《自动控制原理》电子教案

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1、河南大学物理与电子学院教案2010～2011学年第一学期课程名称自动控制原理系(室)测控系授课班级专业2008级测控技术与仪器主讲教师高伟职称助教使用教材自动控制原理简明教程河南大学物理与电子学院2010年9月《自动控制原理》电子教案自动控制原理电子教案《自动控制原理》电子教案《自动控制原理》课程教学大纲课程编号：课程名称：自动控制原理英文名称：AutomaticControlTheory课程类型:：专业基础必修课总学时：64讲课学时：56上机学时：8学时：64学分：4适用对象：电气工程及其自动化专业（电力系统及自动化、电力系统继电保

2、护、电网监控技术、供用电技术专业方向）先修课程：高等数学、大学物理、积分变换、电路、数字电子技术、模拟电子技术一、课程性质、目的和任务本课程为电气工程及其自动化专业的主要专业基础课程之一，目的是使学生掌握负反馈控制原理、控制系统数学模型的建立和系统性能分析、设计的基本方法，培养学生分析和设计自动控制系统性能的基本能力并能满足其它后续专业课程对自动控制理论知识的需要。二、教学基本要求本课程采用时域法、根轨迹法和频率特性法对自动控制系统的性能进行分析和设计，学完本课程应达到以下基本要求。1．掌握负反馈控制原理掌握负反馈控制原理，能够分析负

3、反馈控制系统的调节过程并画出相应的控制系统方框图。了解控制系统的基本构成和分类。2．熟悉建立控制系统数学模型的方法熟悉用拉氏变换法求解线性系统微分方程的基本方法。掌握控制系统传递函数、动态结构图建立和简化方法。3．熟悉运用时域分析法分析系统性能的方法掌握典型二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求取。掌握用劳斯代数稳定判据判断系统的稳定性的方法。掌握求系统的稳态误差及误差系数的方法。4．熟悉用根轨迹分析法分析控制系统性能的方法掌握根据系统开环传递函数的零、极点分布绘制闭环系统根轨迹图的基本方法。根据根轨迹图分析控制系统的性能。了解开环零

4、、极点对系统性能的影响。5．熟悉频率分析法分析控制系统性能的方法熟悉典型环节频率特性的求取以及频率特性曲线，掌握系统开环对数频率特性曲线、极坐标曲线绘制的基本方法。了解根据开环对数频率特性曲线分析闭环系统性能的方法。熟悉用奈奎斯特稳定判据判断系1《自动控制原理》电子教案统稳定性的方法。掌握稳定裕度的计算方法。6．熟悉控制系统校正的方法了解串联超前校正、串联滞后校正的校正装置设计的基本原理和方法。7．熟悉非线性控制系统的分析方法了解非线性控制系统的特点和常见非线性特性。熟悉非线性控制系统的描述函数法。三、教学内容及要求（一）自动控制系统

5、的基本概念了解自动控制理论的主要任务以及研究对象，掌握负反馈控制原理并分析控制系统的自动控制过程，熟悉自动控制系统的基本构成并能绘制控制系统方框图，了解自动控制系统的分类方法和基本要求。主要内容1．自动控制与自动控制系统2．负反馈调节原理3．自动控制系统的分类3．对控制系统的性能要求4．自动控制理论发展简史（二）自动控制系统的数学模型熟悉系统微分方程的建立，拉氏变换及其应用。掌握系统传递函数的定义及求取，系统动态结构图的建立及其简化以及系统不同传递函数的定义及求取。1．控制系统微分方程的建立2．非线性数学模型的线性化3．控制系统的传递

6、函数4．典型环节的传递函数5．控制的动态结构图及变换6．信号流图及梅逊公式7．反馈控制系统的传递函数（三）自动控制系统的时域分析法熟悉控制系统的时域指标，一阶系统的单位阶跃响应、斜坡响应以及性能指标的求取。掌握典型二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求取。掌握劳斯稳定判据分析系统的稳定性方法。熟悉控制系统稳态误差分析以及稳态误差、误差系数的求取。1．控制系统性能指标的定义2．一阶系统性能分析3．二阶系统性能分析4．欠阻尼二阶系统的时域分析和指标计算5．高阶系统的时域分析、闭环主导极点和高阶系统的降阶2《自动控制原理》电子教案6．控制系

7、统的稳定性分析7．控制系统的稳态误差分析和改进措施8．同步发电机励磁调节（选讲）（四）根轨迹分析法了解根轨迹的基本概念，熟悉根轨迹的绘制规则，掌握最小相位系统的根轨迹图绘制，了解非最小相位系统根轨迹图的绘制。运用根轨迹法分析系统的暂态特性。1．根轨迹的基本概念（根轨迹、根轨迹方程）02．绘制180根轨迹的基本法则03．绘制0根轨迹的基本法则4．广义根轨迹5．非最小相位系统的根轨迹6．用根轨迹法分析系统性能（五）频率法了解频率特性的基本概念，频率特性的几何表示方法，熟悉典型环节的对数频率特性曲线（Bode图）绘制和极坐标曲线（Nyqui

8、st曲线），掌握系统开环对数频率特性曲线的绘制，了解系统开环极坐标曲线绘制的一般方法，熟悉开环对数频率特性低频段、中频段、高频段的特征，学会运用奈奎斯特稳定判据判断闭环系统的稳定性，掌握系统稳定裕度的基本概念和计算方法，