07级自动控制原理A教案H.doc

郑州航空工业大学教 案2009/2010 学年 第一学期学 院 信息工程学院 系 别 自动化系 课程名称 自动控制原理A 授课对象 自动化07-1,2,3 主讲教师 王志和 职 称 教授 课程学时 80 郑州航空工业大学教案(课程) 教案编写时间：2009年8月28日课程名称自动控制原理课程代码020103001总学时： 80 学时讲课： 64 学时上机： 学时实验： 10 学时其他： 6 学时学 时80课程类别公共课 ( ) 基础课 ( ) 专业课( )技术基础课( ) 专业选修课( ) 公共选修课( )授课对象自动化07-1，2，3教材：1胡寿松. 自动控制原理(第五版). 北京：科学出版社. 20072刘志鸿. 自动控制原理实验指导书. 自编. 2009主要参考资料：1李友善. 自动控制原理(第三版). 北京：国防工业出版社. 20052吴 麒. 自动控制原理（第二版）. 北京：清华大学出版社. 20063Richard C. Dorf. Modern Control Systems(第九版). 北京：科学出版社. 2002教学目的、要求：通过本课程的学习，使学生掌握用系统的观点分析问题和解决问题，了解用物理方法对工业对象进行数学抽象的一般规律，理解描述对象特性的一些基本概念，掌握不同类型对象特性的分析方法。具有初步的系统分析和设计能力，为后续课程的学习和从事专业技术工作奠定基础。1了解自动控制系统的组成及分类，掌握系统方框图的绘制方法；2了解建立系统微分方程的一般方法；掌握传递函数的概念、定义和性质；掌握结构图等效变换的方法；3掌握控制系统的三种典型分析方法：时域分析法、频率特分析性和根轨迹法；4掌握串联校正的设计方法；了解反馈校正的设计方法；5掌握离散系统的稳定性判定方法、稳态误差的分析方法；了解离散系统的数字校正；6了解非线性控制系统基本概念、常见非线性特性及其对系统的影响。掌握分析非线性系统的相平面法和描述函数法。教学重点、难点：该课程简要介绍物理系统的一般建模方法，着重介绍反馈控制原理的三种基本分析方法，一般系统的设计方法，简略介绍离散控制系统的分析和设计以及典型非线性系统的分析方法，为学生将来从事自动控制方面的设计奠定理论基础。其教学重点和难点为1控制系统的复数域数学模型和结构图等效变换；2二阶系统的时域分析，线性系统的稳定性分析及稳态误差计算；3系统根轨迹及其系统性能的影响；频率特性分析和频率域稳定判据；4串联校正的设计方法；5离散系统的稳定性分析和稳态误差计算；6非线性系统的相平面分析法和描述函数分析法注：1、本页内容针对所讲授课程的总体情况填写；2、预留版面不够可另附页。郑州航空工业大学教案(课次) 第 1 次课 2 学时授课题目：第一章 自动控制的一般概念1-1 自动控制的基本原理与方式1-2 自动控制系统发展概述1-3 自动控制系统的分类1-4 对自动控制系统的基本要求教学目的、要求：了解自动控制理论的发展历史，掌握自动控制的基本原理和方式，掌握自动控制系统的分类以及对自动控制系统的基本要求。教学重点、难点：教学重点：自动控制的基本原理和方式；教学难点：自动控制的基本原理教学组织(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：1-1 自动控制的基本原理与方式（0.5学时）1 自动控制理论2 反馈控制原理3 反馈控制系统的基本组成4 自动控制系统的基本控制方式1-2 自动控制系统发展概述（0.7学时）1 前期控制(Early Control)(1400B.C. - 1900)2 经典控制前期(The Pre-classical Period)(1900-1935)3 经典控制(Classical Control)(1935-1950)4 现代控制(Modern Control) (1950- )1-3自动控制系统的分类（0.5学时）1 控制系统的几个概念线性、非线性、连续、离散、定常、时变等2 自动控制系统的分类（1）分类方法 （2）分类1-4 对自动控制系统的基本要求（0.2学时）1基本要求的提法（1）稳定性 （2）快速性 （3）准确性2典型外作用（1）阶跃函数 （2）斜坡函数 （3）抛物线函数 （4）脉冲函数 （5）正弦函数1-5本课程的安排（0.1学时）作业布置：1-5 1-10主要参考资料：1美Katsuhiko Ogata.现代控制工程. 北京：电子工业出版社. 20032Richard C. Dorf. Modern Control Systems(第九版). 北京：科学出版社. 2002课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 2 次课 2 学时授课题目：第二章 控制系统的数学模型2-1控制系统的时域数学模型教学目的、要求：了解建立系统微分方程的一般方法，掌握运用拉氏变换法解微分方程的方法，了解非线性微分方程线性化的意义和基本方法，了解运动模态的基本概念。教学重点、难点：教学重点：系统微分方程建立、求解；教学难点：系统微分方程建立教学组织(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：2-1控制系统的时域数学模型（2学时）2-1-1数学模型（0.2学时）1数学模型的概念2数学模型的形式3数学模型的建立2-1-2列写微分方程的一般方法（1.0学时）举例说明列写微分方程的一般方法2-1-3线性定常微分方程的求解（0.5学时）1复习拉氏变换的基本概念2复习拉氏变换的性质3复习拉氏反变换4用拉氏变换法求解微分方程2-1-4非线性微分方程的线性化（0.2学时）1线性化的概念2线性化的必要性3线性化的方法4小偏差线性化法2-1-5运动模态的基本概念（0.1学时）作业布置：2-3 2-7主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第五版). 北京：科学出版社. 20072李友善. 自动控制原理(第三版). 北京：国防工业出版社. 20053吴 麒. 自动控制原理（第二版）. 北京：清华大学出版社. 2006课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 3 次课 2 学时授课题目：第二章 控制系统的数学模型2-2 控制系统的复频域数学模型教学目的、要求：掌握传递函数的概念、定义和性质。了解传递函数的局限性，掌握传递函数的求取方法，熟悉典型环节及其传递函数。教学重点、难点：传递函数的概念、定义和性质教学组织(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：2-2-1 传递函数的定义（0.2学时）1时域模型存在的问题及解决办法2传递函数的定义2-2-2 传递函数的局限性（0.1学时）2-2-3 传递函数的性质（0.1学时）2-2-4 传递函数的表达形式（0.2学时）1零极点表达形式2时间常数表达形式2-2-5 传递函数的求取（0.9学时）2-2-6 典型环节及其传递函数（0.5学时）1比例环节2惯性环节3一阶微分环节4积分环节5理想微分环节6振荡（二阶振荡）环节7二阶微分环节8延迟环节作业布置：2-9 2-10 2-12（b） 2-13主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(第三版). 北京：国防工业出版社. 20053吴 麒. 自动控制原理（第二版）. 北京：清华大学出版社. 2006课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 4 次课 2 学时授课题目：第二章 控制系统的数学模型2-3 控制系统的结构图与信号流图教学目的、要求：掌握结构图的绘制方法及其相互关系，掌握结构图的等效变换。教学重点、难点：结构图等效变换教学组织(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：2-3 控制系统的结构图与信号流图（2学时）1 动态结构图的组成（0.1学时）（1）什么是系统的动态结构图和信号流图（2）动态结构图的组成2 动态结构图的特点（0.1学时）3 系统动态结构图的建立（0.2学时）（1）建立动态结构图的步骤 （2）举例4 动态结构图的基本组成形式（0.1学时）（1）串联连接 （2）并联连接 （3）反馈连接5 动态结构图的等效变换和简化（0.5学时）（1）串联方框的等效变换 （2）并联方框的等效变换（3）反馈连接方框的等效变换 （4）比较点（综合点）和引出点的移动（5）动态结构图的等效变换和简化举例6 信号流图的组成及性质（0.5学时）（1）信号流图 （2）信号流图使用的术语（3）信号流图的性质 （4）信号流图的绘制（5）信号流图的等效变换7 梅森增益公式（0.4学时）（1）梅森增益公式 （2）举例8 闭环系统的传递函数（0.1学时）（1）输入作用下的闭环传递函数 （2）扰动作用下的闭环传递函数（3）闭环系统的误差传递函数 （4）闭环传递函数的特点2-4 本章总结作业布置：2-17（a）（c）（e） 2-18（a） 2-19（a）（c）（e）主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 5 次课 2 学时授课题目：第三章 线性系统的时域分析法3-1 系统时间响应的性能指标3-2 一阶系统时间响应教学目的、要求：掌握系统时间响应的性能指标，掌握一阶系统的数学模型、典型时域响应特点及特征参数。教学重点、难点：系统时间响应的性能指标。教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：3-1系统时间响应的性能指标（1学时）1 典型输入信号2 典型初始状态3 典型时间响应4 阶跃响应的性能指标3-2一阶系统的时间响应（1学时）1一阶系统的数学模型2一阶系统的单位阶跃响应3一阶系统的单位脉冲响应4一阶系统的单位斜坡响应5一阶系统的单位加速度响应作业布置：3-1 主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 6 次课 2 学时授课题目：第三章 线性系统的时域分析法3-3 二阶系统的时间响应教学目的、要求：掌握二阶系统的数学模型、典型时域响应特点及特征参数。掌握欠阻尼二阶系统特征参数、极点位置与动态性能之间的相互关系。教学重点、难点：欠阻尼二阶系统的响应特征教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：3-3二阶系统的时间响应（2学时）1二阶系统的数学模型2二阶系统的单位阶跃响应（1）负阻尼情况（2）零阻尼情况（3）欠阻尼情况（4）过阻尼情况（5）欠阻尼二阶系统的动态过程分析3二阶系统的单位脉冲响应4二阶系统的单位斜坡响应5具有闭环零点时二阶系统的单位阶跃响应6二阶系统性能的改善（1）比例微分控制（2）测速反馈控制（微分反馈）（3）比例微分控制与测速反馈控制的比较7非零初始条件下二阶系统的响应过程作业布置：3-6主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 7 次课 2 学时授课题目：第三章 线性系统的时域分析法3-4 高阶系统的时域响应3-5 线性系统的稳定性分析教学目的、要求：理解主导极点的概念，能估算高阶系统的性能指标。掌握系统稳定性概念及稳定的充要条件，能够熟练运用劳斯稳定判据判断系统的稳定性，并进行相关的分析计算。教学重点、难点：主导极点的概念，劳斯稳定判据教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：3-4 高阶系统的时域响应1 高阶系统的单位阶跃响应（0.5学时）2 闭环主导极点（0.5学时）3-5 线性系统的稳定性分析1稳定的概念（0.5学时）2稳定的数学条件及其定义（0.5学时）3稳定性判据 （1）线性系统稳定的必要条件 （2）劳斯稳定判据作业布置：3-4 3-7主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 8 次课 2 学时授课题目：第三章 线性系统的时域分析法3-5 线性系统的稳定性分析教学目的、要求：掌握系统稳定性概念及稳定的充要条件，能够熟练运用劳斯稳定判据判断系统的稳定性，并进行相关的分析计算。教学重点、难点：劳斯稳定判据及其应用教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：3-5 线性系统的稳定性分析3稳定性判据 （3）劳斯稳定判据的特殊情况4稳定性判据的应用 （1）判断系统稳定性 （2）分析系统参数变化对系统稳定性的影响 （3）确定系统的相对稳定性 （4）结构不稳定系统及其改进措施作业布置：3-11 3-12 3-13主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 9 次课 2 学时授课题目：第三章 线性系统的时域分析法3-6 线性系统的稳态误差计算教学目的、要求：正确理解稳态误差的概念，掌握稳态误差的计算方法，了解减小或消除稳态误差的措施。教学重点、难点：稳态误差概念的理解，稳态误差的计算方法教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：3-6 线性系统的稳态误差计算（2学时）1误差及稳态误差的定义（1）误差的定义（2）稳态误差的定义2稳态误差的计算（1）用拉氏变换的终值定理求稳态误差（2）用静态误差系数求稳态误差（3）用动态误差系数求稳态误差3扰动作用下的稳态误差4减小或消除稳态误差的措施（1）增大系统开环增益（2）增加系统型别（3）应用顺馈补偿扰动信号对系统输出的影响（4）应用顺馈补偿输入信号对系统输出的影响作业布置：3-14 3-15 3-18主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 10 次课 2 学时授课题目：第四章 线性系统的根轨迹法4-1 根轨迹法的基本概念4-2 根轨迹绘制的基本法则教学目的、要求：正确理解根轨迹的概念。掌握根轨迹绘制的基本法则。掌握绘制常规根轨迹的方法。教学重点、难点：根轨迹的理解，根轨迹绘制的基本法则教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：4-1根轨迹法的基本概念（1.5学时）1根轨迹法的提出（1）闭环零极点的作用（2）闭环零极点的调整（3）闭环零极点的求解2根轨迹法3绘制根轨迹的基本条件（1）根轨迹方程（2）相角条件和模值条件4闭环零、极点和开环零、极点之间的关系4-2 根轨迹绘制的基本法则（0.5学时）（1）根轨迹的起点和终点（2）根轨迹的分支数、对称性和连续性作业布置：4-1 4-3 主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 11 次课 2 学时授课题目：第四章 线性系统的根轨迹法4-2 根轨迹绘制的基本法则教学目的、要求：掌握根轨迹绘制的基本法则。掌握绘制常规根轨迹的方法。教学重点、难点：根轨迹的理解，根轨迹绘制的基本法则教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：4-2 根轨迹绘制的基本法则（2学时）（3）根轨迹的渐进线（4）根轨迹在实轴上的分布（5）根轨迹的分离点和会合点（6）根轨迹的起始角和终止角（7）根轨迹与虚轴的交点作业布置：4-4（2） 4-6 4-10 主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 12 次课 2 学时授课题目：第四章 线性系统的根轨迹法4-3 广义根轨迹4-4 系统性能的分析4-5 本章小结教学目的、要求：掌握绘制参数根轨迹和零度根轨迹的方法。能够根据根轨迹定性分析系统指标随参数变化的趋势。教学重点、难点：根据根轨迹定性分析系统指标教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：4-3 广义根轨迹（1学时）1参数根轨迹（1）参数根轨迹的基本概念（2）参数根轨迹方程（3）参数根轨迹绘制2零度根轨迹（1）零度根轨迹的概念（2）零度根轨迹方程（3）零度根轨迹绘制法则（4）零度根轨迹和180根轨迹图的比较4-4 系统性能的分析（1学时）1附加开环零点对系统根轨迹的影响2闭环零、极点与时间响应3举例作业布置：4-11（2） 4-17 主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 13 次课 2 学时授课题目：实验课实验一 控制系统典型环节的模拟及一、二阶系统的时域瞬态响应分析教学目的、要求：（1）掌握用运放搭建电子模拟线路实现典型环节的方法。（2）掌握一阶系统单位阶跃响应的特点。（3）掌握二阶系统单位阶跃响应的特点，理解二阶系统参数变化对输出响应的影响。教学重点、难点：实验设备的熟悉，观测二阶系统参数变化对输出响应的影响教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：1实验内容（1）观察各典型环节的单位阶跃响应。（2）改变一阶系统的时间常数，观察并记录一阶系统的单位阶跃响应曲线。（3）改变二阶系统的参数，观察并记录二阶系统的单位阶跃响应曲线。2实验要求（1）概略绘制各典型环节、一阶系统以及不同参数二阶系统的单位阶跃响应曲线。（2）实验结果与理论计算比较，分析实验结果，完成思考题。3扩展内容（1）搭建三阶系统，观测三阶系统单位阶跃响应曲线。（2）改变三阶系统参数，将系统调整成接近临界稳定以及不稳定状态，观测输出。作业布置：实验报告主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 19904刘志鸿. 自动控制原理实验指导书. 自动化系（自印）. 2007课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 14 次课 2 学时授课题目：第五章 线性系统的频域分析法5-1 引言5-2 频率特性教学目的、要求：掌握频率特性的概念。教学重点、难点：频率特性的概念。教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：5-1 引言（0.5学时）5-2 频率特性（1.5学时）1正弦信号输入时系统稳态解的求法2频率特性的基本概念（1）幅频特性（2）相频特性（3）频率特性3频率特性和微分方程、传递函数的关系4频率特性的描述（1）解析描述复数形式指数形式（矢量形式）复数形式与指数形式的关系（2）几何形式极坐标图（Nyquist图）对数坐标图（Bode图）对数幅相图（Nichols图）5频域法分析和设计、综合系统的优点作业布置：5-2 5-4主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 15 次课 2 学时授课题目：习题课一、控制系统的数学模型二、线性系统的时域分析法三、线性系统的根轨迹法教学目的、要求：复习控制系统的数学模型建立、结构图化简、信号流图及其Mason公式；复习系统时域指标、典型二阶系统时域性能指标以及高阶系统的性能估算；复习代数稳定性判据（Routh判据）及其应用；稳态误差的分析和计算；复习根轨迹的绘制方法和利用根轨迹分析系统性能的方法。教学重点、难点：结构图化简、时域指标、典型二阶系统时域性能指标、高阶系统的性能估算、代数稳定性判据、根轨迹的绘制方法、利用根轨迹分析系统性能教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：一、控制系统的数学模型（0.6学时）1数学模型的建立2结构图化简3信号流图及其Mason公式二、线性系统的时域分析法（0.8学时）1时域指标2典型二阶系统的时域性能指标3闭环主导极点及高阶系统性能指标估算4Routh判据5稳态误差的分析和计算三、线性系统的根轨迹法（0.6学时）1根轨迹的绘制法则2开环零、极点与根轨迹的关系3利用根轨迹分析系统的性能本节为习题课，主要以举例为主，利用例子来说明这些内容的相互关系和在课程中的作用。作业布置：主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 19904胡寿松. 自动控制原理习题集. 北京：科学出版社. 20035符 曦. 自动控制理论习题集. 北京：机械工业出版社. 1983课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 16 次课 2 学时授课题目：第五章 线性系统的频域分析法5-3 开环系统的典型环节分解和开环频率特性曲线的绘制（一）教学目的、要求：掌握绘制开环系统幅相曲线的方法教学重点、难点：绘制开环系统幅相曲线的方法教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：5-3开环系统的典型环节分解和开环频率特性曲线的绘制（4学时）1典型环节（0.1学时）2典型环节的频率特性（0.2学时）3开环幅相曲线的绘制（1.7学时）（1）典型环节的开环幅相曲线（0.7学时）（2）简单系统的开环幅相曲线（0.8学时）（3）开环幅相曲线的一般形状（0.2学时）作业布置：5-9主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 17 次课 2 学时授课题目：第五章 线性系统的频域分析法5-3 开环系统的典型环节分解和开环频率特性曲线的绘制（二）教学目的、要求：掌握绘制开环系统幅相曲线的方法教学重点、难点：绘制开环系统幅相曲线的方法教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：5-3开环系统的典型环节分解和开环频率特性曲线的绘制（4学时）4开环对数频率特性曲线的绘制（1.7学时）（1）开环对数频率特性曲线的优点（2）典型环节的开环对数频率特性曲线（3）简单系统的开环对数频率特性曲线（4）最小相位系统和非最小相位系统5对数幅相图（0.1学时）6传递函数的频域实验测定（0.2学时）作业布置：5-11 5-12主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 18 次课 2 学时授课题目：第五章 线性系统的频域分析法5-4 频率域稳定判据教学目的、要求：掌握频率域稳定判据教学重点、难点：频率域稳定判据教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：5-4 频率域稳定判据（2学时）1幅角原理（0.5学时）（1）几个基本概念映射 奇点 解析 复变函数中的幅角原理（2）控制理论中的幅角原理（3）幅角原理的几何意义2辅助函数（0.2学时）3Nyquist稳定性判据（1.3学时）（1）s平面虚轴上无开环极点的情况s的选取F(s)平面与GH(s)平面的关系Nyquist轨线s在GH(s)平面上的映射（2）s平面原点处有开环极点的情况s的选取Nyquist轨线s在GH(s)平面上的映射（3）s平面除原点外虚轴上有开环极点的情况s的选取Nyquist轨线s在GH(s)平面上的映射（4）闭环系统临界稳定时的情况作业布置：5-14 5-16主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 19 次课 2 学时授课题目：第五章 线性系统的频域分析法5-4 频率域稳定判据5-5 控制系统的相对稳定性教学目的、要求：掌握相角裕度和幅值裕度的概念及计算。教学重点、难点：相角裕度和幅值裕度的概念。教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：5-4 频率域稳定判据（1学时）4由Nyquist稳定性判据判断系统稳定性的实际方法（0.5学时）5对数频率稳定判据（0.5学时）（1）Nyquist图与Bode图表示的开环频率特性之间的关系（2）正负穿越及稳定性5-5 控制系统的相对稳定性（1学时）1定性描述（0.2学时）2定量描述（0.8学时）（1）相角裕度（0.4学时）（2）幅值裕度（0.4学时）作业布置：5-21 5-22主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 20 次课 2 学时授课题目：第五章 线性系统的频域分析法5-6 闭环系统的频域性能指标教学目的、要求：了解闭环频率特性的概念和绘制方法，掌握系统时域指标与频域指标之间的关系。教学重点、难点：系统时域指标与频域指标之间的关系教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：5-6 闭环系统的频域性能指标（2学时）1闭环频率特性的绘制（0.5学时）（1）向量作图法（0.1学时）（2）查图表法（0.4学时） 等M圆图 等N圆图 Nichols图线2频域性能指标（0.2学时）3根据闭环幅频特性确定时域指标（1学时）（1）闭环幅频特性零频值M(0)与控制系统无差度的关系（0.2学时）（2）复现带宽M与控制系统复现精度的关系（0.2学时）（3）相对谐振峰值Mr与控制系统振荡性能指标间的关系（0.3学时）（4）谐振频率及系统带宽与时域性能指标的关系（0.3学时）4开环频率特性与控制系统性能指标之间的关系（0.2学时）（1）低频段（0.1学时）（2）中频段（0.1学时）5本章总结（0.1学时）作业布置：5-25主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 21 次课 2 学时授课题目：实验课实验二 频率特性的测试教学目的、要求：（1）了解用李沙育图形法测取系统频率特性的原理。（2）掌握运用实验数据绘制对数频率特性的方法。教学重点、难点：李沙育图形与系统频率特性的关系教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：1实验内容用正弦波做输入信号，观察被测环节的李沙育图形，记录图形光点的转向、偏转的角度及数据。2实验要求（1）理论计算被测环节的传递函数，绘制近似幅频和相频特性曲线。（2）根据实验数据，画出幅频和相频特性曲线。（3）实验结果与理论计算比较，分析实验结果，完成思考题。作业布置：实验报告主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 19904刘志鸿. 自动控制原理实验指导书. 自动化系（自印）. 2007课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 22 次课 2 学时授课题目：第六章 线性系统的校正方法6-1 系统的设计与校正问题（1学时）6-2 常用校正装置及其特性（1学时）教学目的、要求：了解控制系统校正的基本问题，掌握常用校正装置及其特性。教学重点、难点：常用校正装置及其特性教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：6-1系统的设计与校正问题（1学时）1控制系统的组成（0.1学时）2设计控制系统的目的（0.1学时）3控制系统校正方法的分类（0.1学时）（1）串联校正串联滞后校正 串联超前校正 串联滞后超前校正（2）反馈校正（并联校正）4控制系统校正方法的特点（0.1学时）（1）串联校正（2）反馈校正5控制系统的设计步骤（0.2学时）（1）建立模型 （2）制定指标 （3）确定参数 （4）校验性能6设计控制系统时需要解决的主要矛盾（0.2学时）（1）系统带宽在复现输入信号和抑制扰动之间存在矛盾（2）剪切率在相对稳定性和抑制噪声之间存在矛盾7设计控制系统时剪切率和带宽的折中方案（0.2学时）（1）根据复现带宽M和复现精度，构成低频禁区（2）要求，平均剪切率等于-30Db/dec6-2常用校正装置及其特性（1学时）1超前校正网络及其特性（0.3学时）2滞后校正网络及其特性（0.3学时）3滞后超前校正网络及其特性（0.3学时）4PID控制器及其特性（0.1学时）作业布置：6-1主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 23 次课 2 学时授课题目：第六章 线性系统的校正方法6-3 串联校正（一）（2学时）教学目的、要求：了解串联校正的目的、设计步骤，掌握串联超前校正设计方法。教学重点、难点：串联超前校正设计方法教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：6-3 串联校正（一）（2学时）1串联超前校正（2学时）（1）超前网络及其特性（0.2学时）（2）超前校正的目的（0.1学时）（3）用频域法设计超前校正的步骤（0.1学时）（4）举例（1.6学时）作业布置：6-3主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 24 次课 2 学时授课题目：第六章 线性系统的校正方法6-3 串联校正（二）（2学时）教学目的、要求：掌握串联滞后校正设计方法，掌握串联滞后-超前校正设计方法。教学重点、难点：串联滞后校正设计方法，串联滞后-超前校正设计方法教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：6-3 串联校正（二）（2学时）2串联滞后校正（1.0学时）（1）滞后网络及其特性（0.1学时）（2）滞后校正的目的（0.1学时）（3）用频域法设计滞后校正的步骤（0.1学时）（4）举例（0.6学时）3超前校正和滞后校正总结（0.1学时）4滞后超前校正（1.0学时）（1）滞后超前网络及其特性（0.1学时）（2）用频域法设计滞后超前校正的步骤（0.1学时）（3）举例（0.8学时）作业布置：6-6 6-7 主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 25 次课 2 学时授课题目：第六章 线性系统的校正方法6-3 串联校正（三）（2学时）教学目的、要求：掌握串联综合法校正设计方法。教学重点、难点：串联综合法校正设计方法教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：6-3 串联校正（三）（2学时）5串联综合法校正（期望特性法校正）（2学时）（1）几种期望特性（0.4学时）（2）用综合法设计滞后超前校正的步骤（0.1学时）（3）举例（1.5学时）作业布置：6-9主要参考资料：1胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社. 20012李友善. 自动控制原理(修订版). 北京：国防工业出版社. 19893吴 麒. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社. 1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。郑州航空工业大学教案(课次) 第 26 次课 2 学时授课题目：第六章 线性系统的校正方法6-4 反馈校正（1.4学时）6-5 复合校正（0.6学时）教学目的、要求：掌握反馈校正设计方法，了解复合校正设计方法。教学重点、难点：反馈校正设计方法教学组织(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、