新疆大学：《自动控制理论》课程教学教学大纲（汉本）.doc_大学文库

新疆大学“自动控制理论”课程教学大纲课程编号：课程类型：专业必修课程（专业基础课总学时：64学时子分：3.5学分适用对象：适合于自动化专业的汉/民考汉本科生先修课程：高等数学、工程数学（包括积分变换、复变函数、大学物理、电路，电子技术基础（模拟）、电机及拖动基础使用教材及参考书教材：《自动控制理论》（第3版），邹伯敏，机械工业出版社，2007年，普通高等教有 “十一五”国家级规划教材参考书：《自动控制原理》（第五版），胡寿松，科学出版社，2007年，普通高等教有“十五”国家级规划教材《现代控制系统》（第十一版、英文版），[美]Richard C Dorf、Robert H Bishop, 电子工业出版社，2009年《自动控制原理学习指导》（修订版），陈华、谢丽蓉，新疆大学，2008年一、课程性质、目的和任务本课程是自动化专业的专业基础必修课程，通过本课程的学习使学生掌握自动控制的基本原理和概念，并具备对自动控制系统进行分析、设计、实验的初步能力，为后续专业课君的学习和参加控制工程实践提供必要的理论基础，也为学生进一步学习和研究控制理论提供条件。二、教学基本要求以经典控制理论的基本概念、原理和各种分析方法为主，首先对控制系统的基本概念作必要的叙述，继而讨论实际系统在时域和复域中数学模型建立方法及其结构图和信号流图的表示方法，在此基础上给出线性定常控制系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法以及系统校正方法。由于计算机控制技术的发展以及非线性控制在工程中的大量应用，用适当篇幅介绍线性离散控制系统的基本理论及应用和非线性控制系统的分析方法。三、教学内容及要求 1.绪论自动控制的一般概念自动控制的基本控制方式：开环控制和闭环控制自动控制系统的组成及分类对白动坊制系性能的要求要求：掌握自动控制的基本概念：根据系统的控制任务和要求，能够大致确定系统应具有的结构示意图：掌握自动控制的基本控制方式：开环控制和闭环控制的特点：掌握对自动控制系统性能的要求及了解自动控制系统的分类。 2,自动控制系统的数学模型控制系统时域数学模型非线性数学模型的线性化传递函数框图与系统的传递函数信号流图和梅逊公式的应用

新疆大学“自动控制理论”课程教学大纲课程编号：课程类型：专业必修课程（专业基础课）总学时：64 学时学分：3.5 学分适用对象：适合于自动化专业的汉/民考汉本科生先修课程：高等数学、工程数学（包括积分变换、复变函数）、大学物理、电路，电子技术基础（模拟）、电机及拖动基础使用教材及参考书：教材：《自动控制理论》(第 3 版)，邹伯敏，机械工业出版社，2007 年，普通高等教育 “十一五”国家级规划教材参考书：《自动控制原理》(第五版)，胡寿松，科学出版社，2007 年，普通高等教育“十一五”国家级规划教材《现代控制系统》（第十一版、英文版），美Richard C Dorf 、Robert H Bishop，电子工业出版社，2009 年《自动控制原理学习指导》（修订版），陈华、谢丽蓉，新疆大学，2008 年一、课程性质、目的和任务本课程是自动化专业的专业基础必修课程。通过本课程的学习使学生掌握自动控制的基本原理和概念，并具备对自动控制系统进行分析、设计、实验的初步能力，为后续专业课程的学习和参加控制工程实践提供必要的理论基础，也为学生进一步学习和研究控制理论提供条件。二、教学基本要求以经典控制理论的基本概念、原理和各种分析方法为主，首先对控制系统的基本概念作必要的叙述，继而讨论实际系统在时域和复域中数学模型建立方法及其结构图和信号流图的表示方法，在此基础上给出线性定常控制系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法以及系统校正方法。由于计算机控制技术的发展以及非线性控制在工程中的大量应用，用适当篇幅介绍线性离散控制系统的基本理论及应用和非线性控制系统的分析方法。三、教学内容及要求 1．绪论自动控制的一般概念；自动控制的基本控制方式：开环控制和闭环控制自动控制系统的组成及分类对自动控制系统性能的要求。要求：掌握自动控制的基本概念；根据系统的控制任务和要求，能够大致确定系统应具有的结构示意图；掌握自动控制的基本控制方式：开环控制和闭环控制的特点；掌握对自动控制系统性能的要求及了解自动控制系统的分类。 2．自动控制系统的数学模型控制系统时域数学模型非线性数学模型的线性化传递函数框图与系统的传递函数信号流图和梅逊公式的应用

要求：学习建立系统时域数学模型的方法：了解非线性数学模型线性化的方法：掌握传递函数的定义、性质：掌握典型环节的数学模型及特点：熟练掌捏框图的变换与简化及梅公式的应用 3.控制系统的时域分析典型输入信号和自动控制系统的时域性能指标一阶系统的时域响应二阶系统的时域响应高阶系统的时域响线性定常系统的稳定性稳态误差要求：了解规定典型输入信号的意义：熟练掌握一阶、二阶系统时域响应及时域性能指标计算、二阶系统动态性能改善的方法：了解高阶系统的组成及其时域响应的特点，掌握系统闭环主导极点的概念熟练掌握线性定常系统稳定的充要条件、劳斯稳定判据及其应用熟练掌握稳态误差的计算与分析，减小或消除稳态误差的方法。 4.根轨迹法根轨迹的基本概今绘制根轨迹的基本规侧参数根轨迹非最小相位系统的根轨迹利用根轨迹法分析系统的性能要求：掌握根轨迹定义、绘制根轨迹的幅值条件和相角条件：熟练掌握绘制根轨迹的基本规则，了解参数根轨迹和非最小相位系统根轨迹的定义及绘制：掌握采用根轨迹分析控制系统性能的方法」频率特性的概念及典型环节的频率特性系统开环频案特性的绘制乃奎斯特稳定判据相对稳定性分析频域性能指标与时域性能指标之间的关系要求：理解频率特性的物理概念和数学定义，掌握频率特性求取及表示方法。熟练掌典型环节的频率特性：熟练掌握系统开环频率特性的绘制、乃奎斯特稳定判据和系统稳定裕量的计算，了解频域性能指标与时域性能指标间的关系。 6.自动控制系统的校正坊幽系结坊正的铅堰念基于频率法的系统串联校反馈校正及前馈校正要求：了解系统校正的一般概念，掌握用频率法求串联校正装置的传递函数及参量确定的方法，了解反馈校正及前馈校正的方法。 7,离散控制系统离散控制系统的基本概念 Z变换脉冲传递函数离散控制系统的分析要求：了解离散控制系统基本概念、信号的采样与复现、Z变换方法：熟练掌握脉冲传

要求：学习建立系统时域数学模型的方法；了解非线性数学模型线性化的方法；掌握传递函数的定义、性质；掌握典型环节的数学模型及特点；熟练掌握框图的变换与简化及梅逊公式的应用。 3．控制系统的时域分析典型输入信号和自动控制系统的时域性能指标一阶系统的时域响应二阶系统的时域响应高阶系统的时域响应线性定常系统的稳定性稳态误差要求：了解规定典型输入信号的意义；熟练掌握一阶、二阶系统时域响应及时域性能指标计算、二阶系统动态性能改善的方法；了解高阶系统的组成及其时域响应的特点，掌握系统闭环主导极点的概念；熟练掌握线性定常系统稳定的充要条件、劳斯稳定判据及其应用；熟练掌握稳态误差的计算与分析，减小或消除稳态误差的方法。 4．根轨迹法根轨迹的基本概念绘制根轨迹的基本规则参数根轨迹非最小相位系统的根轨迹利用根轨迹法分析系统的性能要求：掌握根轨迹定义、绘制根轨迹的幅值条件和相角条件；熟练掌握绘制根轨迹的基本规则，了解参数根轨迹和非最小相位系统根轨迹的定义及绘制；掌握采用根轨迹分析控制系统性能的方法。 5．频率法频率特性的概念及典型环节的频率特性系统开环频率特性的绘制乃奎斯特稳定判据相对稳定性分析频域性能指标与时域性能指标之间的关系要求：理解频率特性的物理概念和数学定义，掌握频率特性求取及表示方法。熟练掌握典型环节的频率特性；熟练掌握系统开环频率特性的绘制、乃奎斯特稳定判据和系统稳定裕量的计算，了解频域性能指标与时域性能指标间的关系。 6．自动控制系统的校正控制系统校正的一般概念基于频率法的系统串联校正反馈校正及前馈校正* 要求：了解系统校正的一般概念，掌握用频率法求串联校正装置的传递函数及参量确定的方法，了解反馈校正及前馈校正的方法。 7．离散控制系统离散控制系统的基本概念Ｚ变换脉冲传递函数离散控制系统的分析要求：了解离散控制系统基本概念、信号的采样与复现、Ｚ变换方法；熟练掌握脉冲传

递函数的定义及求取方法：熟练掌握离散系统的分析方法。 8。非线性系统分析非线性系统的概念非线性特性的述函数用描述函数分析非线性系统相平面法的基本概念及非线性系统的相平面分析* 要求：了解非线性系统的特点及典型非线性特性对系统的影响：堂据用描沫函数法分析非线性系统稳定性的方法 (各注：教学内容中打“幸”号部分，汉/民考汉本科生班可选讲四、教学重点与难点教学重点：开环、闭环控制的概念及特点。常用元部件传递函数及系统传递函数的求取。二阶系统动态性能计算、劳斯判据及稳态误差的计算。根轨迹的绘制：由根轨迹分析系统性能。开环率特性的绘制、由对数频率特性曲线求传遥函数、稳定性分析及稳定裕量的计算基于频率法的串联超前校正及迟后校正。闭环脉冲传递函数的求取及离散控制系统的稳定性分析。用描述函数分析法分析非线性系统的稳定性。学推点：结构图等效变换：梅逊公式的应用。二阶系统性能改善的方法、扰动作用下减小或消除稳态误差的措施。参数根轨迹的绘制与应用。系统的开环幅相曲线概略绘制及稳定裕量的计算。串联滞后一超前校正网络的设计及应用。闭环脉冲传递函数的求法。自激振荡存在性及自振参数的确定 1.绪论重点：开环、闭环控制的概念及特点 2.自动控制系统的数学模型重点：常用元部件传递函数的求取：系统传递函数的求取。难点：结构图等效变换：梅逊公式的应用 3.自动控制系统的时域响应重点：二阶系统动态性能计算、劳斯判据及稳态误差的计算。难点：二阶系统性能改善的方法、扰动作用下减小或消除稳态误差的措施。 4.根轨迹法重点：根轨迹的绘制：由根轨迹分析系统性能难点：参数根轨迹的绘制与应用。 5.频率法重点：开环频率特性的绘制、由对数频率特性曲线求传递函数、稳定性分析及稳定裕量的计算。难点：系统的开环幅相曲线的概略绘制及稳定裕量的计算。。自动控制系 C的重点：串联超前校正及迟后校正难点：串联滞后一超前校正网络的设计及应用。 7.离散控制系统重点：闭环脉冲传递函数的求取：及离散控制系统的稳定性分析非线性系统分析重点：用描述函数分析法非线性系统的稳定性。难点：自激振荡存在性及自振参数的确定

递函数的定义及求取方法；熟练掌握离散系统的分析方法。 8．非线性系统分析非线性系统的基本概念非线性特性的描述函数用描述函数分析非线性系统相平面法的基本概念及非线性系统的相平面分析* 要求：了解非线性系统的特点及典型非线性特性对系统的影响；掌握用描述函数法分析非线性系统稳定性的方法。（备注：教学内容中打“*”号部分，汉/民考汉本科生班可选讲）四、教学重点与难点教学重点：开环、闭环控制的概念及特点。常用元部件传递函数及系统传递函数的求取。二阶系统动态性能计算、劳斯判据及稳态误差的计算。根轨迹的绘制；由根轨迹分析系统性能。开环频率特性的绘制、由对数频率特性曲线求传递函数、稳定性分析及稳定裕量的计算。基于频率法的串联超前校正及迟后校正。闭环脉冲传递函数的求取及离散控制系统的稳定性分析。用描述函数分析法分析非线性系统的稳定性。教学难点：结构图等效变换；梅逊公式的应用。二阶系统性能改善的方法、扰动作用下减小或消除稳态误差的措施。参数根轨迹的绘制与应用。系统的开环幅相曲线概略绘制及稳定裕量的计算。串联滞后－超前校正网络的设计及应用。闭环脉冲传递函数的求法。自激振荡存在性及自振参数的确定。 1．绪论重点：开环、闭环控制的概念及特点 2．自动控制系统的数学模型重点：常用元部件传递函数的求取；系统传递函数的求取。难点：结构图等效变换；梅逊公式的应用 3．自动控制系统的时域响应重点：二阶系统动态性能计算、劳斯判据及稳态误差的计算。难点：二阶系统性能改善的方法、扰动作用下减小或消除稳态误差的措施。 4．根轨迹法重点：根轨迹的绘制；由根轨迹分析系统性能。难点：参数根轨迹的绘制与应用。 5．频率法重点：开环频率特性的绘制、由对数频率特性曲线求传递函数、稳定性分析及稳定裕量的计算。难点：系统的开环幅相曲线的概略绘制及稳定裕量的计算。 6．自动控制系统的校正重点：串联超前校正及迟后校正难点：串联滞后－超前校正网络的设计及应用。 7．离散控制系统重点：闭环脉冲传递函数的求取；及离散控制系统的稳定性分析。难点：闭环脉冲传递函数的求法。 8．非线性系统分析重点：用描述函数分析法非线性系统的稳定性。难点：自激振荡存在性及自振参数的确定