自动控制基础-电科教学大纲

【自动控制基础】【FundamentalofAutomaticControl】一、基本信息课程代码：【2080361】课程学分：【2】面向专业：【微电子科学与工程】、【电子科学与技术】课程性质：【系专业任选课程】开课院系：机电学院电子系使用教材：教材【自动控制原理孟庆明主编高等教育出版社第3版】参考书目【自动控制原理习题集卢京潮等主编清华大学出版社第1版】【自动控制原理胡寿松科学出版社第6版】、【自动控制原理谢克明电子工业出版社第2版】课程网站网址：/先修课程：【高等数学A010001（5）】二、课程简介和课程目标本课程是电子系系定专业课，是一门研究有关自动控制系统中基本概念、基本原理和基本方法的理论课程。该课程的学习对掌握自动控制技术有重要意义。课程主要内容分为4大部分：第一部分介绍了有关自动控制系统的一般概念和控制系统的数学模型；第二部分阐述了线性系统的时域分析与校正；第三部分介绍了根轨迹法；第四部分介绍了线性系统的频域分析与校正。课程注重体系的基本结构：从自动控制的一般概念到系统的数学模型建立再到认识系统改造系统，体系完整，层次分明。本课程在讲解理论基础的同时引入了很多应用实例，学生在学习理论知识的基础之上学会举一反三、融会贯通，能够建立系统的数学模型并对模型进行分析。课程主要采用讲练结合的方式，学生通过一些控制系统示例进行数学模型建立、分析其性能指标，掌握该门课程。整个课程注重理论的完整性与工程实用性相结合，培养学生的工程意识和分析问题解决问题的能力。该课程对面向应用型大学人才的培养特别是机械制造及其自动化专业智能制造方向的学生有重要意义。本课程目标如下：目标1：能够应用自动控制原理的相关知识对线性系统进行时域分析、复域分析以及频域分析。目标2：能够利用MATLAB软件实现自动控制的仿真与分析。目标3：理解自动控制在各个领域的应用，对社会的影响。三、选课建议本课程适合电子科学与技术专业大二及以上学生学习，先修课程为高等数学。课程目标对毕业要求指标点的支撑毕业要求毕业要求指标点课程目标毕业要求2：问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，并通过文献研究分析各关键环节，加以建模和表达以获得有效结论。2.1能运用数学、自然科学、工程科学原理，识别和判断电路、设计、工艺等问题的关键环节和参数。目标1毕业要求4：研究：能够基于科学原理并采用科学方法对微电子科学与工程领域的复杂工程技术问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。4.3能正确分析和解释实验数据/结果，并能通过信息综合得到合理有效的结论。目标2毕业要求6：工程与社会：能够基于微电子科学与工程相关背景知识进行合理分析，评价微电子科学与工程解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。6.2能正确认识本工程领域现状及新产品、新技术、新工艺、新材料的开发和应用，对于客观世界和社会的影响。目标3五、课程目标/课程预期学习成果序号毕业要求指标点课程目标教与学方式评价方式12.1能运用数学、自然科学、工程科学原理，识别和判断电路、设计、工艺等问题的关键环节和参数；目标1：能够应用自动控制原理的相关知识对线性系统进行时域分析、复域分析以及频域分析。1.课堂授课1.期末考核2.作业3.课堂练习4.单元测试24.3能正确分析和解释实验数据/结果，并能通过信息综合得到合理有效的结论。目标2：能够利用MATLAB软件实现自动控制的仿真与分析。1.课堂授课2.实验教学1.课堂练习2.作业3.单元测试36.2能正确认识本工程领域现状及新产品、新技术、新工艺、新材料的开发和应用，对于客观世界和社会的影响。目标3：理解自动控制在各个领域的应用，对社会的影响。1.课堂授课2.自主学习1.作业六、课程内容课程内容主要包括5个单元的内容，总学时32学时。单元知识点能力要求支持的课程目标教学难点1.自动控制的一般概念（2课时理论）1.知道自动控制和自动控制系统的基本概念。L12.理解自动控制系统的基本组成。L23.运用控制理论的基本原理绘制方框图。L34.分析自动控制系统的类型。L45.知道控制系统性能的基本要求。L11.能够运用自动控制理论的基本组成和原理，由系统工作原理图绘制方框图。2.能够掌握负反馈控制系统的特点及原理。目标1,31.由实际的自动控制系统工作原理图绘制方框图。2.控制系统的数学模型（8课时理论）1.理解控制系统的时域数学模型。L22.知道拉氏变换及其时域微分性质，运用拉氏变换解微分方程。L1。3.理解控制系统的复域数学模型，并理解典型环节。L24.理解控制系统的结构图，并对结构图进行等效变换。L25.运用系统的信号流图和梅逊公式求系统传递函数。L36.理解闭环系统的传递函数和误差传递函数。L21.能够应用控制理论建立控制系统的时域微分方程。2.能够运用拉氏变换求解微分方程并求控制系统的传递函数。3.能够运用控制元件的物理关系或系统的方框图建立系统结构图，并对结构图进行等效变换。4.能够用控制系统的信号流图和梅逊公式求系统传递函数。目标1,21.建立并求解系统的时域数学模型。2.求解系统的复域数学模型。3.系统方框图的等效变换。4.用信号流图和梅逊公式求传递函数。3.线性系统的时域分析与校正（7课时理论）1.知道时域法的作用特点及系统的时域性能指标。L12.理解一阶系统的时间响应及动态性能指标。L23.理解二阶系统的时间响应及动态性能指标。L24.分析线性系统的稳定性。L45.分析线性系统的稳态误差。L41.能够求解典型输入信号下一阶系统的响应。2.能够将二阶传递函数化标准形式并对二阶系统进行分类。3.能够利用劳斯判据判断系统的稳定性。4.能够用终值定理求系统的稳态误差。目标1,21.求解典型输入下一阶系统的响应。2.系统稳定性的判断。3.系统的稳态误差求解。4.根轨迹法（5课时理论）1.知道根轨迹法的基本概念。L12.理解绘制根轨迹的基本法则。L23.运用根轨迹的基本法则绘制系统的根轨迹。L34.知道广义根轨迹的相关概念并没能够绘制系统的广义根轨迹。L15.运用根轨迹分析系统性能。L31.能够够理解根轨迹法的基本概念和绘制根轨迹的基本法则。2.能够运用根轨迹的基本法则绘制系统的根轨迹。3.能够运用根轨迹分析系统性能指标。目标1,21.运用根轨迹的基本法则绘制系统的根轨迹。2.运用根轨迹分析系统性能指标。5.线性系统的频域分析与校正（10课时理论）1.理解频率特性的基本概念。L22.理解系统的幅相频率特性。L23.运用典型环节的波特图绘制开环系统的波特图。L34.理解奈奎斯特稳定判据。L25.理解稳定裕度的定义。L26.运用开环对数幅频特性分析系统的性能。L31.能够理解频率特性的基本概念。2.能够运用典型环节的频率特性绘制开环系统的幅相特性曲线。3.能够绘制开环系统的波特图。4.能够分析系统的性能指标。目标1,21.运用典型环节的频率特性绘制开环系统的幅相特性曲线。2.运用典型环节的波特图绘制开环系统的波特图。3.分析系统的性能指标。评价方式与成绩考核项目与对应的课程目标及计分办法总评构