《自动控制原理》课程标准

《自动控制原理》课程标准

一、课程说明

课程名称自动控制原理标准简称自控

电气自动化技术

适用专业修读学期第3学期制订时间2022.8

专业

课程代码1342040课程学时32制订时间2

课程类型B类课程性质必修课课程类别专业核心课

先修课程电工基础、电子技术基础

后续课程过程控制、现代控制

对应职业资格证或内容无

合作开发企业无

执笔人合作者无审核人

制（修）定日期2022.8

二、课程定位

自动控制原理是电气自动化专业的一门专业核心课程，专业必修课程。本课程与前修

课程《电工基础》、《模拟电子技术》、《传感器》课程相衔接，共同树立学生自动控制

的理念；与后续课程《现代控制》、《交直流调速》、《电机调速综合实训》相衔接，共

同培养自动控制系统综合应用分析能力。通过理论学习的方式，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、再学习能力。

三、设计思路

根据对应的工作岗位、工作任务、必备的能力和素质需求进行调查，根据行业、企业

发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求，选取教学内容,

采用现代化教学手段，注意培养学生面向工程的思维习惯，采用多元化的考核方法，使学

生掌握控制原理的精髓，并为学生可持续发展奠定良好的基础。

四、课程培养目标

通过对《自动控制原理》的学习，使学生能运用现代自动控制原理的基本理论、基本

1

知识和基本技能，了解自动控制原理的发展现状。完成控制系统组成原理、系统调试方法,

具体应从下述3个方面展开表述：

1.专业能力目标：

（1）掌握对常用简单系统进行性能分析•、并能够提出性能改良方案。

（2）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。

（3）掌握自动控制系统常用数学模型的建立方法。

（4）熟悉自动控制系统性能及根轨迹分析方法，掌握稳定性分析、时域分析和频域

分析的分析方法。

2.方法能力目标：

（1）学生具有资料学习和吸收能力；

（2）具有独立进行分析、设计、实施、评估的能力；具有获取、分析•、归纳、交流、

使用信息和新技术的能力；

（3）具有将知识与技术综合运用与转换的能力。

3.社会能力目标：

（1）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；

（2）良好的职业道德知精益求精的敬业精神。具有良好的科学文化素质和技术业务

素质，能很快适应岗位要求，有发展潜力。

（3）具有健全的人格、良好的心理素质和行为习惯。

（4）具有爱岗敬业、热爱劳动、遵纪守法、诚实守信、自律谦让的品质。

五、课程内容、要求及教学设计

通过对《自动控制原理》的学习，使学员理解和掌握现代自动控制原理的基本理论、

基本知识和基本技能，了解自动控制原理的发展现状。该课程是关于自动控制系统的基础

理论，其主要内容包括：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

动控制系统的类型（连续、离散、线性、非线性等）及特点、自动控制系统的分析（时域法、

领域法等）和设计方法等。通过本课程的学习，学生可以了解有关自动控制系统的运行机

理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法等。注重控制

理论教学、实践的连续性，在课程教学的基础上，结合科研项目，介绍实际运用控制理论

解决工程问题的思想和方法，启发引导学生灵活自如地运用所学知识分析解决实际问题,

为专业课的学习和进一步深造打下必要的理论基础，掌握必要的基本技能。

课时安排说明：标准教学周为16周，课时为32为，每周1次课2课时。其中1周用

2

于复习和考试。建议理论课时安排为32课时。

（-）课程整体设计

序号学习情境知识目标专业能力方法能力社会能力学时

培养学生严

自动控制的任务：参谨、规范的二

以典型自动动控制系数状态控制，过程控反馈控制原理作态度；具有

自动化控统为载体，了解自动制C基本控制方式：与动态过程的良好的科学文

1制系统的控制系统的基本概开环、闭环（反馈）概念，以及建化素质和技犬4

一般概念念，理解开环和闭环控制。自动控制的性立原理方块图业务素质，能

控制系统的特点能要求：稳、快、准的方法。很快适应岗位

及最优化。要求，有发展

潜力。

以电学中常见的简单

培养学生严

电路为载体，理解传

线性系统的输入•输谨、规范的一

递函数在自动控制系

出传递函数描述，非作态度；具有

统中的作用，掌握各

控制系统线性数学模型的线性良好的科学乂

典型环节传递函数。典型环节的数

2的数学模化，典型环节的数学化素质和技犬6

并能通过简单控制电学模型

型模型，建立数学模型业务素质，能

路的学习，能灵活地

的实验方法简介，框很快适应岗位

对较复杂的控制系统

图及其化简方法要求，有发展

进行进行框图变换，

潜力。

使其转化为筒单系统

培养学生严

线性定常系统的时域

以一阶系统的时域响谨、规范的二

响应控制系统时域响

应、稳定性研究为基作态度；具有

应的性能指标，一阶

线性系统础，理解自动控制系良好的科学又

系统的暂态响应，二线性定常系统

3的时域分统的时域分析方法、化素质和技犬6

阶系统的暂态响应，的时域响应

析方法稳定性的概念与条业务素质，能

控制系统的稳态误

件，自动控制系统的很快适应岗位

差，给定稳态误差和

性能指标要求，有发展

扰动稳态误差

潜力。

通过典型控制系统根根轨迹的基本概念，培养学生严

线性系统

轨迹的讲解，能够分绘制根轨迹的基本条谨、规范的二

L的根轨迹绘制根轨迹。6

析自动控制系统的系件和基本规则，广义作态度；具有

法

统性能根轨迹，利用根轨迹良好的科学乂

分析系统的性能，用化素质和技犬

3

单元名称控制系统的数学模型学时6

一般了解数学模型的概念、表达方式，建模的方法；能够列写一般物理系统的微分方

程；熟悉拉氏变换的定义、性质，记住常见的简单时间函数的拉氏变换式，能根据拉

学习要求氏变换的性质求解较复杂时间函数的拉氏变换式，会求拉氏反变换；掌握传递函数的

概念及典型环节的传递函数；重点掌握控制系统的方框图及方框图的化简方法；重点

掌握用梅逊公式求取系统传递函数的方法。

仟务12.1件系统的输入一输出时间函数拌述

任务分解任务22.2典型环节的数学模型

任务323框图及其化简方法

学习单元情境设计三

单元名称线性系统的时域分析方法学时6

了解控制系统的典型输入信号；了解线性定常系统的时域响应组成，熟悉控制系统暂

态响应性能指标的定义；掌握一阶系统的暂态响应及性能指标；掌握二阶系统的暂态

学习要求响应分析及其与极点之间的关系，重点掌握二阶系统的暂态响应性能指标公式及计

算；一般了解高阶系统的暂态响应，掌握闭环主导极点的概念；了解稳定的概念，掌

握扰动稳态误差终值的计算及减小稳态误差的方法，一般了解稳态误差级数的计算。

任务13.1线性定常系统的时域响应

任务分解任务23.2劳斯-赫尔维茨稳定判据

任务33.3线性系统时域响应的计算机辅助分析

学习单元情境设计四

单元名称线性系统的根轨迹法学时6

了解根轨迹的概念、意义；重点掌握绘制常规负反馈系统根轨迹的基本条件和基本规

则；掌握参量根轨迹的绘制和正反馈根轨迹的绘制；了解多回路控制系统的根轨迹和

学习要求

迟后系统根轨迹；掌握增加开环零极点对根轨迹的影响；了解利用根轨迹分析系统的

暂态响应。

任务14.1根轨迹的基本概念

任务分解任务24.2绘制根轨迹的基本条件和基本规则

任务34.3用MATLAB绘制系统的根轨迹

5

学习单元情境设计五

单元名称线性系统的频域分析学时4

掌握频率特性的基本概念，幅相频率特性图与对数频率特性图的建立；熟悉典型环节

的频率特性及其Nyquist图与Bode图；掌握系统开环频率特性（Nyquist图和Bode

图）的绘制；了解最小相位系统的概念；重点掌握利用实测开环幅频特性确定最小相

学习要求位系统的开环传递函数的方法；重点掌握判断系统稳定性的几何判据：乃奎斯特稳定

判据（包括利用幅相频率特性曲线和对数频率特性曲线讲行判断）：熟悉控制系统相

角裕度、幅值裕度的基本定义和概念及计算方法；一般了解闭环幅频特性：等M圆）

的求解方法，掌握频域性能指标及频域指标与时域指标的关系。

任务15.1典型环节的频率特性

任务分解任务25.2乃奎斯特定判据和系统的相对稳定性

任务35.3用MATLAB进行系统的频域分析

学习单元情境设计六

单元名称系统的分析与校正学时4

/解控制系统校正的概念、校正的实质、校正的方法、校正方式；熟悉串联相位超前

学习要求校正、相位滞后校正、相位滞后•超前校正装置及特性；重点掌握利用频率特性法确

定串联校正装置参数的方法；简单了解反馈校正、前馈校正及复合控制。

任务16.1线性系统校正的概念

任务分解任务26.2常用校正装置及其特性

任务36.3串联校正的设计

六、课程考核与评价

本课程考核分为平时成绩、实践成绩和期末成绩三个部分，分别占总评成绩的30%、

40乐30%o列表如下:

平时成绩

总评成绩实践成绩期末成绩

出勤平时作业

100%10%20%40%30%

小计30%40%30%

（1）平时成绩包括：出勤、平时作业、实践操作

6

出勤占总成绩10机迟到、早退一次扣1分，缺勤一次扣5分。正常请假不扣分。平

时作业占总成绩20乐共计5次，另有一次调研报告。五次作业每次15分计算，调研报

告按25分计算。

作业成绩等级分A、B、C、D四类。独立完成、书写工整，结论正确为A；独立完成、

书写工整，结论有少量错误为B；书写笔记难以辨认，结论有较多错误为C；作业不完整

为D。

实践操作占总成绩40%。共计1次实训、实践。独立完成为A,在他人指导下完成为

Bo

（2）期末成绩为理论考试成绩。考试方式为闭卷。试卷中含超纲题目分值不低于3

分，不高于10分。

七、教材及相关资源

《自动控制原理》，主编陈铁牛，机械工业出版社，“十二五”职业教育国家规划教

材。

八、任课教师要求

教师为本科及以上学历，曾经学习或教授过相关课程，熟悉课程内容。

九、教学实训场所

多媒体教室、机房。

十、其它说明

课程教学在实际教学中要因材施教，根据学生的掌握情况，实时改进。

卜一、授课计划表

周次学时授课内容目的要求作业

自动化控制系统的一般概掌握自动控制理论发展简况及反参数状态控制，过程控

12

念开环控制和闭环控制馈控制理论的研究对象和方法制。

掌握自动控制系统的基本概念、反馈控制原理与动态过

自动控制系统中的术语和

22术语，了解自动控制系统的组成程的概念，以及建立原理

定义

和分类方块图的方法。

线性系统的时域分析方法掌握数学模型的概念、表达方式,

线性系统的输入一输出

32性系统的输入一输出时间建模的方法；能够列写一般物理

传递函数描述

函数描述系统的微分方程

42典型环节的数学模型掌握传递函数的概念及典型环节典型环节的数学模型

7

的传递函数

建立数学模型的实验方

掌握控制系统的方框图及方框图

52框图及其化简方法法简介，框图及其化简方

的化简方法

法

了解控制系统的典型输入信号；

线性定常系统的时域响

线性系统的时域分析方法了解线性定常系统的时域响应组

62应、控制系统时域响应的

线性定常系统的时域响应成，熟悉控制系统哲态响应性能

性能指标

指标的定义

掌握二阶系统的暂态响应性能指

标公式及计算；一般了解高阶系二阶系统的暂态响应，控

72劳斯-赫尔维茨稳定判据

统的暂态响应，掌握闭环主导极制系统的稳态误差

点的概念

线性系统时域响应的计算掌握扰动稳态误差终值的计算及给定稳态误差和扰动稳

82

机辅助分析减小稳态误差的方法态误差分析

线性系统的根轨迹法根轨

92了解根轨迹的概念、意义根轨迹的基本概念

迹的基本概念

重点掌握绘制常规负反馈系统根

绘制根轨迹的基本条件和轨迹的基本条件和基本规则；掌绘制根轨迹的基本条件

102

基本规则握参量根轨迹的绘制和正反馈根和基本规则，广义根轨迹

轨迹的绘制

掌握频率特性的基本概念，幅相频率特性，典型环节的频

线性系统的频域分析典型

112频率特性图与对数频率特性图的率特性，系统开环频率特

环节的频率特性

建立性的绘制

熟悉典型环节的频率特性及