《自动控制原理》聂光辉说课.ppt

自动控制原理 说课机电工程系 说课的主要内容 课程总体设计课程的性质 目标 地位等课程内容设计课程主要内容 控制系统数学建模单元的教学设计教学过程设计教学过程总体框架 学法与教法学习评价与考核设计改革的方向与建议 一 课程总体设计 一 课程的性质及要求 随着生产的发展和科学技术的进步 自动控制技术已广泛应用于工农业生产 交通运输和国防等各个领域 并成为当今最受重视的技术之一 本课程正是基于当今高新技术的发展和高职高专教育的发展特点而设置的 是计算机应用 电气技术 机电及相关专业的核心课程之一 自动控制原理 是我校机电工程系电气自动化等专业的一门重要的专业技术基础课 以09级电气自动化专业为例 80课时 其中理论60课时 实验20课时 并有一周的课程设计与之配套 以达到增强实践性的目的 该课程专科层次主要讲授经典控制理论的三大分析方法 时域分析法 复数域分析法和频域分析法 自动控制系统综合与校正的一般方法和采样控制理论等内容 二 课程目标为了培养实用性人才和配合后续课程的教学 通过本课程学习 学生将掌握自动控制系统分析与设计等方面的基本概念 并能对控制系统进行定性分析 简单定量计算和设计 同时还要求学生能利用matlab软件对控制系统进行初步的辅助分析和设计 最终掌握研究常见控制系统共性的技术 培养应用科学 方法论 和系统的理念来解决生产甚至是生活中实际问题的能力 相关实践动手能力 综合应用能力 学习能力 工作能力和创新思维能力 三 课程在专业教学中的作用自动控制原理是一门 实践性很强的理论 课程 由于它是以高等数学 工程数学 电力电工技术 模拟电子技术 数字电子技术 电机理论 matlab语言等学科和领域为基础 又是plc应用 计算机控制 单片机系统 控制系统仿真等学科的指导理论和实践支撑 所以它是整个专业教学中的纽带 是学生脱离单学科束缚 扩展思维模式的有力工具 二 课程内容设计 一 总体安排1 重视理论教学 课堂讲授中注意基本概念与基本方法的介绍 注重理论联系实际 结合工控领域中大量控制系统的实际项目进行分析 提高学生分析问题的能力 2 根据教学内容适量安排习题课 组织学生开展讨论 加深对知识的理解 通过对典型例题的分析 提高学生分析和解决问题的能力 3 充分利用学校机房 实验室相关设备 让学生独立完成实验 提高其动手能力 4 动员学生积极参加课外科技制作 如 数学建模 电子制作 机器人大赛等 综合运用自控原理 电子技术等相关知识解决实际系统设计中的问题 通过上述内容的安排 实现了理论与实际 课内与课外 传授知识与创新思维能力培养的有机结合 二 主要教学内容 根据专业教学计划 教学大纲以及职业教学特点 学生认知特点设置 自动控制理论和技术的发展自动控制及自动控制系统的相关概念自动控制系统数学建模简介线性连续系统的时域 复数域 频域分析 稳定性 动态性能 自动控制系统的设计与校正离散系统基本知识非线性系统简介一个典型电网络的综合分析与设计实例讲解 三 重难点总结1 课程的重点是 时域中连续系统的稳定性分析及频域中连续系统的分析与设计 2 课程的难点是 离散系统 非线性系统的理解 频率特性与系统性能指标关系的理解 根据给出的时域或频域性能指标 设计出满足控制系统要求的校正装置 四 教学单元展示 控制系统数学建模简介 1 2课时 什么是数学建模 一般定义 通过对实际问题的抽样和简化 确定变量和参数 并根据某些规律建立起变量及参数间的确定关系的数学问题 求解该数学问题 解释验证所得到的解 从而确定能否用于解决问题的多次循环 不断深化的过程 类比 小学 中学解数学 物理等应用题举例 室温变化数学模型 定性分析 分析要点 研究室温变化的背景 节能 新能源开发 建筑结构 建材 取暖技术 室温变化 热源释放的热能 室内热能的损失影响室温变化的因素 封闭室内空气质量 室内有无其他物品 墙体是否为同一材质 外界温度 使用的取暖手段等 模型的分析与简化 抓住主要因素 合并抵消或者忽略次要因素 数学建模的步骤有哪些 模型建立 考察实际问题 列出涉及的因素和假定条件 找到它们之间的关系 把实际问题转化成数学问题数学解答 选择适当的方法求解数学问题的数学解模型检验和结论 是否安全可靠 合理可行 符合要求 是否具有可发展性并经得起实践检验 门捷列夫周期表 牛顿定律等 为什么要学习数学建模 数学建模在计算机相关知识中的重要性要学会将所学的数学 物理 语文等知识和实际问题结合起来 抽象成逻辑过程 数学建模与学习自动控制原理之间的关系指导思想 引线基本工具 重要方法解决实际问题 有哪些常见的控制系统数学模型 结构方框图 信号流程图微分方程传递函数频域特性方程状态空间方程脉冲传递函数 三 教学过程设计 一 总体教学过程陈述1 总 分 总 经历两次提高和飞跃 让学生逐步增加兴趣和信心 2 理论课教学进度与实验课教学进度合理安排 学有所练 学后有思 3 教师指引方向 学生自己拓展 共同探讨问题 二 总体结构 三 教学过程举例 仍以控制系统数学建模为例 1 复习上节课知识和相关知识点 自动控制及自动控制系统的概念 常见的控制系统如室温控制系统 控制系统的要素等2 本次课的主要内容提示 数学建模的概念 方法 重要性3 举例 提问的形式引导学生 4 按照前述内容组织教学5 课后思考 水位控制系统6 预习内容 微分公式 电路基本知识 控制系统微分方程的建立 四 学习评价与考核设计 学习评价 学习态度 课堂提问与讨论 实验情况 作业完成质量 上课纪律与出勤情况 思维方法等考核方式 闭卷考试考试成绩占70 平时成绩占30 五 改革创新的方向与建议 将计算机控制技术 过程控制结合适当增加理论 实验课时实验室添置自动控制综合实验设备以具体系统对象为主