详细版自动控制原理大纲

《自动控制原理》课程教学大纲【课程名称】自动控制原理（PrinciplesofAutomaticControl）【课程代码】12041007【适应专业】自动化【授课对象】普通本科【课程简介】本课程是自动化专业的一门专业基础课。它是控制类专业学生知识结构的重要部分，又是以后专业课学习以至将来工程应用所必备的基础理论知识。【教学目标】通过本课程的学习，使学生初步掌握自动控制系统模型建立的方法；掌握线性系统分析和设计的理论和思维方法及非线性系统线性化的基本方法。通过学习使学生基本上能运用自动控制原理的理论和方法独立解决各类控制方面的问题以及从事控制工程设计、调试等方面工作的初步知识技能；也能运用控制论的思想方法胜任管理等方面的工作。【参考学时】72学时（理论72学时，实践0学时）【参考书目】程鹏.自动控制原理（第2版）.北京：高等教育出版社，2010胡寿松.自动控制原理（第5版）.北京：科学出版社，2007胡寿松.自动控制原理习题解析.北京：科学出版社，2007【教学内容】第一章自动控制的基本概念§1自动控制的基本原理§2自动控制系统的分类§3对自动控制系统的基本要求基本要求：掌握自动控制系统的工作原理和方框图的绘制；掌握自动控制系统的基本组成；理解自动控制系统的分类方法和基本要求；了解自动控制理论的主要任务以及研究对象。重点、难点：重点：自动控制系统的工作原理和方框图的绘制、自动控制系统的基本组成、自动控制系统的分类方法和基本要求难点：自动控制系统的工作原理和方框图的绘制教学方法提示：讲授法讲解相关内容。参考学时：4学时（理论讲授4学时，实践训练0学时，讨论0学时）•第二章自动控制系统的数学模型（2学时）§1数学模型概述§2控制系统的微分方程式（建立）（2学时）§2控制系统的微分方程式（拉式变换求解）§3非线性数学模型的线性化（2学时）§4控制系统的传递函数（定义、性质、局限性、标准形式、零极点及传递系数的作用）（2学时）§4控制系统的传递函数（典型环节的传递函数）（2学时）§5系统动态结构图（基本单元、画法、简化、从结构图求传函、各种传函）（2学时）§6信号流图（基本单元、从物理系统画信号流图、已知结构图画信号流图、利用信号流图求传函）•基本要求：掌握系统微分方程的建立及求解；掌握传递函数的概念及求取；掌握系统结构图的建立及化简；理解信号流图的绘制、梅逊增益公式及应用重点、难点：重点：微分方程的建立及求解、传递函数定义和性质、典型环节的传递函数、系统方框图的化简求传递函数难点：根据物理机理建立系统的微分方程、等效变换法简化方框图并求传递函数、梅逊增益公式及应用教学方法提示：讲授法讲解相关内容。参考学时：12学时（理论讲授12学时，实践训练0学时，讨论0学时）第三章自动控制系统的时域分析法（2学时）§1时域性能指标（典型输入信号、动态与稳态过程、动态性能与稳态性能）§2一阶系统的时域分析（数学模型、阶跃响应、性能指标计算）（2学时）§2一阶系统的时域分析（脉冲、斜坡、加速度响应、一阶系统时域分析小结）（2学时）§3二阶系统的时域分析（数学模型、阶跃响应、性能指标计算）（2学时）§3二阶系统的时域分析（改善性能指标的方法）§4高阶系统的时域分析（例，闭环主导极点，例）（2学时）§5系统的稳定性分析（稳定性的基本概念、线性系统稳定的充要条件、劳斯稳定判据、例）（2学时）§5系统的稳定性分析（劳斯稳定判据特殊情况、例）（2学时）§6线性系统的稳态误差计算（误差与稳态误差、系统型别、稳态误差的计算方法：终值定理法、静态误差系数法（例））（2学时）§6线性系统的稳态误差计算（扰动作用下的稳态误差、减小或消除稳态误差的措施、例）基本要求：理解控制系统的时域性能指标及一阶系统的时域分析掌握二阶系统时域分析方法及其结论；掌握代数稳定判据及其应用；掌握系统稳态误差的计算方法。重点、难点重点：控制系统的动态性能指标和稳态性能指标、典型二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求取、代数稳定判据的应用、系统稳态误差的计算难点：控制系统的动态性能指标、二阶系统的时域分析、系统稳态误差的计算教学方法提示：讲授法讲解相关内容。参考学时：14学时（理论讲授14学时，实践训练0学时，讨论0学时）第四章自动控制系统的根轨迹法§1根轨迹法的基本概念§2根轨迹的绘制法则§3广义根轨迹；§3根轨迹分析方法基本要求：掌握180°根轨迹的绘制方法；了解广义根轨迹的绘制方法；掌握根轨迹分析方法。重点、难点重点：根轨迹方程、180°根轨迹的绘制法则、根轨迹分析方法难点：系统根轨迹的绘制，运用根轨迹法分析系统的性能教学方法提示：讲授法讲解相关内容。参考学时：8学时（理论讲授8学时，实践训练0学时，讨论2学时）•第五章自动控制系统的频域分析法（2学时）§1频率特性的基本概念（2学时）§2典型环节的频率特性（比例、积分、惯性）（2学时）§2典型环节的频率特性（微分、振荡、不稳定、延时）（2学时）§3开环频率特性的绘制（开环幅相频率特性、例3）（2学时）§3开环频率特性的绘制（对数频率特性、例2）（2学时）§4Nyquist稳定判据（2学时）§5系统的相对稳定性和稳定裕量（2学时）§6系统的开环频率特性与闭环系统性能的关系基本要求：掌握典型环节的对数频率特性曲线绘制和极坐标曲线；掌握系统开环对数频率特性曲线和开环极坐标曲线的绘制；掌握用奈奎斯特稳定判据判断闭环系统的稳定性的方法；理解系统稳定裕度的基本概念和计算方法；了解系统性能和开环频率特性的关系。重点、难点重点：典型环节的频率特性、自动控制系统的频率特性的绘制、根据开环对数频率特性确定系统的传递函数、奈奎斯特稳定判据及稳定裕量难点：自动控制系统幅相频率特性的绘制、奈奎斯特稳定判据及稳定裕量教学方法提示：讲授法讲解相关内容。参考学时：16学时（理论讲授16学时，实践训练0学时，讨论2学时）•第六章线性连续控制系统的设计与校正（2学时）§1自动控制系统设计的方法和步骤（2学时）§2常用电校正装置的线路及特性（无源网络和有源电子网络）（2学时）§3系统的串联校正；（超前、滞后、超前-滞后）（2学时）§3系统的串联校正；（超前、滞后、超前-滞后）（2学时）§3系统的串联校正；（超前、滞后、超前-滞后）§4系统的反馈校正；（特点、作用）§5系统的复合校正（特点、作用）基本要求：掌握常用电校正装置的特性及其对系统性能的影响；掌握用频率法进行系统串联校正的方法；了解反馈校正和复合校正的思想和方法。重点、难点重点：常用电校正装置的特性及对系统性能的影响、用频率法进行系统的串联校正难点：系统的串联校正教学方法提示：讲授法讲解相关内容。参考学时：10学时（理论讲授10学时，实践训练0学时，讨论0学时）•第七章非线性控制系统§1非线性控制系统与线性控制系统的差异§2描述函数及描述函数分析法基本要求：掌握运用描述函数分析非线性系统的方法；了解非线性控制系统与线性控制系统的区别。重点、难点：重点：用描述函数分析系统的稳定性难点：描述函数的求法教学方法提示：讲授法讲解相关内容。参考学时：8学时（理论讲授8学时，实践训练0学时，讨论0学时）【考核要求】本课程是一门专业课程，具体考核要求分为以下几个层次：掌握：要求学生能够全面、深入理解和熟练掌