《自动控制原理》教学大纲

《自动控制原理》课程教学大纲课程名称（中文）：自动控制原理课程名称（英文）：PrinciplesofAutomaticControl课程类别：□通识必修课□通识选修课□专业必修课专业方向课□专业拓展课□实践性环节课程性质*：学术知识性□方法技能性□研究探索性□实践体验性课程代码：2130030周学时：3总学时：48学分:3先修课程：高等数学、工程数学、电路分析基础、电子技术、信号与系统授课对象：电子信息工程专业三、课程简介本课程是电子信息工程专业一门重要的理论基础课程，也是该专业的限定选修课之一。本课程的学习内容主要是控制系统的经典分析方法，控制系统设计的基础知识。主要包括控制系统的稳定性、稳态特性和动态特性的分析，以及控制系统的设计与校正。四、课程目标通过对本课程的学习，使学生了解并掌握自动控制系统分析和应用的基本理论和基本方法，包括自动控制系统数学模型的建立、时域分析方法、频域分析方法，自动控制系统的设计和优化。为相关后续课程奠定坚实的基础，具备初步的自动控制系统设计能力。五、教学内容与进度安排*（满足对应课程标准的第2条）第一章自动控制的一般概念2学时讲授内容和学习要求：要求建立必要的基本概念：反馈、开环控制、闭环控制、控制器、被控对象；要求学生能根据控制系统工作原理图绘制方块图；理解控制系统的性能要求；了解自动控制理论发展的情况。学生学习任务：查阅资料，对自动控制理论有初步了解。教学方法：课堂讲解与学生互动结合。第二章：控制系统的数学模型6学时

讲授内容和学习要求：能够用理论推导的方法建立电路系统及力学系统的数学模型－微分方程，典型环节的传递函数的求取，结构图的绘制，由结构图等效变换求传递函数，由梅逊公式求传递函数。

重点：基本环节传递函数的求取；系统传递函数的求取。

难点：结构图等效变换；梅逊公式及其应用。学生学习任务：做好课前预习，复习复变函数与信号与系统课程中的相关内容，参与课堂讨论，完成作业。教学方法：课堂讲解与学生互动结合，课堂讨论与练习，作业。

第三章：控制系统的时域分析法10学时

讲授内容和学习要求：时域性能指标的定义，一阶和二阶系统性能指标的求取及二阶系统性能改善的方法，劳斯稳定判据及其应用，稳定误差的分析与计算，减小或消除稳态误差的方法。

重点：二阶系统动态性能估算，稳定性分析方法及稳态误差计算方法。

难点：二阶系统性能改善的方法及扰动作用下减小或消除稳态误差的措施。学生学习任务：做好课前预习和课后复习课程，参与课堂讨论，完成作业，认真参加实验学习。教学方法：课堂讲解与学生互动结合，课堂讨论与练习，作业，实验。第四章：控制系统的根轨迹法6学时

讲授内容和学习要求：根轨迹的概念，根轨迹方程，学习绘制根轨迹的基本法则，掌握用根轨迹法分析系统的方法。

重点：用根轨迹分析系统。

难点：用根轨迹法设计系统参数。学生学习任务：做好课前预习和课后复习课程，参与课堂讨论，完成作业。教学方法：课堂讲解与学生互动结合，课堂讨论与练习，作业。

第五章：控制系统的频域特性法12学时

讲授内容和学习要求：频域特性的物理意义，图文表示方法，奈氏判据，稳定裕度，用频域特性建立系统的数学模型。

重点：频率特性的物理意义；奈氏判据证明及稳定裕度的确定。

难点：开环幅频特性曲线的概略绘制及对应系统传递函数的确定。学生学习任务：做好课前预习和课后复习课程，参与课堂讨论，完成作业，认真参加实验学习。教学方法：课堂讲解与学生互动结合，课堂讨论与练习，作业，实验。第六章：控制系统的校正方法8学时

讲授内容和学习要求：控制系统设计一般步骤；校正的概念及方法；PID控制器，串联校正，反馈校正。

重点：串联超前校正网络的设计与实现。

难点：串联滞后－超前校正网络的设计。学生学习任务：做好课前预习和课后复习课程，参与课堂讨论，完成作业，认真参加实验学习。教学方法：课堂讲解与学生互动结合，课堂讨论与练习，作业，实验。

第七章：采样控制系统分析4学时

讲授内容和学习要求：采样系统基本概念，Z变换定理，闭环脉冲传递函数，离散系统的稳定性与稳态误差。

重点：闭环脉冲传递函数的求取。

难点：采样过程的描述，脉冲传函的求法。学生学习任务：做好课前预习和课后复习课程，参与课堂讨论，完成作业。教学方法：课堂讲解与学生互动结合，课堂讨论与练习，作业。六、修读要求（满足对应课程标准的第3条）自动控制原理课程具有理论性强、又具有重要实用价值的特点。学习中应以系统的概念，融汇不同分析和研究方法。注重学习过程的预复习，完成作业，在实验过程中体会理论模型在实际应用中的实现方法，对课程内容深刻领会并有效掌握。学习Matlab仿真软件的使用方法。七、学习评价方案（满足对应课程标准的第4、5、6条）本课程重视教学过程中同学的参与性，最终考核成绩综合考虑学生的课堂表现、课后作业、实验完成情况及期末考试等部分。考核成绩的构成平时成绩占40%，期末考试占60%。八、课程资源教材：《自动控制原理及其应用》，黄坚主编，高等教育出版社。《F