自动控制原理课程教学大纲

1、自动控制原理（I ）教学大纲一、课程的性质、任务、基本要求和条件（一）课程的性质和特点自动控制原理是高校电类学科各专业的一门重要专业基础课, 是从事系统分析与设计的技术人员所必须掌握的一门专业课。本课程的主要任务是：系统地介绍自动控制系统和反馈控制的基本概念，学习建立控制系统数学模型的基本方法，以及分析控制系统稳定性、动态性能和稳态性能的时域和频域方法，介绍校正控制系统的常用方法。（二）本课程的基本要求1理解自动控制系统的基本构成和基本控制原理。2掌握线性定常控制系统（含连续时间系统和离散时间系统）的输入输出描述（运动方程、传递函数、频率特性函数）方法，能够对简单的机电系统进行机理建模。3掌握

2、线性定常系统（含连续时间系统和离散时间系统）稳定性的基本概念和常用分析方法（代数判据、根轨迹法、频率特性法）。4掌握线性定常连续时间控制系统的动态性能分析（二阶系统为主）和稳态性能分析。5了解单输入单输出系统的常用校正方法（根轨迹法和频率特性法）。教学的重点与难点（）第一章 概述第二章控制系统的数学描述第三章控制系统的稳定性分析第四章控制系统的运动性能分析第五章 系统校正方法难点：控制系统不同数学模型之间的关系以及数学模型的建立，稳定性的频域分析方法.（三）本课程与相关课程的联系本课程的先修课程为高等数学、电路分析、信号与系统。二、 教学内容及学时分配 各章节主要内容、重点难点第一章概述 (3

3、 学时 )1 1 引言：自动控制理论发展的历史简述1 2 自动控制系统的构成1 3 闭环控制与开环控制1 4 控制系统的分类1.4.1恒值调节系统和随动系统1.4.2线性系统和非线性系统1.4.3定常系统和时变系统1.4.4连续时间和离散系统做实验一 :闭环电压控制（单独3 学时）教学目的和要求 : 使学生了解自动控制原理产生的历史背景及其发展简史，通过举例使学生认识反馈控制的基本概念以及开环控制与闭环控制的区别，介绍控制系统的分类方法以及本课程学习的重点。教学重点 :使学生建立闭环控制的概念，了解一些简单的实际控制系统的工作原理。第二章控制系统的数学描述（ 12 学时）2 1 引言：控制系统

4、数模型的种类和常用建模方法简介2 2 列写输入 -输出运动方程2.2.1常见机电系统运动方程的列写2.2.2非线性模型的线性化2 3 传递函数与系统框图2.3.1传递函数2.3.2方框图2.3.3典型环节的传递函数2.3.4方框图化简2 4 信号流图与梅逊公式2 5 频率特性函数2.5.1频率特性函数的定义2.5.2频率特性的图示方法2.5.3典型环节的频率特性2.5.4复杂频率特性的绘制2 6 采样控制系统的数学描述2.6.1采样控制系统2.6.2信号采样与恢复2.6.3采样控制系统的差分方程描述2.6.4脉冲传递函数做实验二 :频率特性测试（单独3 学时）教学目的和要求:使学生熟悉描述控制

5、系统的几种方法以及相互关系，学会对一些常见的机电控制系统建立数学模型。教学重点： 线性定常控制系统的输入- 输出模型及其建立方法。第三章控制系统的稳定性分析（12 学时）3 1 稳定性的概念和定义3 2 线性系统稳定的充分必要条件3.2.1连续时间系统稳定的充分必要条件3.2.2离散时间系统稳定的充分必要条件3 3 系统稳定性的代数判据3.3.1连续时间系统稳定性的代数判据及其应用3.3.2离散时间系统稳定性的代数判据3 4 根轨迹图及系统稳定性分析3.4.1根轨迹图的基本概念3.4.2根轨迹图的绘制规则3.4.3用根轨迹图分析系统稳定性举例3 5 奈奎斯特稳定性判据3.5.1幅角原理与奈奎斯

6、特稳定性判据3.5.2开环系统含有积分环节时判据的应用3.5.3奈奎斯特稳定性判据在波德图中的表现形式3.5.4稳定裕度教学目的和要求:使学生掌握分析控制系统稳定性的基本方法，特别是学会如何利用开环传递函数分析闭环系统的稳定性。教学重点： 劳斯判据、奈奎斯特判据及其应用方法。第四章 控制系统的运动性能分析（9 课时）4 1 分析控制系统所用的几种典型输入信号4 2 控制系统瞬态性能分析4.2.1瞬态性能指标4.2.2一阶系统瞬态性能分析4.2.3典型二阶系统瞬态性能分析4.2.4高阶系统瞬态性能分析4 3 控制系统稳态性能分析4.3.1控制系统的误差与稳态误差4.3.2稳态误差分析，静态误差系

7、数与系统型别4.3.3控制系统的动态误差与动态误差系数4.3.4扰动输入下的稳态误差4.3.5离散时间系统的稳态误差教学目的和要求 ：使学生理解控制系统瞬态性能与稳态性能的概念，掌握典型二阶系统主要动态性能指标的计算和分析方法，掌握分析和计算稳态误差的方法，了解动态误差的概念。教学重点： 典型二阶系统主要动态性能指标，系统型别的概念，系统型别与系统信号跟踪能力之间的关系。第五章系统校正方法（ 9 课时）5 1 引言：校正时所用的性能指标与常用校正方式5 2 系统校正的根轨迹法5.2.1增加零、极点对根轨迹的影响5.2.2根轨迹法校正举例（滞后、超前、滞后- 超前校正）5.2.3校正装置的电路实

8、现5 3 系统校正的频率特性法5.3.1开环频率特性与时域性能指标间的关系5.3.2频率特性法校正举例（滞后、超前、滞后- 超前校正）5 4 基本控制规律（PID 控制）分析5 5 局部反馈校正5 6 离散系统的数字校正简介三、 考核办法课程考核办法：期末考试，笔试，闭卷。总评成绩构成：平时作业和实验占20%考试成绩占20%四、教学环节的学时分配学项时目数讲课实验章 节第一章33第二章123第三章12第四章9第五章93复习3总计489五、教材及参考书教材 ：田玉平主编，自动控制原理（第二版），北京：科学出版社，2006。参考书 ：吴麒主编，自动控制原理，北京：清华大学出版社，1992 。胡寿松

9、主编，自动控制原理，北京：国防工业出版社，1994。3 K.Ogata, Mordern Control engineering (Third edition), Prentice Hall, 1998.赠送以下资料 3D打印技术课程教学大纲课程名称：3D 打印技术课程编码：1100001120学分及学时：1 学分理论学时18 学时 (其中理论课10 学时 )适用专业：物联网应用技术开课学期：第三学期开课部门 ：计算机与互联网学院先修课程：物联网技术概论、电子技术、无线传感网、传感器原理及应用考核要求：考查使用教材及主要参考书：作者 :高帆 3D 打印技术著出版社:机械工业出版社出版时间:20

10、15年10月1本课程属于设计类的课程一、课程性质和任务走近 3D 打印技术课程是根据国家课程改革要求，结合我校学生发展的实际状况，教师的课程开发能力、兴趣、特长及本校的课程资源等要素而开发的设计课程。3D 打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。与传统技术相比，三维打印技术还拥有如下优势：通过摒弃生产线而降低了成本；大幅减少了材料浪费；而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效

11、地设计出飞机机翼或热交换器。因此，3D 打印技术今后会在世界上替代大部分制造业；如果我们不能在3D 打印技术中占有一席之地，就将难以进入发达国家行列。因此，走近3D 打印技术，了解并学习3D 打印技术，对学生今后的学习与就业有非常重要的现实意义。本课程本着满足学生个性化发展的需要，融合本校办学理念和传统文化。旨在通过学生对世界制造业领域正在迅速发展的“具有工业革命意义的制造技术（3D 打印技术） ”的学习与实践；在“挥动想象的翅膀”的过程中，体验创意的神奇和伟大；快速提高学生的空间思维能力和创造力；提高学生参与社会实践活动的积极性与合作、协调能力。同时也初步体会3D 制造技术将给社会带来的社会

12、伦理困境。二、课程教学目的和要求通过学习，了解 3D 打印技术的现状，开阔学生的视野，丰富学生的生活，发展学生的创意思维，激发学生学习技术的兴趣与热情。形成初步的3D 制造技术概念以和了解3D 建模的方法，以及对技术作品的鉴赏能力。2.学习 3D 建模技能，提高学生的动手能力；实现能力的迁移与拓展。同时培养学生的社会责任感；提高学生的技术素养。3.营造浓厚的学习气氛，让学生在借鉴中模仿，在模仿中思考，在思考中创新，增强社会，生活，知识产权观念，提高科学理论精神和技术素养。、课程学时分配章序课程内容（章题）一3D 打印概论二正向三维工程设计三逆向工程设计四3D 打印工艺设计及材料分析五制作及后处

13、理六桌面 3D 打印机的拆装与维修七3D 打印相关软件的安装第一章3D打印概论1、3D 打印的历史2、3D 打印技术的发展状况3、3D 打印技术的分类4、3D 打印技术未来的发展5、3D 打印技术的应用市场第二章正向三维工程设计1、简单零件设计2、钣金造型3、自由造型4、曲面设计5、装配设计6、特殊曲面第三章逆向工程设计1、三维数据的获取2、三维数据的处理第四章3D打印工艺设计及材料分析1、融熔沉积技术2、紫外光固化技术3、立体光固化技术4、分层实体制造技术5、选择性激光烧结技术6、粉末粘接技术第五章制作及后处理1、FDM 技术的制作及后处理2、其他技术后处理流程简介第六章桌面 3D 打印机的拆装与维修1、桌面 3D打印机的安装与使用2、桌面 3D打印机的参数设置理论实验121122211221108183、桌面 3D打印机的维护第七章 3D打印相关软件的安装1、Creo 2 0系列 Win32/64详细图文安装教程2、Cimatron单机版软件的安装3、切片软件Cura 的安装利用资源：网络资源第四部分实施建议一、教学建议（一）学分与学时本课程为1 个学分，共12 学时，安排在四、五年级进行。（二）教学设备计算机教室、网络资源、建模软件。3