自动控制原理-说课

个人认为：建立一个系统的观念。建立一个控制的思想。培养一个整体、全局的意识。第一页第二页，共28页。自控系统把许多电气专业课程

有机地统一在一个整体中。控制器单片机、PLC、工业控制计算机检测元件传感器、检测技术执行元件电机与拖动、变频器、液压传动、气动技术控制对象机器人、电机调速、过程控制、运动控制第二页第三页，共28页。部分毕业设计题目基于PLC变频调速恒压供水系统的设计基于PLC蔬菜大棚温湿度控制系统设计基于单片机PWM直流电机调速系统的设计基于单片机的智能寻迹系统设计基于三菱PLC矿井通风控制系统设计基于单片机太阳能热水器控制系统的设计基于PLC小型搬运机械手运动系统的设计基于单片机的IC卡智能水表控制系统设计单片机控制单闭环直流电机调速系统设计

第三页第四页，共28页。二、课程教学用的教材：《自动控制原理与系统》主编：孔凡才2007年度普通高等教育国家精品教程机械工业出版社精品教程第四页第五页，共28页。教材的特色从工程实际应用的角度出发。注重基础性、系统性和实用性。写得深入浅出，比较适合专科教学。自动控制系统的数学描述方法，时域分析，频域分析方法，系统校正。系统概念→系统建模→系统分析→系统校正第五页第六页，共28页。二、课程的特点1、自动控制原理课程本身要大量用到Laplace变换、复变函数理论，所以要想学好自动控制原理，首先得看看自己的大学数学基础有没有打扎实了（尤其是复变函数与积分变换）。第六页第七页，共28页。2、除了应该具备的数学基础外，还需有处理相关专业知识的能力。比如建立实际系统的物理模型，这里就需要有良好的电路（主要是模拟电路）、大学物理、机械原理的知识。同时还需要有一定的数学建模能力。第七页第八页，共28页。部分同学出现不想学的心理原因1：数学、物理基础差的学生。原因2：学电气的学生不懂机械原理，而控制的对象往往都是机械系统。出现的时间：学完第一章绪论后，在学自控系统建模时，部分学生因上述原因，往往放弃学习本课程。第八页第九页，共28页。3、课程是自控而不是数学正是因为课程中充满了数学，所以千万不要把自动控制原理当成数学来学，因为若当作一门数学课，你掌握的只是一些方程的操作和图形的画法，你无法理解为什么实际的系统会遵循控制理论所描述的规律（比如水位能够被精确的控制），这会让你觉得是完全是数学的作用，而忽略了自动控制的基本思想以及这些数学方程背后所受到物理规律支配这一事实。很多原本数学还可以的同学也学不好控制理论，都是犯了把自控理论课作为数学课来学的思想错误。第九页第十页，共28页。4、自控最根本思想是【负反馈思想】学自动控制原理，掌握基本的控制思想是最重要的（它有别于数学思想、物理思想）。大学阶段所学的自动控制原理主要涉及经典控制理论，所以它最根本的控制思想是【负反馈思想】，很多稳定性理论都是立足于这一思想上建立的，所以数学虽然很重要，但数学对于自动控制理论来说只是一个强有力的工具。第十页第十一页，共28页。5、要珍惜每次做练习题的机会。1、题目不在多、在精。2、一般把书本上每章后面的习题全部掌握，就算达到基本掌握的程度了。3、第一次做不来不要紧，关键是要弄懂。第十一页第十二页，共28页。6、要重视仿真软件Matlab

每次编程序都要开动自己的脑筋，不要机械的按照老师的步骤输入到计算机中，要有自己的程序方法，要有自己的思想。第十二页第十三页，共28页。比如由多极运算放大器构成的电路控制系统，要思考为什么通过对一些参数的改变（例如改变电容）会导致被控量（例如电压）的不稳定或者控制精度下降等等。第十三页第十四页，共28页。三、教学内容的组织

（五点内容）

1、对控制系统的定性描述上升到对控制系统的定量描述。讲好这一点很重要。第十四页第十五页，共28页。学习工程技术学科的一般的方法1、、大量的具体的物理、化学系统大量的、具体的物理、化学系统通过系统内部的机理统一的数学模型个性共性再回到实际系统加以应用12用数学方法定量研究第十五页第十六页，共28页。2、稳定、稳态、动态

“三态”

描述系统的性能

稳定、稳态、动态是系统的三大性能指标。“三态”的思想要贯穿在课程讲授的始终，围绕系统的三态进行分析和设计。第十六页第十七页，共28页。3、讲好系统数学模型的

代数描述和几何描述的关系和变换

一个自控系统有多种数学模型形式来描述1、微分方程模型（代数）4、根轨迹模型（几何）2、传递函数模型（代数）5、Bode图（几何）3、方框图模型（几何）6、Nyquist图（几何）这些数学模型与系统性能指标相互关联，它们之间可以相互转换。第十七页第十八页，共28页。比如：控制系统的根轨迹图它既能定量地将控制系统的模型描述出来，还能直接地表示出控制系统的性能。在控制系统的Bode图上，既表现了系统中的数量关系又表现了系统的性能优劣；等等。第十八页第十九页，共28页。

引导学生学会如何利用数学工具1、从多个角度描述问题和处理问题。2、将实际问题与抽象描述相结合。第十九页第二十页，共28页。4、时域分析应该比以前更受关注。以前，由于计算工具简单，复杂的计算不方便，传统的讲法是精讲一、二阶系统的时域分析，高阶系统动态分析这一届主要是简介。但是，Matlab出现了！第二十页第二十一页，共28页。Matlab工具平台，使得复杂的计算不成为困难。课堂教学中完全可以考虑利用Matlab工具平台，一般系统的动态分析与计算，不再受系统阶次的局限。第二十一页第二十二页，共28页。5、联系实际要密切。本课程要用数学方法分析系统，比较抽象。教学时尽量多给学生介绍一些控制原理应用背景和实例。学生在学习过程中深入体会理论与实际的结合。第二十二页第二十三页，共28页。（三）教学方法与教学形式1、板书讲授。本门课程理论知识较复杂，用到高等数学及复变函数的知识较多，若用多媒体课件来进行讲授，学生仅仅是知道了这个公式是什么，而不能深入理解该公式或该方法的得出、推导以及具体应用是什么。而用板书的方法与学生在课堂上一起讨论，印象更加深刻，记忆也就更加牢固。第二十三页第二十四页，共28页。2、讨论式教学在有些公式或方法的讲授时，可以留给学生来做，或者用他们自己的方法来验证，这样能大大提高学生学习的热情和积极性。3、习题课教学方法改革尽量少留作业，拿出一道或几道典型的题目，或一题多解，让学生独立完成，尽量减少互相抄袭的事件发生。4、课程结束要考试。5、充分利用Matlab仿真系统。第二十四页第二十五页，共28页。四、课程教学设想与建议1、教学设想设计了一个系统，第一章学完之后对这个系统进行定性分析，第二章学完后建立该系统的数学模型，第三章学完对它进行时域分析，第四章结束后利用根轨迹分析其性能，第五章用频域方法进行系统的分析。