自动控制原理电子教案

自动控制原理电子教案一、课程概述1.课程名称：自动控制原理2.课程性质：专业基础课3.课程目标使学生掌握自动控制的基本概念、基本原理和基本方法。培养学生分析和设计自动控制系统的能力。为后续专业课程的学习和从事相关工程技术工作奠定基础。4.课程内容自动控制的基本概念控制系统的数学模型线性系统的时域分析线性系统的根轨迹法线性系统的频域分析线性系统的校正方法非线性系统分析离散控制系统二、教学方法1.讲授法：系统讲解课程的基本概念、原理和方法。2.案例教学法：通过实际案例分析，加深学生对知识的理解和应用能力。3.实验教学法：安排实验课程，让学生亲自动手实践，提高学生的动手能力和解决问题的能力。4.讨论法：组织课堂讨论，鼓励学生积极思考，培养学生的创新思维和团队协作能力。三、教学进度安排第一章自动控制的基本概念1.教学目标了解自动控制的定义、任务和基本方式。掌握反馈控制的基本原理。熟悉自动控制系统的组成和分类。2.教学重难点重点：反馈控制原理、自动控制系统的组成。难点：反馈控制原理的理解。3.教学方法：讲授法、案例教学法4.教学内容自动控制的定义和任务自动控制的基本方式反馈控制原理自动控制系统的组成自动控制系统的分类5.作业布置：课后习题11、12、13第二章控制系统的数学模型1.教学目标掌握控制系统微分方程的建立方法。理解传递函数的概念，掌握传递函数的求法。熟悉典型环节的传递函数。掌握系统结构图的绘制和化简方法。2.教学重难点重点：传递函数的概念和求法、系统结构图的化简。难点：控制系统微分方程的建立、系统结构图的化简。3.教学方法：讲授法、案例教学法4.教学内容控制系统的微分方程传递函数典型环节的传递函数系统结构图系统结构图的化简5.作业布置：课后习题21、22、23、24第三章线性系统的时域分析1.教学目标掌握一阶系统和二阶系统的时域响应特性。理解系统性能指标的定义和计算方法。掌握稳态误差的计算方法。2.教学重难点重点：一阶系统和二阶系统的时域响应特性、系统性能指标的计算、稳态误差的计算。难点：二阶系统时域响应特性的分析、稳态误差的计算。3.教学方法：讲授法、案例教学法4.教学内容一阶系统的时域响应二阶系统的时域响应系统性能指标稳态误差5.作业布置：课后习题31、32、33、34、35第四章线性系统的根轨迹法1.教学目标理解根轨迹的概念和绘制规则。掌握根轨迹的绘制方法。利用根轨迹分析系统性能。2.教学重难点重点：根轨迹的绘制规则、根轨迹的绘制方法、利用根轨迹分析系统性能。难点：根轨迹绘制规则的理解和应用、利用根轨迹分析系统性能。3.教学方法：讲授法、案例教学法4.教学内容根轨迹的基本概念根轨迹的绘制规则根轨迹的绘制方法利用根轨迹分析系统性能5.作业布置：课后习题41、42、43、44、45第五章线性系统的频域分析1.教学目标理解频率特性的概念。掌握典型环节的频率特性。掌握系统频率特性的绘制方法。利用频率特性分析系统性能。2.教学重难点重点：频率特性的概念、典型环节的频率特性、系统频率特性的绘制方法、利用频率特性分析系统性能。难点：频率特性的概念、利用频率特性分析系统性能。3.教学方法：讲授法、案例教学法4.教学内容频率特性的基本概念典型环节的频率特性系统频率特性的绘制方法利用频率特性分析系统性能5.作业布置：课后习题51、52、53、54、55第六章线性系统的校正方法1.教学目标理解校正的概念和校正的目的。掌握串联校正、反馈校正和复合校正的原理和方法。2.教学重难点重点：校正的概念、串联校正的原理和方法、反馈校正的原理和方法、复合校正的原理和方法。难点：串联校正的设计、反馈校正的设计、复合校正的设计。3.教学方法：讲授法、案例教学法4.教学内容校正的基本概念串联校正反馈校正复合校正5.作业布置：课后习题61、62、63、64、65第七章非线性系统分析1.教学目标了解非线性系统的特点。掌握描述函数法的基本原理和应用。理解相平面法的基本概念和应用。2.教学重难点重点：描述函数法的基本原理和应用、相平面法的基本概念和应用。难点：描述函数法的应用、相平面法的应用。3.教学方法：讲授法、案例教学法4.教学内容非线性系统的特点描述函数法相平面法5.作业布置：课后习题71、72、73、74、75第八章离散控制系统1.教学目标了解离散控制系统的基本概念和组成。掌握z变换的定义、性质和应用。掌握离散系统的数学模型和分析方法。2.教学重难点重点：z变换的定义、性质和应用、离散系统的数学模型和分析方法。难点：z变换的应用、离散系统的分析方法。3.教学方法：讲授法、案例教学法4.教学内容离散控制系统的基本概念z变换离散系统的数学模型离散系统的分析方法5.作业布置：课后习题81、82、83、84、85四、实验教学安排实验一控制系统的数学模型1.实验目的掌握控制系统微分方程的建立方法。掌握传递函数的求法。熟悉典型环节的传递函数。掌握系统结构图的绘制和化简方法。2.实验内容建立某一控制系统的微分方程。求该系统的传递函数。绘制该系统的结构图并化简。3.实验步骤根据系统的工作原理，建立系统的微分方程。对微分方程进行拉氏变换，得到系统的传递函数。根据传递函数绘制系统的结构图。利用结构图化简规则对系统结构图进行化简。4.实验报告要求实验目的实验原理实验步骤实验数据及结果分析实验结论实验二线性系统的时域分析1.实验目的掌握一阶系统和二阶系统的时域响应特性。理解系统性能指标的定义和计算方法。掌握稳态误差的计算方法。2.实验内容搭建一阶系统和二阶系统的实验电路。测量一阶系统和二阶系统的时域响应。计算系统的性能指标和稳态误差。3.实验步骤根据实验要求搭建一阶系统和二阶系统的实验电路。给系统输入单位阶跃信号，测量系统的输出响应。利用测量数据计算系统的性能指标和稳态误差。4.实验报告要求实验目的实验原理实验步骤实验数据及结果分析实验结论实验三线性系统的根轨迹法1.实验目的理解根轨迹的概念和绘制规则。掌握根轨迹的绘制方法。利用根轨迹分析系统性能。2.实验内容给定系统的开环传递函数，绘制系统的根轨迹。分析根轨迹与系统性能的关系。3.实验步骤根据给定的开环传递函数，确定系统的特征方程。利用根轨迹绘制规则绘制系统的根轨迹。分析根轨迹与系统性能的关系，如稳定性、动态性能等。4.实验报告要求实验目的实验原理实验步骤实验数据及结果分析实验结论实验四线性系统的频域分析1.实验目的理解频率特性的概念。掌握典型环节的频率特性。掌握系统频率特性的绘制方法。利用频率特性分析系统性能。2.实验内容给定系统的传递函数，绘制系统的频率特性曲线。分析系统的频率特性与系统性能的关系。3.实验步骤根据给定的传递函数，利用频率特性的定义计算系统的频率特性。利用绘图软件绘制系统的频率特性曲线，如伯德图、奈奎斯特图等。分析系统的频率特性与系统性能的关系，如稳定性、动态性能等。4.实验报告要求实验目的实验原理实验步骤实验数据及结果分析实验结论实验五线性系统的校正方法1.实验目的理解校正的概念和校正的目的。掌握串联校正、反馈校正和复合校正的原理和方法。2.实验内容设计并实现一种线性系统的校正方案。比较校正前后系统的性能。3.实验步骤根据系统的性能要求，设计一种校正方案，如串联校正、反馈校正或复合校正。搭建校正前后系统的实验电路。给系统输入相同的信号，测量校正前后系统的输出响应。比较校正前后系统的性能指标，如超调量、调节时间等。4.实验报告要求实验目的实验原理实验步骤实验数据及结果分析实验结论实验六非线性系统分析1.实验目的了解非线性系统的特点。掌握描述函数法的基本原理和应用。理解相平面法的基本概念和应用。2.实验内容给定一个非线性系统，用描述函数法分析系统的稳定性。用相平面法分析系统的运动状态。3.实验步骤根据给定的非线性系统，确定系统的描述函数。利用描述函数法分析系统的稳定性，如判断系统是否存在自持振荡等。确定系统的相轨迹方程，绘制相平面图。分析系统的运动状态，如平衡点的稳定性等。4.实验报告要求实验目的实验原理实验步骤实验数据及结果分析实验结论实验七离散控制系统1.实验目的了解离散控制系统的基本概念和组成。掌握z变换的定义、性质和应用。掌握离散系统的数学模型和分析方法。2.实验内容给定一个离散控制系统，求系统的z传递函数。用z变换法分析系统的稳定性和动态性能。3.实验步骤根据离散控制系统的结构和输入输出关系，确定系统的差分方程。对差分方程进行z变换，得到系统的z传递函数。利用z变换法分析系统的稳定性，如判断系统是否稳定等。分析系统的动态性能，如计算系统的脉冲响应、阶跃响应等。4.实验报告要求实验目的实验原理实验步骤实验数据及结果分析实验结论五、考核方式1.平时成绩（30%）出勤情况（10%）：全勤得10分，缺勤一次扣2分，迟到、早退一次扣1分。作业完成情况（10%）：按时完成作业且质量较高得10分，未按时完成作业或作业质量较差酌情扣分。课堂表现（10%）：积极参与课堂讨论、回答问题正确得10分，否则酌情扣分。2.实验成绩（30%）实验报告质量（20%）：实验报告内容完整、数据准确、分析合理