自动控制原理实验课程教学大纲

1、PAGE PAGE - 5 -本科生课程大纲课程名称自动控制原理Automatic Control Theory Laboratory 课程代码082302102209课程属性学科基础课时/学分16/0.5课程性质必修实践学时16责任教师 课外学时0课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修课程介绍课程描述： 自动控制原理实验是自动化、测控技术及仪器等专业的一门重要的专业基础实验课。本实验的主要目的是使学生通过实验加强对控制理论的理解和认识；进一步理解自动控制系统的设计和分析方法；学会综合应用所学的工程数学等基础知识，电路、电力电子、电器、微机原理、计算机

2、通信等专业基础知识；在计算机控制应用领域能较熟练地进行应用系统的设计与编程。本实验也有助于学生从自动控制工程的角度自觉地建立系统的思维方法。设计思路： 依照教育部高等学校电子信息与电气学科教学指导委员会与自动化专业教学指导分委员会在2010年12月颁布的普通高校自动化专业规范，自动控制原理实验是自动化专业重要的实践课程之一。本课程是针对自动化专业基础理论课程自动控制原理讲授内容而设置的实践环节，主要内容包括：自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标、自动控制系统的特点、自动控制系统的分析（时域法、频域法等）和设计方法等。以自动控制原理课程内容授课顺序为基础，本课程的内容编排顺序为：

3、（1）典型环节的阶跃响应；（2）二阶环节的阶跃响应；（3）控制系统稳定性分析；（4）控制系统频率特性测量；（5）连续系统串联校正。课程与其他课程的关系：修读本课程的学生应具备理工科的数理基础，对控制系统有初步的了解和认识。先修课程：信号与系统，电路原理，模拟电子技术基础后置课程：现代控制理论基础二、课程目标了解自动控制系统的基本组成和结构。掌握以模拟电路构成控制系统典型环节的方法，学会阶跃响应测量方法，由响应曲线计算典型环节的传递函数。了解控制系统性能参数及其对控制系统的影响，掌握参数测量和分析方法。掌握关键参数对系统稳定性影响，学会通过测量对电路对象的控制系统参数获取和分析方法。了解控制系统

4、及元器件频率特性的物理概念，掌握电路元件及控制系统的频率测量方法。熟悉和掌握控制系统的串联校正方法，掌握控制系统过渡过程的测量和分析方法。三、学习要求最低学习要求：课前复习先修课程电路基础及模拟电子技术基础及同步理论课程自动控制原理中的相关知识。实验过程中，分小组围绕实验目标进行讨论，与教师或助教积极互动，独立完成实验数据采集，能够对所采集数据有基本定性判断。课下认真完成实验数据分析，实验报告撰写规范。进一步学习指导：针对电机等经典运动控制对象实现简单控制，掌握闭环系统参数整定方法和控制性能分析。四、教学进度序号专题或主题计划课时主要内容概述实验实践内容或课外练习等1典型环节的阶跃响应21、观

5、测比例、积分、比例积分、比例微分和惯性环节的阶跃响应曲线。2、观测参数变化对典型环节阶跃响应的影响。2二阶环节的阶跃响应（一）21、观测不同参数下二阶系统的阶跃响应曲线。2、测试典型二阶系统的瞬态性能指标：超调量，峰值时间tp，调节时间ts。3二阶环节的阶跃响应（一）21、观测和n对二阶系统阶跃响应曲线的影响。2、测试二阶系统在相同，n不同时的瞬态性能指标：超调量和调节时间ts，并进行比较。4控制系统稳定性分析21、观察系统的不稳定现象。2、观测系统的开环增益和时间常数对稳定性的影响。5控制系统频率特性测量21、测量模拟系统的开环频率特性曲线（对数幅频特性曲线和相频特性曲线。6连续系统串联校正

6、（一）21、观测未校正系统的稳定性并测量未校正系统的瞬态性能指标。2、画出校正前后的Bode图并求出相角稳定裕量和截止频率c。3、分析校正结果。7连续系统串联校正（二）21、观测未校正系统的稳定性和瞬态性能。2、根据性能指标的要求设计PD、PI、PID三种串联校正装置，并观察校正后的阶跃响应，测出超调量和调节时间ts。3、计算校正前后的相角稳定裕量。4、根据实验结果总结三种串联校正的作用。8非线性系统运动研究21、观察非线性系统的自持震荡。2、描述函数分析法结果分析。五、参考教材与主要参考书1、实验教材：（1）自动控制原理，胡寿松，科学出版社，2001第四版（2）自编自动控制原理实验指导书2、参考书：自动控制原理上册，吴麒编，清华大学出版社，2001年1月六、成绩评定（一）考核方式 D ：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他（二）成绩综合评分体系： 成绩综合评分体系比例%1.课下作业、课堂讨论及平常表现30%2.实验报告70%总计100%七、学术诚信学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他