自动控制原理教学大纲

《自动掌握原理》课程教学大纲课程编码：0110011课程名称：自控原理英文名称：PrinciplesofAutomaticControl学 时：32学 分：2课程类型：选修课专业选修课适用专业：开课学期：

机械设计制造及其自动化专业第六学期

先修课程：开课院系：

高等数学〔上、下、大学物理、电工电子技术(Ⅰ、Ⅱ〕机电工程学院一、课程的地位、目的和任务本课程地位：自动掌握原理是机械设计制造及其自动化专业的专业方向课。自动掌握技术是现代化技术中重要的一使学生具备自动化掌握的根底理论学问以及实践力量。本课程目的：通过本课程的学习，要求学生理解自动掌握的根本概念，把握简洁系统的建模方法，把握对线性定常系统的稳定性、快速性和准确性的根本分析方法以及设计和校正方法，能娴熟使用根轨迹法和频率特性法分析与设计掌握系统和掌握器，对非线性系统也能进展初步的分析。本课程任务：把握自动掌握的根本概念、原理，学会对实际物理系统进展数学抽象，并用已学过的数学工具进展系统分析和综合，能敏捷应用各种理论学问来解决实际问题的综合设计力量。不仅为后续课程的学习奠定根底，而且直接为解决实际掌握系统问题供给理论和方法，养成将来在工程实际中常常进展理性思维的习惯。培育学生在把握课程学问、概念、原理方法根底上，独立思考、独立解决问题、试验与仿真实现的力量。二、本课程与其它课程的联系本课程的先修课是高等数学〔上、下程学习奠定数学根底和分析系统建立数学模型供给必要的电学学问。本课程学习为后续课程的学习供给所三、教学内容及要求教学要求：

第一章掌握系统导论通过本章教学，使学生理解自动掌握的定义、组成、根本掌握方式及特点，对掌握系统性能的根本要整体的了解。重点：自动掌握的定义、组成、根本掌握方式、特点及根本要求难点：自动掌握系统实例的分析教学内容：〔一〕自动掌握技术及其应用〔二〕自动掌握理论〔三〕反响掌握原理〔四〕反响掌握系统的根本组成

第一节自动掌握的根本原理〔五〕自动掌握系统根本掌握方式其次节自动掌握系统例如〔一〕函数记录仪〔二〕电阻炉微型计算机温度掌握系统〔三〕锅炉液位掌握系统〔一〕线性连续掌握系统〔二〕线性定常离散掌握系统〔三〕非线性掌握系统〔一〕根本要求的提法〔二〕典型的外作用教学要求：

第三节自动掌握系统的分类第四节自动掌握系统的根本要求其次章掌握系统的数学模型通过本章教学，要求学生把握拉普拉斯变换的概念、定理及拉普拉斯反变换的数学方法；了解数学模型的概念、表达方式，建模的方法；把握微分方程的建立、典型元部件及其传递函数、构造图及化简、信号流图和梅森公式，掌握系统传递函数的表示方法，学会对一般的机电系统等进展机理建模。明确零初始条件的物理含义；了解系统的零、极点等的概念。重点：传递函数的概念、构造图及化简、掌握系统传递函数的表示方法难点：微分方程的建立、典型元部件及其传递函数、信号流图和梅森公式第一节拉普拉斯变换〔一〕拉普拉斯变换的定义〔二〕拉普拉斯变换的定理〔三〕拉普拉斯反变换〔一〕线性元件的微分方程

其次节掌握系统的时域数学模型〔二〕掌握系统微分方程的建立〔三〕线性系统的特征〔四〕线性定常微分方程的求解〔五〕非线性微分方程的线性化第三节掌握系统的复数域数学模型〔一〕传递函数的定义和性质〔二〕传递函数的零点和极点〔三〕传递函数的极点和零点对输出的影响〔四〕典型元部件的传递函数第四节掌握系统的构造图与信号流图〔一〕系统构造图的组成和绘制〔二〕构造图的等效变换和简化〔三〕信号流图的组成和性质〔四〕信号流图的绘制〔五〕梅森增益公式〔六〕闭环系统的传递函数教学要求：

第三章线性系统的时域分析法通过本章教学，要求学生了解掌握系统的典型输入信号；了解线性定常系统的时域响应组成，生疏控制系统暂态响应性能指标的定义；把握一阶系统的暂态响应及性能指标；把握二阶系统的暂态响应分析及把握闭环主导极点的概念；了解稳定的概念，把握线性定常系统稳定的充要条件；重点把握推断稳定性的Routh代数判据及应用，对Hurwitz判据有一般了解；了解稳态误差的概念、定义、产生缘由、类型；重点把握给定稳态误差终值的计算，把握扰动稳态误差终值的计算及减小稳态误差的方法。重点：一、二阶系统的时间响应、主导极点的概念、推断稳定性的Routh代数判据及应用、稳态误差及终值定理难点：二阶系统的时间响应、推断稳定性的Routh代数判据及应用、扰动稳态误差终值的计算及减小稳态误差的方法教学内容：〔一〕典型输入信号〔二〕动态过程与稳态过程〔三〕动态性能与稳态性能〔一〕一阶系统的数学模型〔二〕一阶系统的单位阶跃响应〔三〕一阶系统的单位脉冲响应〔四〕一阶系统的单位斜坡响应

第一节系统的时域性能指标其次节一阶系统的时域分析〔五〕一阶系统的单位加速度响应第三节二阶系统的时域分析〔一〕二阶系统的数学模型〔二〕二阶系统的单位阶跃响应〔三〕欠阻尼二阶系统的动态过程分析〔四〕过阻尼二阶系统的动态过程分析〔五〕二阶系统的单位斜坡响应〔六〕二阶系统性能的改善第四节高阶系统的时域分析〔一〕高阶系统的单位阶跃响应〔二〕高阶系统闭环主导极点及其动态性能分析第五节线性系统的稳定性分析〔一〕稳定性的根本概念〔二〕线性系统稳定的充分必要条件〔三〕劳斯稳定判据〔四〕劳斯稳定判据的特别状况〔五〕劳斯稳定判据的应用第六节线性系统的稳态误差计算〔一〕误差与稳态误差〔二〕系统类型〔三〕阶跃输入作用下的稳态误差与静态位置误差系数〔四〕斜坡输入作用下的稳态误差与静态位置误差系数〔五〕加速度输入作用下的稳态误差与静态位置误差系数〔六〕扰动作用下的稳态误差〔七〕减小或消退稳态误差的措施第五章线性系统的频域分析法教学要求：通过本章教学，要求学生正确理解频率响应、频率特性的概念及特点，明确频率特性的物理意义；生疏典型环节频率特性的特点，娴熟把握绘制开环幅相特性、开环对数频率特性的方法；娴熟把握由最小相位系统的开环对数幅频特性确定开环传递函数的方法；理解奈奎斯特稳定判据的原理，娴熟把握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方法；正确理解稳定裕度的概念及意义，娴熟把握计算稳定裕度的方法；把握频域性能指标及频域指标与时域指标的关系。重点：频率响应、频率特性的概念及特点、开环幅相特性、开环对数频率特性的绘制、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方法、稳定裕度的计算、频域性能指标的求解难点：频率特性的概念、开环对数频率特性的绘制、奈奎斯特稳定判据的原理、域性能指标教学内容：第一节频率特性〔一〕频率特性的根本概念〔二〕频率特性的几何表示方法其次节典型环节与开环系统频率特性〔一〕典型环节〔二〕典型环节的频率特性〔三〕开环幅相曲线绘制〔四〕开环对数频率特性曲线〔五〕延迟环节和延迟系统〔六〕传递函数的频域试验确定〔一〕奈氏判据的数学根底〔二〕奈奎斯特稳定判据〔三〕对数频率稳定判据〔四〕条件稳定系统〔一〕相角裕度〔二〕幅值裕度

第三节频率域稳定判据第四节频域稳定裕度〔一〕掌握系统的频带宽度〔二〕系统带宽选择

第五节闭环系统的频域性能指标〔三〕闭环系统频域指标和时域指标的转换第六章线性系统的校正方法教学要求：通过本章教学，要求学生理解掌握系统校正的概念、校正的实质、校正方式、根本掌握规律；娴熟把握常用校正装置及其特性；生疏串联校正、反响校正、复合校正的根本原理；生疏频率法进展系统校正的过程和校正前后系统性能的比较。重点：系统校正的概念、校正方式、根本掌握规律、常用校正装置及其特性难点：频率法进展系统校正的过程和校正前后系统性能的比较教学内容：〔一〕性能指标〔二〕系统带宽的选择〔三〕校正方式〔四〕根本掌握规律〔一〕无源校正网络〔二〕有源校正装置〔一〕频率响应法校正设计〔二〕串联超前校正

第一节系统的设计与校正问题其次节常用校正装置及其特性第三节串联校正〔三〕串联滞后校正〔四〕串联滞后-超前校正〔一〕前置滤波组合校正〔二〕最小节拍组合校正四、教学安排及方式

第四节前馈校正教学环节教学时数备注课程内容第一章掌握系统的导论其次章掌握系统的数学模型第三章线性系统的时域分析法第五章线性系统的频域分析法第六章线性系统的校正方法合计教学环节教学时数备注课程内容第一章掌握系统的导论其次章掌握系统的数学模型第三章线性系统的时域分析法第五章线性系统的频域分析法第六章线性系统的校正方法合计讲课试验习题上机看或录参小计课像观221010881010223232五、考核方式1、考核方式：笔试〔闭卷。2、成绩评定：寻常成绩占10%，包括出勤、课堂提问、作业等；期中成绩占20%；期末成绩占70%。综合考核成绩=寻常