《自动控制理论》课程教学大纲

《自动控制理论》教学大纲

课程英文名AutomaticControlTheoryB课程代码A0803Z91

学分3总学时48理论学时40实验/实践学时8

课程类别学科基础课课程性质选修先修课程高等数学、线性代数、电子技术

适用专业机械设计制造及其自动化开课学院机电工程学院

一、课程地位与课程目标

(-)课程地位

自动控制理论是机械设计制造及其自动化专业的重要基础课程，也是机械、电子、电机、

测试技术等多学科概念交叉的课程。控制理论概念可以广泛渗透到几乎所有的学科领域，学

习自动控制理论课程，可以得到控制思想方法、控制系统构成与分析、控制系统设计等的知

识，可以为控制系统、测试系统、机电一体化系统设计等课程和知识的学习打下基础。

(-)课程目标

1.掌握自动控制系统的一般概念。

2.掌握基本的自动控制系统的数学建模方法。

3.掌握自动控制系统的时域分析法。

4.掌握根轨迹法。

5.掌握自动控制系统的频域分析法。

6.掌握控制系统的设计与校正方法。

二、课程目标达成的途径与方法

以课堂教学为主，实验教学为辅。

1.课堂教学主要讲解自动控制系统的一般概念、数学建模方法、时域分析法、根轨迹

法、频域分析法和控制系统的设计与校正方法。通过实例的讲解.使同学们更好地熟悉或掌

握自动控制系统的相关理论和设计方法，提高学生对自动控制理论的学习兴趣、培养思维方

式。课堂教学尽量引入互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学，提高教学效果。

2.实验教学主要结合学生所掌握的理论知识进行实验设计和验证，培养学生熟练运用

所学知识的能力、收集和提炼信息的能力以及解决实际问题的能力。

三、课程目标与相关毕业要求的对应关系

课程目标对课程归属专业毕业要求的支撑程度

课程目标

毕亚要求1毕W要求2

课程目标1LL

课程目标2HH

课程目标3HH

课程目标4HH

课程目标5HH

课程目标6MM

注：1.支撑强度分另।填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）；

2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。

四、课程主要内容与基本要求

知识点主要内容基本要求

①自动控制理论发展史简述L1

②自动控制系统的一般概念L1

第一章绪论③开环控制与闭环控制L1

④自动控制系统的分类L1

⑤对控制系统性能的要求和本课程的任务L1

①列写系统微分方程式的一般方法L1

②非线性数学模型的线性化L2

③传递函数L3

第二章控制系统的数学模型④系统框图及其等效交换L3

⑤控制系统的传递函数L2

⑥信号流图和梅逊公式的应用L2

⑦控制系统的反馈特性L1

①典型的测试信号L2

②一阶系统的时域响应L3

③二阶系统的时域响应L2

第三章控制系统的时域分析法④高阶系统的时域响应L1

⑤线性定常系统的稳定性L1

⑥劳斯稳定判据L3

⑦控制系统的稳态误差L2

①根轨迹法的基本概念L3

②绘制根轨迹的基本规则L3

③参量根轨迹的绘制L2

第四章根轨迹法

④非最小相位系统的根轨迹L2

⑤增加开环零、极点对根轨迹的影响L2

⑥用根轨迹法分析控制系统L1

①频率特性L1

②对数坐标图L3

第五章频率响应法③极坐标图L3

④用频率法辨识线性定常系统的数学模型L1

⑤奈奎斯特稳定判据L3

⑥相对稳定性分析L1

⑦频域性能指标与时域性能指标间的关系L1

①超前校正L2

②滞后校正L2

第六章控制系统的校正

③滞后-超前校正L2

④PID控制器及其参数的整定L2

基本要求：L1-理解,L2-掌握，L3-熟练掌握

五、课程学时安排

学生任务对

应

学时课

章节号教学内容讨

分配作业要求自学要求程

论

目

标

1.1自动控制理论发展史简

述

1.2自动控制系统的一般概

念课前自学自动控

第一章2/制系统的一般概/1

开环控制与闭环控制

1.3念

1.4自动控制系统的分类

1.5对控制系统性能的要求

和本课程的任务

（补充内容）Laplace变换

课前自学

2.1列写微分方程式的一般

Laplace变换和

方法2//2

列写微分方程式

2.2非线性数学模型的线性

的一般方法

化

课前自学传递函

2.3传递函数第二章

2数和系统框图等/2

第二章2.4系统框图及其等效变换1.2

效变换

第二章

课前自学信号流

2.5控制系统传递函数3.5,

2图与Mason公/2

2.6信号流图与Mason公式6.7,

式

10,11

2.7控制作用的反馈特性

2///2

习题分析、讨论总结

3.1典型的测试信号课前自学一阶系

2//3

3.2一阶系统的时域响应统的时域响应

第三章第三章

3.3二阶系统的时域响应课前自学二阶系

22,4,/3

3.4高阶系统的时域响应统的时域响应

5.7

实验系统校正（控制）方案

2///6

分析与比较

六、实践环节及基本要求

序实验项目学实实

基本要求学生任务

号名称时验验

典型环节观测各种典型环节的阶跃响应曲线；

观测响应曲验必

1的模拟（或2观测参数变化对典型环节阶跃响应的

线证做

仿真）研究影响

时域系统熟悉二阶系统的瞬态响应，观察二阶系

调节系统参

的性能指统两个重要参数&和3n对系统动态特验必

22数，观察对

标分析与性的影响；定量分析£和3n与超调。乐证做

系统的影响

仿真过渡过程时间ts的关系。

频域系统掌握频率特性的测试原理及方法；

测试频率特设必

3的性能指2根据开环系统的对数频率特性，确定系

性计做

标分析与统组成环节的参数。

系统校正调节系统参

通过对模拟控制系统参数和环节等的

（控制）方数，观察对设必

42调整，了解其对控制系统稳定性和性能

案分析与稳定性的影