哈工大自控课程设计

哈工大自控课程设计一、课程目标

知识目标：

1.学生能掌握自动控制理论的基本概念，理解自动控制系统的数学模型、传递函数及状态空间表示。

2.学生能够分析自动控制系统的稳定性、快速性、准确性等性能指标，并能够运用相应的设计方法进行系统设计。

3.学生能了解现代自动控制技术的发展趋势，如智能控制、网络控制等，并能够结合实际案例分析其应用。

技能目标：

1.学生能够运用数学工具（如MATLAB）建立并分析自动控制系统的模型，进行仿真实验，验证控制策略的有效性。

2.学生具备设计简单自动控制系统的能力，能够根据实际需求选择合适的控制器，进行参数调试和优化。

3.学生能够通过团队合作，解决实际自动控制问题，提高沟通与协作能力。

情感态度价值观目标：

1.学生通过学习自动控制课程，培养对控制工程的兴趣和热情，提高自主学习能力。

2.学生能够认识到自动控制在国家经济发展和国防建设中的重要作用，增强社会责任感和使命感。

3.学生在团队合作中，学会尊重他人意见，培养严谨、务实的科学态度，提高自身的综合素质。

本课程针对哈尔滨工业大学高年级本科生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确以上课程目标。在后续的教学设计和评估中，将以上目标分解为具体的学习成果，以确保学生能够达到预期水平。

二、教学内容

1.自动控制基本概念：控制系统定义、分类、性能指标（稳定性、快速性、准确性等）。

教材章节：第一章自动控制概述

2.控制系统的数学模型：微分方程、差分方程、传递函数、状态空间表示。

教材章节：第二章控制系统的数学模型

3.控制系统分析：稳定性分析（劳斯判据、奈奎斯特判据）、性能分析（频域分析法、根轨迹法）。

教材章节：第三章控制系统分析

4.控制系统设计：PID控制、根轨迹设计、频域设计、状态反馈设计。

教材章节：第四章控制系统设计

5.现代控制技术：智能控制、网络控制、自适应控制等。

教材章节：第五章现代控制技术

6.控制系统仿真：MATLAB/Simulink软件应用，建立模型、进行仿真实验。

教材章节：第六章控制系统仿真

7.实践教学：设计自动控制系统，进行参数调试和优化，分析实际控制案例。

教材章节：第七章实践教学

教学内容按照以上大纲进行安排和进度制定，确保课程的科学性和系统性。在教学过程中，教师将结合教材章节内容，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。

三、教学方法

本课程采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：

1.讲授法：用于讲解自动控制基本概念、原理、数学模型等理论知识。通过生动的语言、图表和示例，帮助学生理解并掌握课程内容。

相关章节：第一章至第四章

2.讨论法：针对课程中的重点和难点问题，组织学生进行课堂讨论，鼓励学生提问、发表见解，培养批判性思维能力。

相关章节：第二章至第四章

3.案例分析法：结合实际自动控制案例，分析控制系统的设计、性能分析及优化方法。使学生能够将理论知识与实际应用相结合。

相关章节：第五章、第七章

4.实验法：利用MATLAB/Simulink软件进行控制系统仿真实验，让学生亲自动手操作，加深对控制系统分析、设计方法的理解。

相关章节：第六章、第七章

5.小组合作学习：将学生分成小组，针对特定课题进行合作研究，共同完成控制系统设计、调试和优化任务，提高团队协作能力。

相关章节：第七章

6.情境教学法：设置实际控制问题情境，引导学生运用所学知识解决问题，培养学生解决实际问题的能力。

相关章节：第五章、第七章

7.课后自学与拓展：布置课后阅读、研究任务，鼓励学生进行自主学习，拓宽知识面。

相关章节：全书

四、教学评估

为确保教学评估的客观性、公正性和全面性，本课程采用以下评估方式：

1.平时表现：包括课堂出勤、提问、讨论、小组合作等环节，占总评成绩的20%。旨在评估学生的课堂参与度、团队合作能力和沟通表达能力。

相关章节：全书

2.作业：布置课后作业，包括理论知识巩固、仿真实验报告等，占总评成绩的30%。通过作业评估学生对课程知识的掌握程度和实际应用能力。

相关章节：第一章至第六章

3.期中考试：进行闭卷考试，包括选择题、填空题、计算题和简答题等，占总评成绩的20%。考试内容涵盖课程前半部分的知识点，评估学生的知识掌握和应用能力。

相关章节：第一章至第四章

4.期末考试：进行闭卷考试，包括选择题、填空题、计算题、综合分析题等，占总评成绩的30%。考试内容涵盖全书知识，重点考察学生的综合运用和创新能力。

相关章节：全书

5.实践项目：分组进行控制系统设计、调试和优化，提交项目报告并进行口头答辩，占总评成绩的10%。评估学生在实践中的动手能力、团队协作和问题解决能力。

相关章节：第七章

6.课堂笔记：鼓励学生做好课堂笔记，定期抽查，作为平时成绩的一部分。评估学生的学习态度和笔记整理能力。

相关章节：全书

7.课外拓展：鼓励学生参加相关竞赛、讲座、研讨会等活动，给予额外加分，以提高学生的学术兴趣和综合素质。

相关章节：全书

五、教学安排

为确保教学进度合理、紧凑，同时考虑学生的实际情况和需求，本课程的教学安排如下：

1.教学进度：课程共计16周，每周2学时，共计32学时。具体教学进度安排如下：

-第1-4周：自动控制概述、数学模型（第一章、第二章）

-第5-8周：控制系统分析（第三章）

-第9-12周：控制系统设计（第四章）

-第13-16周：现代控制技术、控制系统仿真、实践教学（第五章、第六章、第七章）

2.教学时间：根据学生作息时间，安排在每周一、三的上午或下午进行授课，确保学生有充足的时间进行预习和复习。

3.教学地点：理论课在多媒体教室进行，便于教师展示课件、案例分析和讨论；实验课在实验室进行，确保学生能够实际操作和动手实践。

4.课外辅导：每周安排一次课外辅导时间，为学生提供答疑解惑、讨论交流的机会，帮助学生巩固课程知识。

5.作业与实验报告：每周布置一次作业，要求学生在下周课前提交；实验报告在实验课后一周内提交，以便教师及时批改和反馈。

6.考试安排：期中考试安排在课程进行到第8周周末