《自动控制原理》课程教学大纲

《自动控制原理》教学大纲一、课程基本信息课程名称（中文）自动控制原理课程名称（英文）AutomaticControlTheory课程代码05120311课程性质选修课课程类别专业选修课程考核形式考查总学分（学时/周）2(32)理论学分（学时）2(32)实践或实验学分（学时/周）先修课程信号与系统、数字信号处理后续课程智能机器人技术、计算机控制技术适应范围全日制本科面向专业电子信息工程开课学期5开课学院电子与信息工程学院二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下课程目标：课程目标1：能够建立常见控制系统的数学模型，掌握时域分析法和频域分析法进行系统的稳定性判别、关键性能指标计算，能够对系统的控制效果进行评估并提供合理的校正方法。课程目标2：能够通过Matlab及Simulink软件进行自动控制系统的计算机辅助分析与设计，根据模型计算结果或绘图，快速估算系统的性能。课程目标3：通过课堂理论教学、课程设计实践操作和课外作业等环节，培养学生学习自动控制原理的兴趣、实事求是的科学态度、团队协作能力，以及培养学生的创新意愿。三、课程目标与毕业要求对应关系毕业要求、指标点与本课程的课程目标的之间对应关系如下表所示：支撑的毕业要求涉及的毕业要求指标点本课程的课程目标支撑强度1.工程知识1.4掌握电子信息工程及相关领域的专业知识，并能将其应用于分析和解决电子信息领域复杂工程问题。课程目标1课程目标2课程目标3H2.问题分析2.3能运用工程科学基本原理分析复杂工程问题，以获得有效结论。课程目标1课程目标2M3.设计/开发解决方案3.1掌握设计/开发电子信息工程领域复杂工程问题解决方案所需要的专业知识和开发工具。课程目标1课程目标2课程目标3M本课程的各个课程目标对应毕业要求指标点的权值矩阵如下表所示：毕业要求指标点课程目标毕业要求指标1.2毕业要求指标2.3毕业要求指标3.1课程目标课程目标课程目标四、课程目标与教学内容及资源对应关系序号教学内容学时教学要求1绪论（支撑课程目标1，3）2=1\*GB3①了解自动控制系统的基本概念、发展历史；②掌握自动控制系统的分类与性能要求③能够结合实例判断该系统或者某一控制过程的控制方式并解释系统的负反馈调节工作原理。2二、线性系统的数学模型（支撑课程目标1，2，3）6=1\*GB3①了解拉普拉斯变换的定义和基本性质；②理解传递函数的定义及作用；③掌握微分方程与传递函数之间的转换；④掌握系统的结构图表示方法；⑤系统结构图的三种基本连接方式以及化简方法；eq\o\ac(○,6)Matlatb对系统数学模型进行仿真3三、时域响应分析法（支撑课程目标1，2，3）8=1\*GB3①理解系统稳定性与系统特征方程的关系；②掌握劳斯判据判断系统稳定性，以及两种特殊情况下的处理方法；③掌握使用终值定理计算系统稳态误差及影响稳态误差的重要因素；④掌握一阶、二阶系统的阶跃响应的基本形状；⑤掌握二阶系统暂态性能指标计算，如调节时间、超调量等eq\o\ac(○,6)Matlatb对系统时域进行仿真4四、频率响应分析法（支撑课程目标1，2，3）10=1\*GB3①理解频率特性的定义；②掌握伯德图与奈奎斯特奈图的绘制；③掌握由伯德图确定传递函数的计算；④掌握使用奈奎斯特稳定判据判断系统的稳定性；⑤理解相位裕度与幅值裕度的定义与作用。eq\o\ac(○,6)Matlatb对系统频域进行仿真5五、线性系统的校正方法（支撑课程目标1，2，3）6=1\*GB3①理解超前、滞后校正的基本原理；②掌握超前校正的参数计算；③掌握PID控制器的基本组成部分与数学表达式。五、课程思政在课堂教学中注重将理论知识与人文教育、思政素质教育相融合，培养学生的家国情怀、职业道德规范和创新精神等，具体情况如下：序号教学环节思政要素切入点育人目标1绪论讲授钱学森\t"/item/%E9%92%B1%E5%AD%A6%E6%A3%AE/_blank"院士、\t"/item/%E9%92%B1%E5%AD%A6%E6%A3%AE/_blank"两弹一星功勋奖章获得者的主要生平事迹，及工程控制论著作的提出。钱老在青年时赴美励志求学、涉险回国、建功立业等一系列曲折的人生经历很容易带给学生强烈的激励和启迪。科学无国界，科学家有祖国。因为祖国的支持以及无数科学家的科技攻关精神，在建国初期的五十年代创下了奇迹般的航天成绩，激发学生的爱国情怀和刻苦钻研精神。=1\*GB3①通过介绍钱学森\t"/item/%E9%92%B1%E5%AD%A6%E6%A3%AE/_blank"院士的生平事迹引入控制论的提出，启迪学生以开阔的角度认识控制学科在社会科学、系统工程等多个领域中的重要作用；②“科学无国界，科学家有祖国”，激发学生的爱国情怀；③通过“两弹一星”的介绍，激励学生努力学习，不怕苦不喊累，激发学生“路漫漫其修远兮吾将上下而求索”追求真理的精神。2绪论一个控制系统的控制特性好坏主要从“稳”、“快”、“准”三个方面来评价。这三个方面相互影响，相互制约，符合唯物辩证法中提到的矛盾的对立与统一，激发学生分析与设计控制系统和嵌入式产品需要考虑周全，以全局眼光看待问题。通过介绍评价系统好快的“稳”、“快”、“准”三个指标之间的矛盾与统一关系，启示学生考虑周全，以全局眼光看待问题。3三、时域响应分析法通过时域分析法中影响稳定误差的系统型别关系，即系统型别越高，稳态误差越小，但是会降低系统的稳定性，启发学生设计产品和做事情时全局统筹安排，权衡利弊抓主要矛盾。通过介绍时域分析法中稳定误差和系统型别之间的关系启发学生，设计产品和做事情时全局统筹安排，权衡利弊，精益求精的工匠精神。4四、频率响应分析法以傅里叶变换思想的提出引入信号处理中频域的概念及课程涉及到的频域分析法。针对一个线性定常系统，时域和频域是在两个角度和方法论下进行分析研究，启迪学生认识到同一个事物的多面性，遇到学习和生活难题，学会换个思路解决问题，激发学生积极思考的创新意识。通过频域分析法的基本特点介绍，启发学生认识事物的多面性，遇到学习和生活难题，学会换个思路解决问题，激发学生积极思考、勇于创新的意识。课程主要教学资源及参考资源、教学平台网站：类别教材名称主编出版社出版时间参考教材自动控制原理张明君科学出版社2015参考书目自动控制原理王万良高教出版社2020自动控制原理（第七版）胡寿松科学出版社2022课程网站=1\*GB3①自动控制理论_浙大城市学院_浙江省在线开放课程共享平台/course/30007842_20072=2\*GB3②自动控制原理_西安交通大学_中国大学MOOC（慕课）/course/XJTU-46018六、课程目标与考核依据及评价标准对应关系总评计分制：百分制（√）；五级分制（）；两级分制（）考核方式：考试（）；考查（√）本课程考核环节由课堂表现、作业、课内仿真、期末考试成绩组成。课程总成绩=课堂表现×10%+作业×20%+课内仿真×20%+期末考试×50%。考核环节评价方式比重课程目标课堂表现主要包括出勤情况和课堂参与度10%课程目标1课程目标2课程目标3作业成绩主要是学生完成课后作业的情况20%课程目标1课程目标2课程目标3课内仿真根据仿真操作以及仿真报告的情况20%课程目标1课程目标2课程目标3期末考试根据期末考核结果给出相应的成绩50%课程目标1课程目标2课程目标3课程总成绩课堂表现×10%+作业×20%+期中考试×20%+期末考试×50%100%课程目标1课程目标2课程目标3七、评分标准和目标达成评价权值：课程目标考核环节考核环节支撑课程目标权值权值合计评价标准100~9089~8079~7069~60<59优良中及格不及格课程目标1课堂表现25%100%按时到课，从不缺课；课堂能积极并正确回答问题；课堂交流讨论积极主动；课堂表现总体很好。不无故缺课、迟到早退；课堂能积极并正确回答问题；课堂交流表现良好；课堂表现总体较好。不无故缺课、偶尔会有迟到早退；课堂下能正确回答问题；课堂交流表现这中等；课堂表现总体一般。偶尔迟到早退；课堂回答问题和相互交流积极性尚可，态度基本端正；课堂总体表现尚可。偶尔缺课或经常迟到早退；课堂回答问题和相互交流积极性较差，态度不端正；课堂总体表现较差。作业25%作业严格按要求并及时完成，正确率90%以上作业按要求并及时完成，正确率80%至90%作业按要求并及时完成，正确率70%至80%作业按要求并及时完成，正确率60%至70%作业未按要求完成，正确率小于60%课内仿真25%仿真严格按实验要求，正确率90%以上，报告书写规范，数据完整且分析到位。仿真严格按实验要求，正确率80%以上，报告书写比较规范，数据完整且分析比较到位。仿真严格按实验要求，正确率70%以上，报告书写基本规范，数据大部分完整且分析较为简单。仿真缺少部分内容，正确率60%以上，报告书写基本规范，数据记录有所缺失且分析比较简单。仿真没有按实验要求全部完成，正确率60%以下，报告书写不规范，数据缺失较多且没有分析。期末考试25%见期末试卷评分标准课程目标2课堂表现20%100%同上同上同上同上同上作业20%同上同上同上同上同上课内仿真30%同上同上同上同上同上期末考试30%见期末试卷评分标准课程目标3课堂表现20%100%同上同上同上同上同上作业30%同上同上同上同上同上课内仿真30%同上同上同上同上同上期末考试20%见期末试卷评分标准课程目标达成度评价方法如下表所示：教学目标考核环节评价方法课