《自动控制系统》课程教学大纲

1、自动控制系统课程教学大纲课程编号：21331109总学时数：64（理论56，实验8）总学分数：3课程性质：专业必修课适用专业：电气工程及其自动化一、课程的任务和基本要求： 自动控制系统是电气工程及自动化专业的专业必修课。本课程应用自动控制理论解决系统的分析与设计问题，以系统的控制规律为主线，主要讲述电力拖动自动控制系统的静、动态性能分析和设计方法。本课程的任务主要是培养学生 ：（1）掌握用系统的观点如何分析电力拖动自动控制系统；（2）具备设计电力拖动自动控制系统的能力；（3）掌握交-直流电机的基本工作原理和调速方法；（4）了解伺服系统的基本结构和工作原理，掌握基本控制器的设计；（5）通过实验培

2、养学生的实际动手能力和正确运用理论解决实际问题的能力。 二、基本内容和要求：1电气传动基础（1） 电气传动的动力学基础（2） 直流他励电机的机械特性及运行方法（3） 异步电机的机械特性及运行方法要求：了解本课程的内容、性质和任务，掌握自动控制系统的基本概念，基本分析方法。掌握直流他励电机的机械特性及运行方法；掌握异步电机的机械特性及运行方法。重点是掌握这两种类型的电机的启动、制动及调速。2直流调速系统（1） 直流开环调速系统（2） 单闭环直流调速系统（3） 多环直流调速系统（4） 晶闸管电机闭环可逆调速系统（5） 闭环调速系统调节器的工程设计方法要求：掌握整流和逆变的基本原理；掌握转速、电流双

3、闭环调速系统及其静特性；双闭环系统调速系统的动态特性；调节器的工程设计方法；按工程设计方法设计双闭环系统的电流调节器和转速调节器。了解转速超调的抑制；三环调速系统；弱磁控制的直流调速系统。3异步电机变频调速系统（1） 异步电机多变量数学模型（2） 变频器（3） 标量控制的变频调速系统（4） 矢量变换控制变频调速系统（5） 直接转矩控制变频调速系统要求：了解异步电机多变量数学模型；了解用于交流调速的各类型变频器的工作原理；掌握电压型和电流型正弦PWM变频器的工作原理；掌握标量/矢量变频器的调速与控制；了解直接转矩变频调速系统。4同步电机变频调速系统（1） 同步电机的基本特征与运行特性（2） 他控

4、变频同步电机调速系统（3） 自控变频同步电机调速系统要求：了解同步电机变频调速的基本原理；掌握自控/他控同步电机调速的基本理论与方法。5位置伺服系统（1） 伺服系统组成及其基本特征（2） 伺服系统检测与信号转换（3） 伺服系统设计（4） 伺服系统设计举例（5） 伺服系统的电磁兼容性（6） 伺服系统的可靠性要求：掌握位置随动系统的工作原理；位置信号的检测；自整角机位置随动系统的设计方法。6伺服系统的非线性控制（1） 伺服系统的干摩擦及其改善（2） 传动间隙对伺服系统的影响及其补偿（3） 机械谐振对系统的影响及其补偿（4） 伺服系统的非线性补偿（5） 伺服系统的重复控制（6） 伺服系统的滑模变结构

5、控制要求：了解伺服系统干扰及成因；掌握重伺服系统复控制器的设计；掌握伺服系统滑模控制器的设计。7数字控制的伺服系统（1） 数字伺服系统结构（2） 伺服系统的数字控制器（3） 模数转换和数模转换接口（4） 轴角编码及相关接口设计（5） 数字PID控制器设计（6） 数字伺服系统的数字采集与滤波要求：了解数字伺服系统的基本结构及控制器；掌握数模/模数转换接口；掌握轴角编码器的原理及相关接口设计；掌握数字PID控制器的设计；掌握数字伺服系统数据采集与滤波的基本原理和方法。三、教学时数分配：理论：56 实验：8 上机： 其它：教学内容学时分配教学内容学时分配1 电气传动基础 8实验1 22 直流调速系统

6、 10实验2 23 异步电机变频调速系统 8实验3 24 同步电机变频调速系统 6实验4 25 位置伺服系统 8 6 伺服系统的非线性控制 8 7 数字控制的伺服系统 8 合 计568四、实践环节和要求：实验1 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验实验2 转速、电流双闭环可逆直流PWM调速系统实验实验3 双闭环三相异步电动机调压调速系统实验实验4 三相正弦波脉宽调制（SPWM）变频调速系统实验其中，双闭环三相异步电动机调压调速系统实验为综合设计类实验。要求：1. 通过实验，培养学生掌握实验方法和实验技能，特别着重于能力的培养，包括实践能力、数据分析和处理能力，运用理论分析解决实际问题的能

7、力。2. 通过实验使理论得到深化，将理论与实践相结合。五、其它项目（含课外学时内容）：无六、有关说明：1、教学和考核方式：本学科为闭卷考试。平时成绩（包括实验及作业）占30%，期末考试占70%。2、习题：每章结束后，布置2-3道习题供学生课后练习。3、能力培养要求：通过本门课程的学习，要求同学们掌握电机拖动自动控制系统的基本原理和方法；并能通过实验将所学理论用于解决实际问题；具有一定的理论结合实际的能力和较强的动手能力。4、与其它课程和教学环节的联系：先修课程和教学环节：模拟电子技术，数字电子技术，自动控制原理后续课程和教学环节： 平行开设课程和教学环节：电力电子技术5、教材和主要参考书目：（1）教材：自动控制系统，廖晓钟，刘向东主编，北京理工大学出版社，2005年6 月第1版。（2）主要参考书目：自动控制原理，王永骥，王金城，王敏主编，化学工业出版社，2007年8月第2