《自动控制理论》课程教学大纲

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1、《自动控制理论》课程教学大纲执笔人：王艳编写日期：2012年12月一、课程基本信息1．课程编号：94L119Q2．课程体系/类别：专业类/专业基础课，专业主干课3．学时/学分：64/44．先修课程：微积分、复变函数与积分变换、电路、模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统。5．适用专业：电气工程及其自动化二、课程教学目标及学生应达到的能力本课程是为电气工程及其自动化专业本科生开设的一门专业基础课，也是专业主干课。学生学习完本课程后应该在自动控制系统的基本概念基础上，能够建立控制系统数学模型，掌握并灵活运用时域法、根轨迹法和频率法进行系统分析和系统综合与校正，掌握三

2、种方法各自的特点及其内在联系；掌握线性离散系统的分析与校正方法及非线性控制系统的分析。本课程分理论与实践教学两部分，并融合一体，突出基于控制理论的模拟电路仿真实验和综合知识应用，对学生实施动手实践能力训练与综合解决控制类问题的素质培养。（一）通过理论教学应掌握的知识与方法1．了解自动控制与系统的基本概念、基本要求；建立控制问题的系统观，学会用控制系统的思想理解工程问题；2．掌握控制系统建模与传递函数求取的基本方法；3．掌握系统时域分析与设计方法；4．掌握系统根轨迹分析与设计方法；5．掌握系统频域分析与设计方法；6．掌握线性离散系统的分析与校正方法；7．掌握非线性

3、控制系统的分析与系统改善方法。（二）通过实验教学进行动手实践能力培养1．通过数字仿真软件解算实际控制问题，学会掌握控制系统的计算机仿真分析通过对MATLAB软件的学习，掌握基本的模型变换、典型系统的响应分析等语言，提高解决控制问题的计算与分析能力。2．通过模拟电路仿真实验，提高学生控制电路调试与实现的能力通过控制理论实验装置，学生根据自行设计的控制理论教学实验电路进行模拟电路仿真实验，提高学生的动手实践和理论联系实际的能力。（三）通过整个课程教学设计进行综合素质培养1．根据教学内容，在课堂开展研究性教学，本课程共设计了五个研讨性教学环节，培养学生与人合作和善于交

4、流与表达的能力与探索知识的精神。2．针对重点内容分别设计了综合知识测验和综合知识应用大作业，来培养学生综合应用知识的能力。通过本课程的理论、实践和研究性教学，学生基本具备运用自动控制理论解决实际问题的能力，并能够初步完成今后生产和科研中遇到的基本控制任务。三、课程教学内容和要求序号知识单元（章节）知识点要求推荐学时1自动控制理论概论自动控制系统的概念了解2自动控制的基本方式了解对自动控制系统的基本要求了解2控制系统的数学模型微分方程、传递函数、Matlab软件进行模型变换掌握2动态结构图与变换掌握2梅森公式理解23控制系统的时域分析典型输入信号、时域性能指标、一

5、阶系统分析掌握2二阶系统分析及动态性能指标和改善掌握2高阶系统分析、Matlab软件对系统动态性能分析了解2劳斯判据与应用掌握2稳态误差计算与减小方法掌握44控制系统的根轨迹分析与设计根轨迹及其方程、绘制根轨迹的基本原则掌握2用根轨迹法分析系统、Matlab中根轨迹工具箱掌握2根轨迹法串联校正掌握2参量（广义）根轨迹；根轨迹法并联校正；Matlab中根轨迹工具箱对系统进行辅助分析和计算理解25控制系统的频率特性分析与设计频率特性及其表示方法、典型环节的频率特性掌握2开环频率特性绘制、奈氏判据掌握2相角裕度和幅值裕度、Matlab软件求取系统的频率特性掌握2开环频

6、域性能指标与时域性能的关系以及频率分析法的系统校正了解2系统频率特性法串联校正掌握26非线性控制系统的分析相轨迹、平衡点（奇点）和极限环（奇线）、等倾线法绘制相轨迹；二阶非线性系统相轨迹的绘制方法了解2相平面法分析法掌握2描述函数法分析法、MATLAB软件对非线性系统进行辅助分析和设计掌握2非线性控制系统的设计与改善了解27线性离散系统分析与设计采样定理与应用、零阶保持器和一阶保持器、Z变换理论、脉冲传递函数了解4修正的劳斯判据及其应用、离散系统的动态性能和稳态误差分析掌握4数字控制器的模拟化和数字化的设计方法理解2四、课程教学安排教学方法设计，各个教学环节（主

7、要包括：课堂讲授、网上教学，实验、习题课，作业、课程设计、专题训练等）的安排建议及要求。其中，课堂讲授包括教学方法和手段设计；实验主要包括实验的内容及要求；作业方面主要写明布置习题达到的目的与要求，题量、题型要求等，提倡按照教学的层次设计作业，加大专题研究和研究性、综合性大作业的比例，可限定比例要求。（一）教学方法设计1．教学手段采用多媒体，主要是课堂讲授，发挥多媒体教学的直观性；设计研究性教学环节，引导学生对知识进行应用和探索，提高学生的表达能力和探索知识精神。电气工程学院自动控制理论学习网站,http://ee.bjtu.edu.cn/zikong/home

8、page.html2．课