《自动控制原理》课程教学大纲

《自动控制原理》课程教学大纲

课程代码：B05209

课程名称： 自动控制原理

英文名称： Principle of Automatic Control

课程总学时：48 （其中理论课 36 学时，实验 12 学时） 学 分： 2.5 课程类别： 必修 课程性质：专业基础课

先修课程：高等数学（B12201）、积分变换（B12207）、电路分析（B05201） 面向专业： 电子信息工程 开课单位： 电信工程系

一、课程的性质、地位和任务

自动控制系统在工程和科学技术发展中起着十分重要的作用，《自动控制原理》的研究对象就是自动控制系统。本课程是电子信息工程专业的专业基础课，主要介绍经典控制理论的基本内容，使学生通过学习能掌握闭环控制系统的基本概念及基本的系统分析和校正方法，为后续课程的学习打下基础。

二、课程的教学目标

（一）理论、知识方面

1. 掌握控制理论的基础知识； 2. 熟悉控制系统的数学模型；

3. 能够进行时域分析、跟轨迹法、频率法等分析； 4. 熟悉控制系统的综合校正； 5. 了解非线性控制系统； 6. 了解采样控制系统。 （二）能力、技能方面

本课程以线性定常系统为主，要求学生能熟练地掌握古典控制理论的分析方法，对于采样控制系统及非线性控制系统应有初步的分析能力。

三、课程教学内容与要求

（一）自动控制系统的基本概念（4学时） 1. 教学内容及基本要求 （1）内容

 自动控制和自动控制系统

 自动控制系统的方框图与基本环节  自动控制系统的基本类型 （2）要求

 了解自动控制系统的基本概念。

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 了解对自动控制系统的要求  了解本课程的基本任务

2. 重点、难点

重点：自动控制系统的基本类型 难点：自动控制系统的基本概念

（二）控制系统的数学模型（8学时） （1）内容

 动态微分方程的建立  系统动态结构图

 结构图的等效变换及系统传递函数 （2）要求

 熟悉动态微分方程的建立过程

 能够进行结构图的等效变换及系统传递函数 2. 重点、难点 重点：系统传递函数 难点：系统传递函数

（三）时序分析法（6学时）

1. 教学内容及基本要求 （1）内容

 典型输入信号和时域性能指标  控制系统的稳定性分析  控制系统的暂态响应分析  控制系统的稳态误差分析 （2）要求

 能够进行控制系统的稳定性分析  能够进行控制系统的暂态响应分析  能够进行控制系统的稳态误差分析 2. 重点、难点

重点：控制系统的稳态误差分析 难点：控制系统的稳定性分析

（四）根轨迹法（4学时）

1. 教学内容及基本要求 （1）内容

 根轨迹法的基本概念及绘制条件  绘制根轨迹法的基本规则  参量根轨迹的绘制

 用根轨迹法分析自动控制系统  根轨迹法的改造 （2）要求

 熟悉根轨迹法编制的方法和技巧  掌握基础的概念和用法

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2. 重点、难点

重点：根轨迹法的改造 难点：根轨迹绘制

（五）频率法（4学时）

1. 教学内容及基本要求 （1）内容

 频率特性

 频率特性的极坐标图  奈奎斯特稳定性判断  系统稳定的性能指标  频率特性的对数坐标图  系统的图分析

 二阶系统的频率特性与š关系  闭环幅品特性 （2）要求

掌握频率特性的定义能够在频率的范围内分析系统的性能。2. 重点、难点

重点：用频率法进行系统分析 难点：用频率法进行系统分析

（六）控制系统的综合校正（6学时） 1. 教学内容及基本要求 （1）内容

 常用校正装置及其特性  用根诡计法进行串联校正  用频率法金星串连校正  按希望模型金星串联校正  局部反馈校正  复合校正 （2）要求

 掌握串联校正的根轨迹法及频率法  了接局部反馈校正和复合校正 2. 重点、难点 重点：串行校正 难点：复合校正

（七）非线性控制系统（4学时）

1. 教学内容及基本要求 （1）内容

 典型非线性控制系统特性及其对系统性能的影响  描述函数法

 用描述函数法研究非线性控制系统

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（2）要求

 了解描述函数法

 掌握非线性控制系统的定义 2. 重点、难点

重点：描述函数法 难点：描述函数法

（八）采样控制系统（4学时）

1. 教学内容及基本要求 （1）内容

 采样过程与采样定理  z变换

 采样控制系统的数学模型  采样控制系统的时域分析 （2）要求

 掌握采样控制系统的基本概念  了解采样的过程

 理解采样控制系统的数学模型  能进行采样控制系统的时域分析 2. 重点、难点

重点：采样控制系统的数学模型 难点：采样控制系统的数学模型

四、实践教学内容与要求

共开设6个实验 序 号 1 2 3 4 5 6

实验项目名称 控制系统典型环节的模拟 二阶系统的瞬态响应分析 三阶系统的瞬态响应及稳定性分析 控制系统的动态校正 线性系统频率特性的测试 信号的采样与恢复 基本目标 掌握用运放组成控制系统典型环节的模拟电路 熟悉二阶模拟系统的组成 熟悉三阶系统的模拟电路图 掌握工程中常用的二阶系统和三阶系统的工程设计方法 握用李沙育图形法测试线性系统的频率特性 掌握电信号的采样和恢复的实验电路 时数 2 2 2 2 2 2 实验 类型 验证 验证 验证 验证 综合 综合 五、学时分配

序号 1 2 3 4

教学内容 自动控制系统的基本概念 控制系统的数学模型 时域分析法 根轨迹法 讲课 2 6 6 4 习题课 2 实验 4 2 2 合计 4

5 6 7 8 频率法 控制系统的综合校正 非线性控制系统 采样控制系统 总 计 4 6 4 4 36 2 2 2 12 48 六、大纲说明

1．本课程理论总学时为48学时，为保证基本的教学质量，应当严格要求学生做好一定数量的习题，建议讲课占85％左右，习题课等占15％左右。

2．在教学过程中，逐步推行多媒体教学；不断进行教学方式方法的探索，重视培养学生的自学能力。 3．考核方式和成绩评定 ：本课程的总成绩由理论考试成绩、平时作业与实验课成绩3部分组成，按百分制计。其中：理论考试成绩占：70%（理论考试成绩通过期末闭卷考试方式评定），平时作业成绩占：10%（按每次作业完成情况评定）。实验课成绩占：20% (依实验课表现与实验报告情况评定)。

理论考试为闭卷笔试，120分钟 ，满分100分，统考 ，流水作业评分。

4．对外语的要求：在讲授过程中，给出各章节主要专业名词的英语单词，通过本门课程的学习，学生可接触到150个左右专业名词的英语单词。

七、推荐教材与参考书目

[1]胡寿松，《自动控制原理》．科学出版社，2001 [2]戴忠达，《自动控制理论基础》．清华大学出版社，1991 [3]吴 麒，《自动控制原理》．清华大学出版社，1990 [4]黄家英，《自动控制原理》．东南大学出版社，1991

执 笔： 审 阅：××× 审 批：×××

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