《自动控制原理a》课程教学大纲

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1、《自动控制原理A》课程教学大纲大纲执笔人：李益华大纲审核人：课程编号：0811000425英文名称：PrinciplesofAutomationControlA学分：4总学时64。其中，讲授56学时，实验8学时，上机0学时，实训0学时。适用专业:自动化专业先修课程：高等数学、线性代数、积分变换、电路、电子技术、微机原理与应用等。一、课程性质与教学目的本课程是自动化专业必修的一门重要的专业基础课（主干课程）。它是自动控制技术的基础理论，是一门理论性较强的工程科学。通过本课程的学习，使学生掌握自动控制系统

2、的基本概念、自动控制理论的发展历史，学会建立和简化自动控制系统的数学模型，着重掌握自动控制系统的时域分析法、根轨迹分析法和频率特性分析法，并学习自动控制系统综合与校正的一般方法；学习非线性系统的分析及综合方法。要求会分析和计算有关问题，并能独立完成规定的实验。二、基本要求1、要求建立必要的基本概念：反馈、开环控制、闭环控制、控制器、被控对象；2、能够用理论推导的方法建立电路系统及力学系统的数学模型及典型元部件的传递函数的求取、结构图的绘制，由结构图等效变换求传递函数，由梅森公式求传递函数。3、掌握时域

3、性能指标的定义，用Matlab求高阶系统动态性能指标，劳斯稳定判据及其应用，稳态误差的分析与计算，减小或消除稳态误差的方法。4、掌握根轨迹的概念，根轨迹方程，绘制根轨迹的基本法则，用根轨迹法分析系统。5、频域特性的物理意义，图形表示方法，奈氏判据，稳定裕度，用频率特性建立系统的数学模型6、串联超前校正，串联滞后校正，串联滞后－超前校正7、非线性特性对系统的影响，相平面法及描述函数法。三、重点与难点1、重点内容：（1）常用元部件传递函数的求取及系统传递函数的求取；（2）二阶系统动态性能计算及劳斯判据；（

4、3）由根轨迹分析系统性能；（4）复杂系统稳定裕度的确定；（5）串联滞后——超前校正网络的设计及复合校正方法；（6）奇点及奇线的分析与确定，自激振荡存在性及自振参数的确定。2、难点内容：（1）结构图等效变换及梅森公式的应用；（2扰动作用下减小或消除系统稳态误差的措施；（3）广义根轨迹的分析与应用；（4）多环系统的开环幅相曲线、对数曲线的概略绘制及相应系统传递函数的确定；（5）反馈校正方法及PID参数的设定；（6）相轨迹绘制与分析。四、教学方法理论教学与实验相结合，并且每章的Matlab仿真实验在控制系统

5、仿真课中完成，建议自动控制原理与控制系统仿真课程在同一学期开。采用课堂教学、案例教学相结合的原则等教学方式。五、课程知识单元、知识点及学时分配知识单元知识点讲课序号描述序号描述1自动控制原理概论1课程内容、任务和学习方法22自动控制系统的组成及基本结构3自动控制系统的分类及性能指标2控制系统的数学模型1控制系统的数学模型建立82控制系统传递函数的基本概念与性质3控制系统方框图变换4控制系统信号流图与Mason公式3时域分析法1自动控制系统的性能类别及暂态性能指标；102二阶系统的时域分析3线性定常系统

6、的稳定性分析4参考输入与扰动输入作用下的稳态误差4根轨迹法1根轨迹的概念及绘制根轨迹的依据82绘制根轨迹的基本法则3参数根轨迹和多回路系统根轨迹的绘制方法4正反馈回路的根轨迹5利用根轨迹分析系统的性能5频域分析法1频率特性及频率响应102Nyquist图的绘制方法3Bode图的绘制方法4系统开环频率特性及闭环频率特性5Nyquist图的稳定判据6控制系统的综合与校正1校正的类型及基本控制规律102无源校正装置与有源校正装置的概念3串联超前校正装置的设计4串联滞后校正装置的设5串联超前——滞后校正装置的

7、设计7非线性控制系统分析1非线性控制系统的相平面法82描述函数的概念及典型非线性函数的描述函数法3非线性控制系统的描述函数法合计56六、实验教学条件及内容利用自动控制原理实验室的实验设备进行实验，每个实验2学时1、控制系统暂态时域响应（二阶或二阶以上）的实验。2、控制系统稳定性的实验。3、频率特性分析实验4、控制系统的设计与校正。七、作业要求每次课后布置相应的习题八、考核方式与要求1.知识考核占总成绩的70%，主要采用期末书面考试的方式评定。期末考试采用闭卷考试形式。2.能力考核占总成绩的30%，其中

8、根据作业、质疑、课堂讨论和自由选题报告等能力、素质评定占2%，实验课成绩占10%（按实验态度、操作技能、实验报告进行评定）。九、教材与主要参考书1.推荐教材：[1]李益华主编.《自动控制原理》[M]．湖南大学出版社，2010.82.主要参考书：[1]胡寿松主编.《自动控制原理》[M]．科学出版社，2007.6[2]涂植英等主编.《自动控制原理》[M].重庆大学出版社，2005.9月[3]吴麒主编.《自动控制原理》[M].北京大学出版社，2006.1月