自动控制原理专业级课程教学大纲

1、PAGE PAGE 3自动控制原理专业级课程教学大纲Automatic Control Principles 适用本科四年制自动化、测控技术与仪器专业（64学时 4学分）2009版课程的目的和任务在生产过程和科学技术日新月异的飞速发展过程中，自动控制技术起着十分重要的作用，各行各业都离不开自动化技术。通过本课程的学习，使学生掌握生产过程自动控制的基本原理和方法，为学习后续课程打下基础。课程的基本要求和特点本课程是大学本科电气信息类专业的主要学科基础课。内容包括经典控制理论和现代控制理论中的状态空间分析方法。本课程要求的数学知识较多，因此要求学生已有较好的高等数学和工程数学的基础。本课程与其它课

2、程的联系本课程的先修课为高等数学、线性代数、复变函数、积分变换和电路等。后续课程有过程控制系统，计算机测控技术与系统，控制系统计算机仿真，自动化仪表系统，自适应控制和模糊控制等。课程的主要内容及教学要求教学内容：第一章 绪论 1.1 引言1.2 反馈控制系统的基本概念1.3 自动控制系统的组成和方框图1.4 自动控制系统的分类1.5 自动控制系统的性能分析1.6 自动控制系统的性能要求 第二章 控制系统的数学模型 2.1 引言2.2 微分方程、传递函数和阶跃响应2.3 机理分析建模方法 2.4 典型环节的动态特性2.5 方框图的等效转换和信号流图2.6 状态空间模型及求解2.7 状态空间模型的

3、标准形2.8 状态空间模型的标准形变换2.9 实验建模方法第三章 控制系统的时域分析 3.1 引言3.2 时域性能指标3.3 一阶系统的时域分析3.4 二阶系统的时域分析3.5 高阶系统的动态响应及简化分析3.6 零极点分布对系统动态响应的影响3.7 控制系统的稳定性与代数判据3.8控制系统的稳态误差分析及误差系数3.9李亚谱诺夫稳定性分析第四章 控制系统设计导论4.1 引言4.2 控制系统结构设计4.3 控制规律选择4.4 控制参数整定4.5 串级控制系统4.6 多环控制系统4.7 比值控制系统4.8 前馈控制系统4.9 解耦控制系统4.10 迟延补偿控制系统4.11 其他控制系统第五章 控

4、制系统的根轨迹分析与设计5.1 引言5.2 根轨迹的基本概念5.3 绘制根轨迹图的规则和方法5.4 开环零极点对根轨迹的影响5.5 控制系统的根轨迹设计5.6 参变量根轨迹族5.7 零度根轨迹第六章 控制系统的频域分析与设计 6.1 引言6.2 频率特性的基本概念6.3 频率特性的极坐标图6.4 频率特性的对数坐标图6.5 控制系统的奈氏图分析 6.6 控制系统的伯德图分析6.7 闭环系统频率特性分析6.8 控制系统的频域设计离散控制系统的分析与设计 7.1 引言7.2 连续信号的采样与复现7.3 离散控制系统的数学模型7.4 离散控制系统的性能分析7.5 离散控制系统的设计 第八章 控制系统

5、的状态空间分析与设计 8.1 引言8.2 离散状态方程及时域解8.3 连续与离散状态方程的变换8.4 状态转移矩阵的计算8.5 稳定性、能控性和能观测性分析8.6 线性定常系统的结构分解8.7 闭环控制系统的状态空间分析8.8 状态控制器的极点配置设计8.9 状态观测器的极点配置设计8.10 最优控制概论第九章 非线性控制系统的分析 9.1 引言9.2 非线性系统的描述函数分析9.3 非线性系统的相平面分析9.4 非线性控制系统设计教学目标： 1。掌握自动控制系统的基本概念：组成、分类、性能、要求。 2。掌握控制系统的模型化技术：方框图表示与简化、信号流图及Mason公式、机理建模和典型环节动

6、态特性、传递函数与状态方程、实验建模、PID控制器特性。 3。掌握控制系统的时域分析法：零极点分析、稳定性和稳态误差计算、二阶系统性能指标计算。 4。掌握控制系统设计的基本概念：结构设计、规律选择、参数整定、典型控制系统设计。 5。掌握控制系统的根轨迹分析和设计技术。 6。掌握控制系统的频域分析和设计技术。 7。掌握离散控制系统的分析和设计技术。 8。掌握状态空间控制系统的分析和设计技术。 9。理解非线性控制系统的常用分析方法。学习建议：1）本课程重在掌握模型化技术和系统分析技术，只有通过多做习题才能做到应用自如，建议学生在做题上狠下功夫。2）本课程的内容比较抽象有比较多，教师上课进度较快，最

7、好采取课前预习和课后复习措施，否则容易掉队。3）建议利用计算机辅助分析工具MATLAB去做题和自学。4）建议利用精品课程网站上的信息。5）建议课内外学时数安排的比例为1：2。6）建议自发组织小组学习，互帮互学，提高学习效率。7）建议加强与教师的交流，主动求助，抓住要点。学时分配与进度安排章次课 程 内 容讲授学时实验学时学时小计1概论222自动控制系统的数学模型10103控制系统的时域分析884控制系统设计导论445根轨迹分析与设计886频域分析与设计88期中考试227离散控制系统888控制系统的状态空间分析与设计889非线性控制系统66课时合计64考核方式考核方法：考勤、作业、分散与集中测验、考试。成绩评定算法：考勤10%、作业和分散测验30%、期中考试（限定性开卷）25%、期末考试（限定性开卷）35%七、教材及参考书教科书：1. 杨平，翁思义，郭平，自动控制原理，北京，中国电力出版社.，2009.2。2. 杨平，翁思义，王志萍，自动控