《控制工程基础》教学大纲

《限制工程基础》教学大纲一、课程教学目标使学生基本驾驭自动限制系统性能分析及设计的方法和技巧，为进一步学习后续课程及今后的实际工作打下较坚实的基础。学完本课程之后，要求学生驾驭经典限制理论的基本原理及思想方法；通过结合后续专业课学习使学生能够具有肯定的解决工程实际问题的实力。二、课程设置说明本课程在专业学习后期开设，依据课程内容要求在电工学课程之后进行，为《过程限制系统》奠定良好的基础学问。驾驭自动限制理论的基本概念；自动限制系统数学模型的建模方法，包括微分方程、传递函数、函数方块图，零极点分布图；自动限制系统性能的时域和频率域分析方法，重点驾驭自动限制系统的稳定性，精确性及快速性的概念、指标、分析计算及校正的方法。学会分析限制系统，并能初步设计限制系统。共64课时，理论50课时，习题课14课时。三、课程性质本课程是一门专业基础课，课程主要阐述有关自动限制技术的基础理论。为以后专业设计课做基础。四、课程内容与要求（一）课程内容第1章绪论限制系统的一般概念，自动限制系统的基本概念自动限制系统的工作原理与组成自动限制系统的基本类型对限制系统性能的基本要求教学要求:了解限制系统的一般概念，包括任务、要求和基本限制方式；了解对限制系统的性能要求，初步驾驭分析限制系统的基本方法和思路。第2章限制系统的数学模型限制系统的微分方程传递函数系统结构图系统信号流图及梅逊公式限制系统的传递函数教学要求:驾驭限制系统的数学模型，包括微分方程、传递函数和动态结构图的建立方法。娴熟驾驭拉普拉斯变换及其基本法则,娴熟驾驭结构图的等效变换；能够建立工程系统，特殊是机电相结合限制系统的数学模型。驾驭各种典型环节的数学表示，并了解其功能与作用。第3章限制系统的时域分析时域分析的基本概念。限制系统的典型输入信号。一阶系统的瞬态响应。二阶系统的瞬态响应。高阶系统的瞬态响应。教学要求:驾驭典型输入及响应的特性。娴熟驾驭一、二阶系统时域响应特性的分析方法，时域瞬态响应分析及限制系统的瞬态响应性能分析。驾驭系统稳定性的概念，会娴熟运用代数稳定判据推断系统的稳定性。驾驭误差及稳态误差的概念，学会分析典型输入信号作用下限制系统稳态误差的方法，娴熟驾驭计算系统在给定输入信号作用下的稳态误差的方法。第4章限制系统的频域分析频率特性的基本概念。乃奎斯特图分析法。开环系统的伯德图分析法。由频率特性曲线求系统传递函数。限制系统的闭环频率响应。教学要求：驾驭频率特性的基本概念，频率特性的两种主要表达方式：幅相频率特性、对数频率特性。熟识典型环节的频率特性。了解最小相位系统的概念。熟识系统开环频率特性（奈奎斯特图和伯德图）的绘制。驾驭利用实测开环幅频特性确定系统的开环传递函数的方法。一般了解闭环幅频特性的求解方法，熟识频域性能指标及频域指标与时域指标的关系。第5章限制系统的稳定性分析系统稳定性的基本概念。系统的稳定条件。代数稳定判据。乃奎斯特稳定判据对数幅相频率特性的稳定判据系统的相对稳定性。教学要求：了解稳定性的概念、稳定的充要条件。重点驾驭推断稳定性的代数判据及应用。重点驾驭推断系统稳定性的几何判据：乃奎斯特稳定判据（包括利用幅相频率特性曲线和对数频率特性曲线进行推断）。熟识限制系统相角裕度、幅值裕度的基本定义和概念及计算方法。第6章限制系统的误差分析稳态误差的基本概念给定信号作用下的稳态误差及计算扰动信号作用下的稳态误差及计算改善系统稳态精度的方法教学要求:了解稳态误差的概念、定义、类型。驾驭给定稳态误差终值的计算、减小稳态误差的基本方法。了解动态误差的概念及计算方法。第7章限制系统的性能分析与校正限制系统的性能指标限制系统的校正串联校正反馈校正工程最优模型及频率法的校正设计教学要求：一般了解限制系统校正的概念、校正的实质、校正的方法、校正装置的形式。熟识串联相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后-超前校正装置及特性。重点驾驭利用频率特性法确定串联校正装置参数的方法。简洁了解反馈校正、顺馈、前馈校正及复合限制。第8章现代限制理论概述概述状态变量法限制系统的可控性与可观测性状态反馈与输出反馈最优限制自适应限制教学要求:了解计算机信号采样及数学模型了解状态空间描述了解系统的可控性和可观测性了解最有限制和其探讨方法自适应限制的功能和分类。第9章典型限制系统举例单闭环调速系统的性能分析双闭环调速系统的设计举例随动系统的组成与特点典型限制系统举例教学要求:了解单闭环调速系统的性能分析了解双闭环调速系统的设计举例了解随动系统的组成与特点了解典型限制系统举例。（二）本课程总课时数为64,详细安排如下表章节课程內容课时分配学时习题课实验机动1概论42限制系统的数学模型623限制系统的时域分析624限制系统的频域分析625限制系统的稳定性分析626限制系统的误差分析与计算427限制系统的性能分析与校正628现代限制理论概述629典型限制系统举例6合计5014五、教学手段运用的要求充分利用多种媒体资源,发挥学生自学优势，本着老师精讲、学生多练的原则，力求多做习题，对重点和难点內容加深理解。习题课的时数可依据学生实际