《自动控制原理》课程教学大纲

1、自动控制原理课程教学大纲一、课程基本信息课程名称（中文）自动控制原理课程名称（英文）Automatic Control Principle课程类型专业课学  分4总学时68适用对象自动化专业考核方式平时成绩占总成绩的30，考试成绩占总成绩的70先修课程高等数学，电路分析基础，模拟电子技术，数字电路与数字逻辑二、课程简介自动控制原理是自动化专业的一门重要的技术基础理论课，是为培养从事自动控制和自动化仪表等专业领域的工程技术人员而设置的。通过本课程的学习，为以后的运动控制、过程控制及其他专业课程的学习打下坚实的理论基础。通过本课程的教学，使学生能较熟练地掌握自动控制的基本概念；控制系统的

2、数学模型以及结构图和信号流图的表示方法；线性控制系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法、控制系统校正的基本方法；系统稳定性、稳态误差、动态性能的分析方法。培养学生针对自动控制系统性能指标的定性分析和定量计算能力，以及系统校正的能力。三、课程总体教学目标自动控制理论是自动化专业的一门重要的专业基础课程。它侧重于从理论角度，系统地阐述自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，介绍自动控制技术从建模分析到应用设计的各种思想和方法，内容十分丰富。通过自动控制理论的教学，应使学生全面系统地掌握自动控制技术领域的基本概念、基本规律和基本分析与设计方法，以便将来胜任实际工作，具有从事相关工程和技术工作的基

3、本素质，同时具有一定的分析和解决有关自动控制实际问题的能力。四、教学内容及要求（一）、自动控制系统介绍教学内容：1、自动控制理论发展概述2、自动控制系统的一般概念3、自动控制系统的分类4、控制系统的基本性能要求基本要求：了解自动控制的基本概念；了解自动控制理论的发展应用状况；掌握自动控制系统的分类、组成及所研究的主要内容；明确本课程的特点和学习方法。重点：自动控制系统的基本概念，开环控制和闭环控制的区别。 难点：控制系统的性能要求。（二）、控制系统的数学模型  教学内容：1、列写控制系统微分方程2、非线性系统线性化3、典型环节的传递函数4、系统框图及等效变换5、反馈控制系统

4、的传递函数6、控制系统反馈特性7、信号流图与梅逊公式基本要求：了解自动控制系统数学模型的基本概念；掌握控制系统数学模型的建立方法；掌握典型环节传递函数；掌握用微分方程、传递函数、系统框图和信号流图描述控制系统的方法；熟练掌握各种数学模型之间的转换方法。重点：自动控制系统传递函数；自动控制系统框图的等效变换方法。难点：应用梅逊公式确定系统传递函数。（三）、控制系统的时域分析法  教学内容：1、典型测试信号2、一阶系统的时域分析3、二阶系统的时域分析4、线性定常系统的稳定性及稳定判据5、控制系统的稳态误差基本要求：熟悉控制系统的典型输入信号时域表达式及其对应的拉普拉斯变换；掌握自动控制系

5、统的时域内性能指标的计算方法；掌握阶跃、斜坡和脉冲信号作用下一阶、二阶控制系统的时域响应；了解控制系统稳定的必要条件；掌握劳斯判据判断系统的稳定性的方法；掌握系统稳态误差的概念和计算方法。重点：计算二阶系统的性能指标；应用劳斯判据判断系统的稳定性；计算系统稳态误差。难点：系统稳定性的判别和稳态误差的计算。（四）、根轨迹法 教学内容：1、根轨迹的概念2、绘制根轨迹的基本法则3、系统零极点对根轨迹的影响4、根轨迹法分析控制系统基本要求：了解控制系统根轨迹的基本概念；掌握绘制系统根轨迹图的基本规则；掌握运用根轨迹法则绘制系统根轨迹图的方法；掌握系统根轨迹图中的开环零极点、分汇点、与虚轴交点和入射角出

6、射角的计算方法；了解系统零极点对根轨迹的影响；掌握根据系统根轨迹图确定系统稳定时的开环增益的方法。重点：运用根轨迹法则绘制系统的根轨迹图。难点：系统零、极点对根轨迹的影响。（五）、频域分析法  教学内容：1、系统的频率特性2、Bode图3、极坐标图4、奈魁斯特稳定判据5、控制系统的相对稳定性6、频域与时域性能指标之间的关系基本要求：掌握控制系统频率特性的基本概念；掌握控制系统频率特性的表达方法；掌握典型环节的频率特性和Bode图；掌握开环系统Bode图的绘制方法；熟悉运用奈奎斯特稳定判据判定系统稳定性的方法；了解控制系统稳定裕量的基本概念；掌握控制系统剪切频率、相位交界频率、相位裕量

7、和幅值裕量的计算方法，能够根据系统给定的相位裕量和幅值裕量等性能指标确定系统的开环增益数值；利用开环系统的Bode图简单地分析闭环系统的性能；了解系统频域指标和时域性能指标的关系。重点：绘制系统Bode图；计算系统剪切频率、相位交界频率、相位裕量和幅值裕量。难点：计算系统的剪切频率和相位交界频率。（六）、控制系统的校正 教学内容：1、控制系统校正的概念2、超前校正参数的确定3、滞后校正参数的确定4、滞后超前校正参数的确定5、PID控制器及其参数确定基本要求：了解控制系统校正的基本概念和校正的目的；掌握超前、滞后、滞后超前校正装置及其传递函数、了解各种校正方法对系统性能的影响及其应用场合；掌握运

8、用根轨迹图进行系统校正的方法；掌握运用Bode图进行系统校正的方法；掌握PID控制器参数整定的方法。重点：超前、滞后、滞后超前校正装置传递函数及其参数的确定。难点：PID控制器参数的整定方法。五、课时分配表序号课题名称课时分配小计理论实验其他1自动控制系统介绍442控制系统的数学模型12123控制系统的时域分析法104144根轨迹法82105频域分析法16166控制系统的校正8412总课时581068“课时分配”中，“其他”主要指看录像、现场参观、课堂讨论、习题等教学环节。六、教材及参考书教材：自动控制理论（机械工业出版社，邹伯敏主编）参考书：1.自动控制原理（电子工业出版社，胥布工主编）2.自动控制原理（国防工业出版社，李友善主编）3.自动控制原理习题集（国防工业出版社，胡寿松主编）4.自动控制原理（哈尔滨工业大学出版社，李友善主编）七、教学策略与方法的建议由于本课程理论教学学时有限，加之课程理论性较强，对学生的数学知识要求较高。因此在教学过程中，应在讲解自动控制理论知识的同时，多联系工程当中自动控制的实际应用，便于学生对理论知识的掌握。此外应尽可能采用教学辅助手段，最好配置多媒体等，涉及问题求解，例题分析时尽量板