机电一体化技术《自动控制系统应用技术》课程标准

《自动控制系统应用技术》

课程标准

二级学院：煤炭与化工产业学院

执笔人：杨星晨

审核人：王月宏

制定日期：2022.7

陕西能源职业技术学院

一、课程信息

表1课程信息表

课程名称自动控制系统应用技术开课院部煤炭与化工产业学院

课程代码020014考核性质考查

前导课程《高等数学》、《电工电子技术》、《电机技术与维修》

后续课程《职业技能训练》、《跟岗实习》、《顶岗实习》

理论课是

实践课是□

总学时28课程类型

理论+实践是□

理实一体化是□

适用专业机电一体化技术

二、课程性质

1.课程性质

本课程是机电一体化技术专业选修的一门专业拓展课程，是在学习了《高等

数学》、《电工电子技术》、《电机技术与维修》等课程，具备了电气控制基本

应用能力的基础上，开设的一门理论课程，其功能是对接专业人才培养目标，面

向自动控制技术员工作岗位，要求学生充分理解自动控制系统所涉及到的基本概

念，掌握自动控制系统各种模型的建立及转换方法，培养学生对简单连续系统进

行定性分析、定量估算和初步设计的能力，为后续毕业设计奠定基础。

2.课程功能定位

表2课程功能定位分析

对接的工作岗位对接培养的职业岗位能力

掌握自动控制系统的基本组成，自动控制

系统的分类，自动控制系统的性能要求等。

掌握对于实际生活及工业生产中自动控制

自动控制技术员系统的基本分析方法，能够分析其控制原

理，正确绘制出原理框图。

能够运用所学知识建立元件或装置的微分

方程，熟练掌握典型环节的传递函数，会

建立一般自动控制系统的传递函数。

会根据系统的传递函数用稳定判据判断系

统的稳定性，并求出不同输入信号作用下

的稳态误差。

三、课程目标与内容

1.课程总目标

通过本课程的学习，使学生了解自动控制系统的一些工程实例、熟悉典型自

动控制系统的时域分析方法和频域分析方法，培养学生逻辑思维能力、综合分析

能力以及再学习能力。

2.课程具体目标

知识目标：掌握自动控制的基本概念及相关知识、自动控制系统的组成和工

作原理；掌握系统（元件）微分方程的建立方法以及传递函数的定义和求取方法；

掌握微分方程、传递函数、动态结构图三者之间的关系及转换方法；掌握典型输

入信号及其典型时间响应，掌握时域分析的系统性能指标；掌握一阶、二阶系统

的动态响应特点及性能指标。

技能目标：熟练掌握典型环节的传递函数，会建立一般自动控制系统的传递

函数；会根据系统组成建立一般控制系统的动态结构图；掌握描述自动控制系统

的术语及变量表示；会判断和确定一阶系统、二阶系统的稳态指标和动态指标；

会根据系统的传递函数用稳定判据判断系统的稳定性，并求出不同输入信号作用

下的稳态误差。

素质目标：培养学生严谨、规范的工作态度，吃苦耐劳、诚实守信的优秀品

质；培养学术爱岗敬业、热爱劳动、遵纪守法、诚实守信、自信谦让的品质；培

养学生良好的职业道德和精益求精的敬业精神。

表3课程教学目标与内容

毕业要求指标

序号知识目标技能目标素质目标教学内容

点

1.了解本课程1.掌握描述自动控1.具有选型1.1自动控制

掌握自动控制

在本专业的地制系统的术语及变和判断能及自动控制理

基本术语，理

1位和学习内量表示；2.掌握对力；2.具有论的发展简

解自动控制基

容；2.了解自于实际生活及工业团队合作精史；1.2自动

本概念

动控制的基本生产中简单自动控神；3.具有控制的基本原

概念、任务；制系统的基本分析独立思考和理与方式；1.3

3.了解自动控方法，能够分析其自学能力。自动控制系统

制系统的基本控制原理，正确绘的分类；1.4

组成，自动控制出原理框图。自动控制系统

制系统的分的基本要求。

类，自动控制

系统的性能要

求等。

1.懂得描述自

动控制系统的

1.形成将专

三种数学模

1.能运用所学知识业应用于实

型：微分方程、

建立简单元件或装际生产生活

传递函数、动

能够熟练应用置的微分方程；2，的意识；2.2.1控制系统

态结构图；2.

2微分方程，列熟练掌握典型环节培养理论联的微分方程；

掌握系统微分

写传输函数的传递函数，会建系实际、自2.2传递函数

方程的建立方

立一般自动控制系主学习和探

法；3.掌握系

统的传递函数。索创新的良

统传递函数的

好习惯。

定义及求取方

法。

1.培养学生

1.掌握系统

严谨、规范

（元件）动态

1.会根据系统组成的工作态

结构图的组

能够掌握动态建立一般控制系统度；2.具有2.3动态结构

成、求取方法

结构图和梅森的动态结构图；2.良好的科学图与梅森公

及简化方法；

3公式，能够列能灵活地对较复杂文化素养和式；2.4控制

2.掌握微分方

写几种常见的地控制系统进行框技术业务素系统的几种常

程、传递函数、

传递函数图变换，使其转化质，能很快见传递函数。

动态结构图三

为简单系统。适应岗位要

者之间的关系

求，有发展

及转换方法。

潜力。

1.懂得自动控1.培养成认3.1典型输入

制系统时域分真细致、实信号和时域性

会判断和确定一阶

掌握一阶、二析法的基本方事求是、积能指标；3.2

系统、二阶系统的

4阶系统时域分法；2.掌握典极探索的科一阶系统的时

稳态指标和动态指

析型输入信号及学态度和工域分析；3.3

标

其典型时间响作作风；2.二阶系统的时

应，掌握时域树立团队合域分析。

分析的系统性作精神；

能指标；3.掌

握一阶、二阶

系统的动态响

应特点及性能

指标。

1.懂得系统稳

1.培养理论

定性的概念，

联系实际、

掌握判断系统会根据系统的传递

自主学习和

稳定性的判断函数用稳定性判据3.4控制系统

探索创新的

掌握稳态误差依据和方法；判断系统的稳定的稳定性分

5良好习惯；

的求取方法2.懂得系统稳性，并求出不同输析；3.5稳态

2.培养质疑

定误差的概入信号作用下的稳误差分析

意识，具有

念，掌握稳态态误差。

分析、解决

误差的求取方

问题的能力

法。

1.掌握自动控

制系统的根轨1.会根据系统结构1.培养学生4.1根轨迹的

迹的概念及根图正确求出其根轨认真思考、概念与根轨迹

掌握根轨迹的

轨迹方程形迹方程及闭环特征独立分析能方程；4.2绘

6概念和基本规

式；2.掌握根方程；2.会根据系力；2.培养制根轨迹的基

则

轨迹绘制的基统的闭环特征方程动手操作能本规则和方

本规则和方绘制出其根轨迹。力。法。

法。

1.掌握根轨迹

法分析系统性

能的方法；2.

1.培养团队

懂得在系统中会利用系统的根轨4.3用根轨迹

掌握根轨迹法协作精神。

改变系统结构迹分析判断系统的分析控制系

7分析系统性能2.培养安全

（增加开环零稳定性及性能指统；4.4根轨

的方法第一的意

点、开环极点、标。迹的改造。

识。

开环偶极子）

对根轨迹的影

响。

表4课程教学安排

序号项目（模块）任务教学内容重点、难点、考核点课程思政元素学时

重点：什么是自动控制？介绍我国近年来电

1.1自动控制及自动控制理

任务1：认识自动控制的难点：自动控制的基本原理和力发展的情况，使学

论的发展简述；1.2自动控制3

发展简史与基本原理方法；生明白努力拼搏和

的基本原理与方式。

考点：开环控制和闭环控制。付出行动是实现期

自动控制系统的基本概望、体现自身价值的

1重点：理解恒值给定控制系

念统、随动控制系统；程序控制一个重要因素。从而

1.3自动控制系统的分类；

任务2：认识自动控制系系统。培养学生具备正确

1.4对自动控制系统的基本3

统的分类和基本要求难点：对控制系统的基本要的价值观和人生观，

要求。

求；树立积极向上、努力

考点：自动控制系统的三性。进取的思想意识。

重点：系统微分方程的建立；介绍安全用电的重

任务3：掌握简单的控制

2.1控制系统的微分方程难点：线性微分方程的求解；要性，引出规规矩3

系统的微分方程

考点：几种典型的拉式变换。矩、遵纪守法的行为

重点：传递函数的概念；准则，以及法律法

自动控制系统的数学描

2任务4：掌握传递函数2.2传递函数难点：典型环节的传递函数；规、规章制度对社会2

述方法

考点：典型环节的传递函数。正常运行的重要性。

重点：动态结构图的组成；介绍安全可靠提供

任务5：认识动态结构图2.3动态结构图与梅森公式难点：动态结构图的化简方高质量电力保障的2

法；意义，强化学生对电

考点：动态结构图。力安全的认识，通过

案例使学生明白电

力安全规章是“血的

难点：给定量作用下系统的闭

教训”，培养学生认

任务6：认识控制系统的2.4控制系统的几种常用传环传递函数；

真负责、一丝不苟的2

几种常见传递函数递函数难点：给定量输入和干扰输入

工作精神，提高学生

共同作用下的系统总输出。

职业素养和技能水

平。

难点：一阶系统的数学模型，介绍“交流电之父”

任务7：了解自动控制系3.1典型输入信号和时域性

二阶系统的数学模型；尼古拉·特斯拉的人

统时域分析的基本方法，能指标；3.2一阶系统的时域

重点：一阶系统的单位阶跃响物生平、研究领域、4

了解一阶、二阶系统的动分析；3.3二阶系统的时域分

应、二阶系统的单位阶跃响主要成就以及主要

态响应特点及性能指标。析。

应。论著。教育引导学生

难点：代数稳定判据；要向特斯拉学习，努

任务8：了解控制系统的重点：代数稳定判据的应用；力拼搏，不负青春，

3控制系统的时域分析法3.4控制系统的稳定性分析2

稳定性分析方法考点：简单系统的稳定性判为中国的电力发展

断。做出应有的贡献。

难点：误差与稳态误差的概介绍操作票制度，操

念；作票制度是保证电

任务9；了解控制系统的3.5控制系统的稳态误差分

难点：稳态误差的计算；力安全的重要组织2

稳态误差分析方法析

考点：简单系统稳态误差计措施之一，操作票制

算。度强调操作顺序和

操作规范，使学生明

白电力工作不可粗

心大意，规范操作尤

任务10：了解根轨迹的4.1根轨迹的概念与根轨迹重点：系统的根轨迹概念；为重要。以此培养学

难点：根轨迹的方程形式。2

概念方程生安全意识和规范

意识，培养学生认真

负责的态度和一丝

控制系统的根轨迹分析不苟的职业精神。

4

法重点：绘制根轨迹的基本规通过变压器变电压、

任务11：了解绘制根轨4.2绘制根轨迹的基本规则则；变电流、变阻抗，但

2

迹的规则和方法和方法难点：绘制根轨迹的基本方是功率不变的特点

法。引入能量守恒和永

动机的不可实现的

重点：用根轨迹分析典型系

任务12：用根轨迹分析4.3用根轨迹分析控制系统；思想，倡导科学看待

统；3

控制系统根轨迹的改造问题，反对幻想、空

4.4难点：根轨迹的改造。

想。

四、课程考核

课程考核采用形成性考核（即过程考核）和终结性考核相结合。形成性考核

占30%，考核内容包括课堂考勤、课堂表现、作业、期中测验、单元测验等，终

结性考核指期末考试，占70%，主要考核学生对自动控制系统的掌握程度，同时

也考查学生独立分析问题、解决问题的能力。

表5课程考核评分表

学习项目评分项目比率（%）评分要点

形成性考核30考勤、课堂纪律、平时作业、课堂提问等

终结性考核70按试卷标准答案评分

五、实施要求

1.授课教师基本要求

（1）本课程校内任课教师应通过本科及以上相关专业的学习，并具备相关

教师资格证书。

（2）任课教师基本素质应达到举止大方，着装朴素整洁；上课携带教材、

教案、课件等必备教具；内容符合课程标准，重点突出，难点讲透，知识科学、

完整，层次清晰，理论联系实际等要求。

2.实践教学条件要求

本课程为理论课程，需要同时容纳两个班的理论教室。

3.教学方法与策略

本课程要充分体现教学内容在训练和提高学生自动控制应用能力方面的意

图，建议在课程的部分章节采用以“案例驱动”为引导的课堂讨论式教学，通过

案例引导和教师指导下的课堂讨论、资料查询、自主学习等方式启发学生分析、

讨论有关自动控制应用中的问题，学习自动控制知识。倡导以问题为中心的教学

模式，建议适当开展以学生为主体的小组讨论式的方法，强调从提出问题入手，

激发学生学习的兴趣，让学生有针对性地去探索并运用自动控制知识，提高学生

分析和解决问题的能力。

4.教材、数字化资源选用

表6《自动控制系统应用技术》课程教材选用表

序编出版

教材名称ISBN教材类型出版日期

号者社

“十一五”

规划教机械

自动控制原理材、“十二陈铁工业

1978-7-111-48921-42022-05-30

第2版五”职业牛出版

教育国家社

规划教材

全国高等机械

自动控制原理与职业教育工业

2978-7-111-56916-9刘丽2021-12-06

系统“十三五”出版

规划教材社

全国高等机械

自动控制原理与