4－2①②；4－3；4－4；第五章；5－1；5－2①②⑤⑩；5－3；5－4①②；5－5①；5－6；5－7(a)(b)(c)(d)(e)(f)；5-8； 5－11