《自动控制原理》课程教学大纲.doc

自动控制原理课程教学大纲一、课程与任课教师基本信息课程名称：自动控制原理课程类别：必修课 选修课总学时/周学时/学分：56/4/3.5其中实验（实训、讨论等）学时：16学时授课时间：1-14周，周三3-4节，周五3-4节授课地点：7B312开课单位：电子工程学院适用专业班级：2012电子本1班-2班任课（/助课）教师姓名：姜鸣职称：无联系电话mail：答疑时间、地点与方式：1、每次授课的课前、课间和课后，采用一对一的方式回答学生问题；2、每次发放作业时，针对学生在作业中普遍存在的问题，在课堂中进行集中讲解；3、每周四下午14:30-16:30，在9A404B个别答疑。二、课程简介自动控制原理是电子信息工程专业的一门学科基础选修课程。本课程旨在将工程数学、电工原理、模拟电路、数字电路等基础知识与控制理论有机结合起来，培养学生初步掌握自动控制系统的基本概念、基本结构、数学模型和基本分析方法，为后续的各种相关课程和工程实践中设计打下基础。本课程的教学目标是使学生掌握反馈控制系统的构成、控制系统数学模型的建立方法及系统时域、频域分析和校正方法；了解非线性系统和离散控制系统的分析方法。三、课程目标结合专业培养目标，提出本课程要达到的目标。这些目标包括：1、知识与技能目标：通过本课程的学习使学生掌握以下几方面的知识与技能：了解自动控制系统的组成、类型、控制目标、工作过程及基本分析方法；理解控制系统常用数学模型及常见分析方法的特点、应用场合及其相互关系；掌握控制系统传递函数、结构图及其等效变换，时域法、根轨迹法、频率法及采样控制系统分析等内容；理解控制系统的校正方法；了解非线性系统和离散控制系统的分析方法；提高使用计算机辅助设计工具软件MATLAB/Simulink进行仿真的能力。2、过程与方法目标：在课程学习过程中，通过多样化教学手段，及课堂测试、实验仿真、习题答疑等环节的实施，在学习控制系统的数学建模、传递函数、结构图及其等效变换、时域法、根轨迹法、频率法及校正等内容的过程中，使学生的思维和分析方法得到一定的训练，在此基础上进行归纳和总结，逐步形成科学的学习观和方法论。3、情感、态度与价值观发展目标：在课程学习过程中，除了自动控制理论专业知识外，还应有意识地贯彻素质教育，锻炼学生主动学习的能力，培养学生坚持不懈的学习精神、严谨治学的科学态度和积极向上的价值观，通过在课程授课过程中介绍新技术、新应用，拓展学生视野，培育学生的科学精神，加强学生的社会责任感。四、与前后课程的联系本课程的先修课程包括：高等数学、工程数学、电路分析基础、模拟电路、数字电路等课程。本课程的后续课程包括：PLC原理及应用、计算机控制技术、楼宇自动化、DCS原理与应用、计算机控制技术、工业机器人等课程。五、教材选用与参考书（宋体，小四，粗体）1、选用教材：自动控制原理，潘丰、徐颖秦 编，机械工业出版社，2010，第1版。2、推荐参考书：自动控制原理，胡寿松 编，国防工业出版社，2007，第5版。自动控制原理，胥布工 编，电子工业出版社，2011，第1版。六、课程进度表表1 理论教学进程表周次教学主题要点与重点要求学时1控制系统概述控制系统基本概念了解控制系统的基本概念、类型等21控制系统数学模型线性系统时域模型掌握时域系统微分方程的列写22控制系统数学模型拉普拉斯变换与传递函数掌握传递函数的定义和求解22控制系统数学模型结构图及其等效变换掌握结构图的绘制和等效变换23线性系统时域分析一阶系统时域响应掌握典型信号的一阶时域响应公式24线性系统时域分析二阶系统时域响应掌握单位阶跃信号的二阶时域响应24线性系统时域分析线性系统的稳定性分析掌握劳斯判据判断系统稳定性25线性系统时域分析典型系统的稳态误差掌握稳态误差的静态误差系数法26根轨迹分析轨迹方程的基本概念掌握根轨迹的幅值条件、相角条件27根轨迹分析根轨迹绘制基本规则掌握根轨迹的绘制规则27根轨迹分析控制系统的根轨迹分析掌握根轨迹分析法分析系统性能28线性系统频域分析频率特性的基本概念掌握频率特性的求取和图示法29线性系统频域分析典型环节的频率特性掌握典型环节的频率特性求取29线性系统频域分析开环奈氏图、Bode图掌握奈氏图和Bode图的绘制210线性系统频域分析奈奎斯特稳定判据掌握奈氏判据分析系统稳定性210线性系统频域分析相位裕量、增益裕量掌握稳定裕量指标的概念和求解211线性系统频域分析稳定裕量的Bode图表示掌握稳定裕量在Bode图中的表示212控制系统的校正串联超前/滞后校正掌握串联超前/滞后校正装置的设计213控制系统的校正PID控制器掌握PID控制器的设计与参数整定214复习课程总结总结自动控制原理课程的主要内容2表2 实验教学进程表（居中，宋体，五号，粗体）周次实验项目名称要点与重点掌握程度实验类型实验要求学时3MATLAB中传递函数的表示使用MATLAB/Simulink对控制系统进行仿真，计算控制系统的传递函数熟练掌握综合型必做25典型环节的阶跃响应绘制典型环节的阶跃响应曲线，计算时域响应指标熟练掌握综合型必做26控制系统的动态性能与稳态误差绘制系统的响应曲线，计算系统的时域响应指标，分析系统的稳定性熟练掌握综合型必做28控制系统的根轨迹作图绘制给定系统的根轨迹图，分析开环零极点变换对系统的影响熟练掌握综合型必做211控制系统的奈奎斯特图绘制控制系统的奈奎斯特图，分析系统的稳定性熟练掌握综合型必做212控制系统的Bode图绘制控制系统的Bode图，计算系统的开环频域指标熟练掌握综合型必做213控制系统的超前校正使用超前校正控制器对控制系统进行校正，分析校正前后系统性能的变化熟练掌握综合型必做214控制系统的PID控制器使用PID控制器对控制系统进行校正，分析校正前后系统性能的变化熟练掌握综合型必做2七、教学方法（宋体，小四，粗体）教学方式分课堂教学、课程章节考核、实验教学三部分。课堂教学主要采用启发式教学方法进行，通过多种教学手段相结合来改善教学效果、提高教学效率；课程章节考核在课堂内进行，要求学生在10-15分钟完成指定题目，考核成绩作为平时成绩的组成部分；实验教学要求使用MALTAB软件加强学生对控制系统的直观理解，巩固所学知识、提高实践动手能力。八、对学生学习的总体要求（宋体，小四，粗体）1、学习本课程的方法、策略及教育资源的利用。本课程的内容跨度较大，要多练多想，善于进行归纳总结，使所学知识条理化和系统化，课前预习是提高本课程学习效率的有效手段，由于每节课程所传授的信息量大，只有充分预习才能跟上授课节奏。课堂上应该主动思考，做好笔记，认真听取老师所讲的重点内容和扩展内容，注意将老师所讲内容与教材、参考书的比较，以深刻理解和掌握教学内容。做到课后及时复习，加强在课堂中学习到的知识，提高学习效果，鼓励学生之间课后相互讨论学习。2、学生必须阅读与选读的课外教学材料由于本课程理论性较强，建议学生在认真学习本教材的基础之上，选读本大纲中推荐的两本教材。自动控制原理，胡寿松 编，国防工业出版社，2007，第5版。自动控制原理，胥布工 编，电子工业出版社，2011，第1版。3、学生完成本课程每周须耗费的时间。为掌握本课程的主要内容，按约1:1的比例配比课外学时（预习、复习和完成老师布置的作业），学生课外每周必须耗费的最少时间为3小时，学生完成本课程每周须耗费的最少时间为7小时。4、学生的上课、实验、讨论、答疑、提交作业（论文）、单元测试、期末考试等方面的要求。坚持课前预习，上课认真听讲，做好课堂笔记，积极参与教学互动，主动与老师探讨问题；坚持课后认真复习，独立完成作业。勤于动脑动笔，认真演算习题，培养自己的分析和计算能力；必须参加实验课，亲自动手独立完成规定的实验内容，并提交章节考核记录。遇到疑难问题先尝试自己寻找答案，之后再询问老师，课后若有问题可以在答疑时间到办公室与老师进行讨论。期末考试采取闭卷方式进行。5、学生参与教学评价要求。依照按学校规定，在本课程结束前1-2周内，按照学校统一安排，学生通过网上评教系统回答调查问卷，对本课程的教学进行客观公正的评价，以促进教师改进并完善该课程的教学。九、成绩评定方法及标准（宋体，小四，粗体）考核内容评价标准及要求（居中、宋体、五号、粗体）权重平时考核1. 上课出勤；2. 实验报告：独立完成实验，按时交实