《自动控制原理》课程教学大纲

1、自动控制原理教学大纲一、课程基本信息中文名称自动控制原理英文名称Automatic Control Theory适用专业信息工程先修课程电路、高等数学课程类别专业核心课程修读性质必修学分/学时3学分/51学时考核方式考试二、教学目标本课程是四年信息工程专业的专业必修课，要求学生理解自动控制系统的基本概念，掌握简单系统的建模方法，掌握对线性定常系统的稳定性、快速性和控制精度的基本分析方法以及设计和校正方法，能熟练使用根轨迹法和频率特性法分析与设计控制系统和控制器，对现代控制理论也能进行初步的分析。教学目标是使学生掌握自动控制系统的基本概念和自动控制系统分析、设计(综合)的基本方法，初步掌握系统实

2、验技能，为其他专业课的学习和进一步深造打下必要的理论基础。三、教学内容及基本要求第一章 自动控制的一般概念（理论4学时）（一）教学目标1.了解控制系统的任务、组成及自动控制的基本概念(被控对象，被控量，给定量，干扰量等)；2.了解建立起系统的概念，初步掌握由系统工作原理图画出系统方块图的方法3.正确理解对控制系统的稳、准、快的要求。（二）重点、难点教学重点：开环控制、负反馈控制原理，控制系统的基本组成，对控制系统的基本要求；教学难点：负反馈控制原理，对控制系统的基本要求。（三）教学方法多媒体教学。（四）教学内容1.自动控制的基本原理与方式；2.自动控制系统示例；3.自动控制系统的分类；4.自动

3、控制系统的基本要求；5.自动控制系统的分析与设计工具。第二章 控制系统的数学模型（理论6学时）（一）教学目标1.复习拉普拉斯变换，构建控制系统的微分方程；2.了解线性系统的传递函数，掌握典型元部件的传递函数；3.掌握传递函数的概念、结构图的建立与等效变换、熟练掌握利用结构图等效变换，求复杂系统传递函数的方法。（二）重点、难点教学重点：拉普拉斯变换，线性系统的传递函数，结构图的建立及等效变换；梅逊公式及控制系统的传递函数。教学难点：拉普拉斯变换，线性系统的传递函数，结构图的建立及等效变换。（三）教学方法多媒体教学。（四）教学内容1.控制系统的时域数学模型；2.控制系统的复数域数学模型；3.控制系

4、统的结构图与信号流图；4.控制系统建模实例。第三章 线性系统的时域分析法（理论8学时）（一）教学目标1.熟练掌握一、二阶系统阶跃响应的特点及动态性能的计算；2.稳定性概念及劳斯稳定判据的应用；3.利用终值定理和静态误差系数法求稳态误差的方法。（二）重点、难点教学重点：一、二阶系统阶跃响应的特点及动态性能的计算，稳定性的充要条件。教学难点：二阶系统阶跃响应的特点及动态性能的计算；稳态误差的计算。 （三）教学内容1.系统时间响应的性能指标；2.一阶系统的时域分析；3.二阶系统的时域分析；4.高阶系统的时域分析；5.线性系统的稳定性分析；6.线性系统的稳态误差计算；7.控制系统的时域设计。第四章 线

5、性系统的根轨迹法（理论6学时）（一）教学目标1.熟练掌握根轨迹的概念、根轨迹方程、常规根轨迹和参数根轨迹的绘制；2.会利用根轨迹分析系统的性能；了解开、闭环零极点分布对系统性能的影响。（二）重点、难点教学重点：根轨迹方程、常规根轨迹和参数根轨迹的绘制。教学难点：利用根轨迹定性分析系统性能。（三）教学方法多媒体教学。（四）教学内容1.根轨迹法的基本概念；2.根轨迹绘制的基本法则；3.广义根轨迹；4.系统性能分析。第五章 线性系统的频域分析法（理论8学时）（一）教学目标1.熟练掌握频率响应、频率特性的概念及特点；2.绘制开环对数频率特性的方法；3.运用奈奎斯特稳定判据和对数频率判据判定系统稳定性的

6、方法；4.稳定裕度的计算方法；5.了解开环对数幅频特性与系统三频段的关系。（二）重点、难点教学重点：频率响应、奈奎斯特稳定判据和对数频率判据判定系统稳定性的方法；稳定裕度的计算方法；教学难点：频率响应、奈奎斯特稳定判据和对数频率判据判定系统稳定性的方法；稳定裕度的计算方法。（三）教学内容1.频率特性；2.典型环节与开环系统的频率特性；3.频率域稳定判据；4.稳定裕度；5.闭环系统的频域性能指标；6.控制系统频域设计。第六章 线性系统的校正方法（理论6学时）（一）教学目标1.了解系统校正的基本方式；2.理解校正装置及特性；2.掌握串联校正、反馈校正、复合校正方法及应用。（二）重点、难点教学重点：

7、典型校正装置及特性；常用校正方法及应用；教学难点：典型校正装置及特性；常用校正方法及应用。（三）教学内容1.系统的设计与校正问题；2.常用校正装置及其特性；3.串联校正；4.反馈校正；5.复合校正；6.控制系统校正设计。第七章 线性离散系统的分析与校正（理论6学时）（一）教学目标1.了解离散系统的基本概念；2.理解脉冲传递函数的定义和Z变换理论；3.掌握信号的采样及保持；4.掌握离散系统的稳定性分析及稳态误差计算。（二）重点、难点教学重点：信号的采样及保持；脉冲传递函数；离散系统的稳定性及稳态误差；教学难点：信号的采样及保持；离散系统的稳定性及稳态误差计算。（三）教学方法多媒体教学。（四）教学

8、内容1.离散系统的基本概念；2.信号的采样与保持；3.Z变换理论；4.离散系统的数学模型；5.离散系统的稳定性与稳态误差；6.离散系统的动态性能分析；7.离散系统的数字校正；8.离散控制系统设计。第九章 线性系统的状态空间分析与综合（理论7学时）（一）教学目标1.了解线性系统的状态空间描述，了解能控性及能观性基本概念；2.理解线性定常系统的状态反馈及状态观测器；3.掌握李雅普诺夫稳定性分析。（二）重点、难点教学重点：线性系统的状态空间描述；能控性及能观性；李雅普诺夫稳定性分析；教学难点：线性系统的状态空间描述；能控性及能观性；李雅普诺夫稳定性分析。（三）教学方法多媒体教学。（四）教学内容1.线

9、性系统的状态空间描述；2.线性系统的可控性和可观测性；3.线形定长系统的反馈结构及状态观测器；4.李雅普诺夫稳定性分析；5.控制系统状态空间设计。四、考核形式及成绩评定（一）考核形式：期末考试为闭卷考试，考试范围和要求符合本教学大纲对各章教学内容的基本要求。（二）成绩评定： 课程考核由平时作业及听课情况和期末考试成绩两部分组成，分别占课程总成绩的30%和70%。五、教材与参考书教 材：胡寿松. 自动控制原理.（第五版）.北京：科学出版社，2007，6.参考书：1 李友善. 自动控制原理.（第三版）.北京：国防工业出版社，2007，6.2 孙亮，杨鹏. 自动控制原理.（修订版）.北京：北京工业大学出版社，2006，2. 六、其他根据专业教学计划规定的学时和对专业基础课的要求，在教学中应做到：1保证基础(概念、方法、规律)、注重对学生分析、计算、实验能力的培养。2精选内容。以经典线性控制系统理论为主，以时域、频域分析为主。 3采用定性分析、定量估算、实验研究的一般方法，并提供用计算机分析自动控制系统的基本手段。 七、课程学时分配表