教学大纲-自控制原理

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1、《自动控制原理》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程名称（中/英文）：自动控制原理/ThePrincipleofAutomaticControl2、课程性质：专业必修课3、周学时/学分：3/34、授课对象：电子信息工程5、使用教材：RichardC.Dorf，《现代控制系统（第11版）》，高等教育出版社，2010年12月二、课程简介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。本课程是电子信息科学与技术类专业的专业选修课，其教学任务是使学生掌握自动控制系统的基本概念和

2、自动控制系统分析、设计(校正)的基本方法，初步学会运用Matlab进行控制系统辅助分析设计，为进一步深造打下必要的理论基础。三、教学目的与基本要求通过本课程的学习，同学应了解控制理论的发展历史，掌握控制理论的基础知识、熟悉控制系统的数学模型，能够应用时域分析、根轨迹法、频域法等分析方法进行控制系统的分析与设计，熟悉控制系统的综合校正和PID算法，了解前馈、比例、串级等复杂控制系统，能够结合简单的控制实例设计反馈控制系统并进行仿真实验。四、主要教学方法课堂讲授、多媒体演示，课堂练习与讨论，控制系统设计作业。五、教学进

3、度表章次题目教学时数第一章概述2学时第二章控制系统的数学模型4学时第三章反馈控制系统的时域分析8学时第四章线性反馈系统的稳定性4学时第五章根轨迹法4学时第六章反馈控制系统的频域分析8学时第七章控制系统的综合设计10学时控制系统仿真实验14学时总计54学时六、考核方式和成绩评定办法1、考核方式：闭卷考，小设计答辩2、成绩评定办法：平时、小设计答辩、期末成绩（理论考核）分别为10%、20%、70%。七、正文第一章概述（教学时数2）教学目的及重点难点：了解控制理论的发展历程，明确控制系统的任务、组成及自动控制的基本概念(

4、被控对象，被控量，给定量，干扰量等)。侧重讲述开环控制和闭环控制的基本原理和特点，闭环（反馈）控制是本章的重要概念。通过示例，建立起系统的基本概念，初步掌握由系统工作原理图画出系统方块图的方法。正确理解对控制系统稳、准、快的要求。第一节控制系统的发展历程第二节控制系统的基本概念第二章控制系统的数学模型（教学时数4）教学目的及重点难点：传递函数的概念、结构图的建立与等效变换、梅逊公式是本章的重点。一般掌握微分方程建立和非线性方程线性化的方法；熟练掌握传递函数的概念、定义、性质及局限性；明确零初始条件的物理含义；明确传

5、递函数与微分方程之间的关系；掌握典型环节的概念；熟悉常用元部件的传递函数，明确系统常用的传递函数形式；学会由系统微分方程建立系统结构图；熟练掌握用拉氏变换方法求解线性常微分方程的方法；熟练掌握利用结构图等效变换和梅逊公式求系统传递函数的方法。第一节动态(微分)方程的建立第二节线性系统的传递函数第三节元部件的传递函数、典型环节第四节结构图的建立及等效变换第五节信号流图，梅逊增益公式第三章反馈控制系统的时域分析（教学时数8）教学目的及重点难点： 一、二阶系统阶跃响应的特点及动态性能与系统参数间的关系等有关概念，有关的计

6、算方法以及时域校正有关的概念、方法是本章的重点。熟悉系统阶跃响应性能指标，了解典型外作用与典型外作用下系统输出之间的关系；明确一阶、二阶系统阶跃响应的特点及一阶、二阶系统动态性能与系统特征参数之间的关系；明确闭环零点、极点分布与系统性能之间的联系；明确附加闭环零点、附加闭环极点对系统性能的影响；正确理解主导极点的概念；了解估算高阶系统动态性能的零点极点法。第一节时域分析与校正的基本概念第二节一阶系统的时间响应及动态性能第三节二阶系统的时间响应及动态性能第四节高阶系统的时间响应及动态性能第四章线性反馈系统的稳定性（教

7、学时数4）教学目的及重点难点：掌握稳定性、稳态误差等有关概念；明确稳定性概念及稳定的充要条件，熟练掌握劳斯稳定判据及其应用方法；明确误差和稳态误差的定义；明确利用终值定理进行计算的限制条件；熟练掌握用终值定理求稳态误差的方法；熟练掌握静态误差系数法及适用的条件、掌握动态误差系数法；明确影响稳态误差的因素，了解减小消除稳态误差的措施。第一节线性系统的稳定性分析第二节线性系统的稳态误差第五章根轨迹法（教学时数4）教学目的及重点难点： 根轨迹的概念、根轨迹方程、常规根轨迹的绘制、系统性能分析以及PID控制器的设计是本章的

8、重点 。明确根轨迹、根轨迹方程的有关概念；熟练掌握绘制根轨迹的方法，能够利用根轨迹定性分析系统性能随参数变化的趋势； 明确参数根轨迹和零度根轨迹的有关概念，掌握其判别、解决问题的要点。第一节根轨迹的基本概念第二节绘制常规根轨迹的基本法则第三节广义根轨迹第四节利用根轨迹定性分析系统性能第五节PID控制器的时域分析第六章反馈控制系统的频域分析（教学时数8）教学目