自动控制原理说课

?自动控制原理?

孙立香

机电工程系电气教学团队

第一页，共23页。说课的主要内容课程总体设计课程的性质、目的、地位等课程内容设计课程主要内容、控制系统数学建模单元的教学设计教学过程设计教学过程总体框架、学法与教法学习评价与考核设计改革的方向与建议第二页，共23页。一、课程总体设计〔一〕课程的性质及要求：随着消费的开展和科学技术的进步，自动控制技术已广泛应用于工农业消费、交通运输和国防等各个领域，并成为当今最受重视的技术之一。本课程正是基于当今高新技术的开展和高职高专教育的开展特点而设置的。是电气自动化、机电及相关专业的核心课程之一。第三页，共23页。?自动控制原理?是我院电气自动化专业〔机电系〕的一门重要的专业技术根底课，共54课时，其中理论48课时，实验6课时。该课程专科层次主要讲授经典控制理论的时域分析法和频域分析法、自动控制系统的校正等内容。第四页，共23页。〔二〕课程目的为了培养实用性人才和配合后续课程的教学，通过本课程学习，学生将掌握自动控制系统分析与设计等方面的根本概念，并能对控制系统进展定性分析、简单定量计算和设计，同时还要求学生能利用MATLAB软件对控制系统进展初步的辅助分析和设计。最终掌握研究常见控制系统共性的技术，培养应用科学“方法论〞和系统的理念来解决消费甚至是生活中实际问题的才能、相关理论动手才能、综合应用才能、学习才能、工作才能和创新思维才能。第五页，共23页。〔三〕课程在专业教学中的作用自动控制原理是一门“理论性很强的理论〞课程，由于它是以高等数学、工程数学、电力电子技术、模拟电子技术、数字电子技术、电机理论、MATLAB语言等学科和领域为根底，又是PLC应用技术、计算机控制、单片机与接口技术、自动化消费线等学科的指导理论和理论支撑，所以它是整个专业教学中的纽带。是学生脱离单学科束缚、扩展思维形式的有力工具。第六页，共23页。二、课程内容设计〔一〕总体安排

1、重视理论教学。课堂讲授中注意根本概念与根本方法的介绍、注重理论联络实际，结合工控领域中大量控制系统的实际工程进展分析，进步学生分析问题的才能；2、根据教学内容适量安排习题课，组织学生开展讨论，加深对知识的理解，通过对典型例题的分析，进步学生分析和解决问题的才能；第七页，共23页。3、充分利用学校机房、实验室相关设备，让学生独立完成实验，进步其动手才能；4、发动学生积极参加课外科技制作，如：数学建模、电子制作、机器人大赛等，综合运用自控原理、电子技术等相关知识解决实际系统设计中的问题。

通过上述内容的安排，实现了理论与实际、课内与课外、传授知识与创新思维才能培养的有机结合。第八页，共23页。〔二〕主要教学内容〔根据专业教学方案、教学大纲以及职业教学特点、学生认知特点设置〕自动控制理论和技术的开展自动控制及自动控制系统的相关概念自动控制系统数学建模线性连续系统的时域、频域分析。〔稳定性、稳态性能、动态性能〕自动控制系统的校正第九页，共23页。〔三〕重难点总结1、

课程的重点是：时域中连续系统的稳定性分析及频域中连续系统的分析与设计。2、课程的难点是：①频率特性与系统性能指标关系的理解；

②根据给出的时域或频域性能指标，设计出满足控制系统要求的校正装置。第十页，共23页。〔四〕教学单元展示——控制系统数学建模〔1-2课时〕第十一页，共23页。什么是数学建模？一般定义：通过对实际问题的抽样和简化，确定变量和参数，并根据某些规律建立起变量及参数间确实定关系的数学问题，求解该数学问题，解释验证所得到的解，从而确定能否用于解决问题的屡次循环、不断深化的过程。类比：小学、中学解数学、物理等应用题举例：室温变化数学模型〔定性分析〕第十二页，共23页。分析要点：研究室温变化的背景〔节能、新能源开发、建筑构造、建材、取暖技术〕室温变化=热源释放的热能-室内热能的损失影响室温变化的因素〔封闭室内空气质量、室内有无其他物品、墙体是否为同一材质、外界温度、使用的取暖手段等〕模型的分析与简化〔抓住主要因素，合并抵消或者忽略次要因素〕第十三页，共23页。数学建模的步骤有哪些？模型建立：考察实际问题、列出涉及的因素和假定条件、找到它们之间的关系、把实际问题转化成数学问题数学解答：选择适当的方法求解数学问题的数学解模型检验和结论：是否平安可靠、合理可行、符合要求，是否具有可开展性并经得起理论检验。〔门捷列夫周期表、牛顿定律等〕第十四页，共23页。为什么要学习数学建模？数学建模在计算机相关知识中的重要性要学会将所学的数学、物理、语文等知识和实际问题结合起来，抽象成逻辑过程。数学建模与学习自动控制原理之间的关系指导思想、引线根本工具、重要方法解决实际问题

第十五页，共23页。有哪些常见的控制系统数学模型？构造方框图、信号流程图微分方程传递函数频域特性方程状态空间方程脉冲传递函数第十六页，共23页。三、教学过程设计〔一〕总体教学过程陈述1、总—分—总〔经历两次进步和飞跃，让学生逐步增加兴趣和信心〕2、理论课教学进度与实验课教学进度合理安排〔学有所练、学后有思〕3、老师指引方向、学生自己拓展、共同讨论问题第十七页，共23页。〔二〕总体构造系统微分方程传递函数频率特性S=d/dtS=jwd/dt=jw第十八页，共23页。〔三〕教学过程举例〔仍以控制系统数学建模为例〕1、复习上节课知识和相关知识点：自动控制及自动控制系统的概念、常见的控制系统如室温控制系统、控制系统的要素等2、本次课的主要内容提示：数学建模的概念、方法、重要性3、举例、提问的形式引导学生：4、按照前述内容组织教学5、课后考虑：水位控制系统6、预习内容：微分公式、电路根本知识、控制系统微分方程的建立第十九页，共23页。四、学习评价与考核设计学习评价：学习态度、课堂提问与讨论、实验情况、作业完成质量、上课纪律与出勤情况、思维方法等考核方式：闭卷考试考试成绩占60%，平时成绩占40%第二十页，共23页。五、改革创新的方向与建议将计算机控制技术、过程控制结合适当增加实验课时实验室添置自动控制综合实验设备以详细系统对象为主线和核心开展教学安排学生和老师到相关岗位实习、学习第二十一页，共23页。教材与参考