0806333205+自动控制原理+教学大纲+吴京秋课程教学大纲

《自动控制原理》课程教学大纲课程代码:0806333205自动控制原理课程名称:英文名称:Automatic ControlTheroy学分3总学时48讲课学时40实验学时8上机学时适用对象自动化（系统集成）专业先修课程高等数学、积分变换、电路原理、模拟电子技术一课程目标本课程为自动化（系统集成）专业的专业核心课程，目的是使学生理解自动控制的基本理论及其工程应用；掌握自动控制系统数学模型的建立和系统性能分析、设计的方法，培养学生分析和设计自动控制系统的基本能力，以及分析问题、解决问题的能力，为学生学习后续专业课程打下基础学完本课程应达到以下基本目标

1、理解自动控制和自动控制系统的基本概念；掌握自动控制系统的基本控制方式和自动控制系统的性能要求

2、理解控制系统数学模型建立的基本方法掌握微分方程的建立和用拉氏变换解线性微分方程的方法、统传递函数求取方法、动态结构图建立和简化方法以及用MATLAB处理系统数学模型的方法

3、理解时域分析法分析系统性能的原理掌握典型一阶系统、二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求解方法；掌握用劳斯稳定判据判断系统稳定性的方法和求系统的稳态误差及误差系数的方法

4、理解频率分析法分析控制系统性能的原理熟悉典型环节频率特性的求取以及频率特性曲线的绘制；掌握开环系统频率特性曲线的绘制以及根据开环频率特性曲线分析闭环系统性能的方法；掌握用奈氏稳定判据和对数频率判据判断系统稳定性的方法

5、熟悉控制系统性能设计与校正的方法掌握串联超前校正、串联滞后校正装置参数的设计；了解串联滞后一超前校正装置参数的设计；理解控制系统工程设计方法的主要思路

6、熟悉自动控制原理的主要实验方法，掌握实验原理、步骤和常用实验仪器设备、仪表的操作方法及一些基本环节和系统性能分析的运算

二、教学内容、概述（支撑课程目标）11教学要求理解自动控制和自动控制系统的基本概念，了解自动控制系统的分类和自动控制理论的发展历程；掌握自动控制系统的基本控制方式和自动控制系统的性能要求1令自动控制的基本概念和自动控制系统的基本控制方式2自动控制系统的基本结构和分类3自动控制系统的性能要求♦4自动控制理论的发展历程5对控制系统实例的分析◊教学内容自动控制原理的主要研究内容和研究对象、自动控制系统的数学模型支撑课程目标22教学要求理解控制系统微分方程的建立和用拉氏变换解线性微分方程的基本方法；掌握系统传递函数求取方法、动态结构图建立和简化方法以及用MATLAB处理系统数学模型的方法教学内容自动控制系统数学模型建立的基本方法以及数学模型之间的相互转换1◊自动控制系统微分方程的建立步骤和方法，利用拉氏变换求解线性微分方程的基本方法2

⑥控制系统传递函数的概念以及求取系统传递函数的方法3

⑥控制系统动态结构图的建立的方法以及简化系统动态结构图求系统传递函数的方法4反馈控制系统不同传递函数的定义及求取方法5用MATLAB处理系统数学模型的方法、时域分析法支撑课程目标33教学要求理解采用时域法分析控制系统性能的基本思路掌握典型一阶系统、二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求解方法；掌握用劳斯稳定判据判断系统稳定性的方法和求系统的稳态误差及误差系数的方法教学内容时域分析法的基本分析方法1一阶系统的单位阶跃响应、斜坡响应以及性能指标的求取2

⑥典型二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求取3◊根据性能指标的要求确定系统的参数4高阶系统的时域分析方法5♦运用劳斯稳定判据分析系统稳定性的方法6控制系统稳态误差分析以及稳态误差、误差系数的求取7MATLAB用于时域分析的方法、频率特性法支撑课程目标44教学要求理解采用频率法分析控制系统性能的基本思路熟悉典型环节频率特性的求取以及频率特性曲线的绘制；掌握开环系统频率特性曲线的绘制以及根据开环频率特性曲线分析闭环系统性能的方法；掌握用奈氏稳定判据和对数频率判据判断系统稳定性的方法教学内容频率特性的基本概念和频率特性法的基本分析方法1

⑥频率特性的幅相频率特性曲线和对数频率特性曲线表示方法，典型环节和系统的频率特性曲线的绘制2♦根据系统开环幅相频率特性曲线用奈奎斯特稳定判据判断闭环系统稳定性的方法3◊频率特性法分析控制系统性能的方法，系统频域指标的求取4MATLAB用于频域分析的方法、控制系统的校正与设计支撑课程目标55教学要求熟悉控制系统性能设计与校正的方法掌握串联超前校正、串联滞后校正装置参数的设计；了解串联滞后一超前校正装置参数的设计；理解控制系统工程设计方法的主要思路教学内容串联校正和反馈校正的概念，校正装置及其基本设计方法1串联超前校正、串联滞后校正、串联滞后一超前校正的特点及校正方法23PID控制器的特点和性能分析3◊控制系统的工程设计方法、实验环节（支撑课程目标）66教学要求熟悉自动控制原理主要的实验方法，掌握实验原理、步骤和常用实验仪器设备、仪表的操作方法及一些基本环节和系统性能分析的运算教学内容本课程的实践环节安排为课内实验，开设4个实验

（1）典型环节及系统性能的模拟（验证性实验）

（2）系统频率特性的测试（验证性实验）

（3）自动控制系统性能的校正（设计性实验）

（4）计算机仿真控制系统性能分析（综合性实验）

三、各教学环节学时分配表教学单元名称讲课实验习题研讨概述2自动控制系统的数学模型8时域分析法8211频率分析法10211控制系统的校正和设计6411合计34833

四、教学组织与方法本课程采用班级授课的组织形式，采用课堂讲授（板书与多媒体课件结合）、实验操作、习题练习、课堂研讨（结合实验室参观）等教学方法

五、课程考核与成绩评定考核/评价环成绩组成分值（或百分比）考核/评价细则教学目标节促进学生注重平时出勤、作业、课堂提问平时成绩20%知识的学习和积累10%,测验10%具有对实验原理、预习10%、考勤10%、操作步骤和实验仪器设实验成绩20%规程30%、验收结果备的操作方法及实平时成绩实20%、报告30%验分析运算的能力验成绩期末考试全面考核学生对自动控制原理的基本依据期末试卷成绩评分细概念、数学模型建期末成绩60%则立、系统性能分析及校正掌握程度合计100%

六、推荐教材和教学参考书目与文献推荐教材《自动控制原理及其应用》（第3版），黄坚编著，高等教育出版社，2016年参考书目与文献《自动控制原理》（第6版），胡寿松编著，科学出版社，2017年《自动控制原理学习指导及习题解答》，李玉惠、晋帆编著，清华大学出版社,2008o大纲制订人吴京秋大纲审定人程启华教学院长（主任）刘树青制订日期2017年4月10日《自动控制原理》课程实验教学大纲

一、教学目标与基本要求要求对常用主要自动控制原理的实验方法有所了解，并掌握实验原理、步骤和常用实验仪器设备、仪表的操作方法及一些基本环节和系统性能分析的运算，为将来工作打下基础设计性实验充分发挥学生的个性，要求学生选择实验方法和步骤，选用仪器设备，提出实验方案，经指导老师同意后，独立操作完成设计性实验，写出实验报告

二、基本理论与实验技术知识随着现代自动化技术的迅速发展，自动控制技术得到了广泛应用本实验属技术基础实验课，在实验过程中，注意掌握自动控制原理的基本理论、基本知识和基本技能三实验方法特点与基本要求

1、基本操作技能正确使用自动控制原理实验装置，训练学生基本的实验技能，掌握基本的控制系统性能分析方法、实验方法及数据处理的方法验证所学的科学知识、加深和巩固对所学知识的认识和了解

2、设计性实验在已具备实验技能的前提下，根据实验室现有设备情况，完成自动控制系统校正装置的设计由学生自己根据实验室现有元器件确定实验方案，设计实验电路，经指导老师同意后，独立操作完成设计性实验，写出实验报告设计性实验主要培养学生查阅文献、确定实验方法、选择仪器设备等方面的能力

四、主要仪器设备

1、ZK—in型自动控制原理模拟实验系统

2、示波器和计算机

五、实验项目的设置与内容提要序号每组人实验项目内容提要学时类型要求教学目标数通过分析输出测量出典型环节及系典型环节及系统性能响应加深对时1统的单位阶跃响应曲2验证2必做的模拟域分析法的理线解验证频率分析法，测掌握测量系统2系统频率特性的测试量出一阶系统的频率2验证2必做频率特性的一特性曲线般方法设计一个无源校正装掌握系统性能自动控制系统性能的置，对三阶系统的性32设计2必做校正的基本方校正能进行校正，改善系法统的性能运用MATLAB软件掌握计算机仿真控制系统绘制出各种阶次系统MATLAB软42综合1必做性能分析时域响应曲线和频率件对系统性能特性曲线进行分析的方注设计性实验1个，总实验学时为8学时法

六、实验报告要求实验课程需提交实验报告，实验报告应包含

1、实验目的

2、实验原理

3、实验仪器设备

4、实验操作步骤及内容（包括接线图）

5、实验原始记录及波形分析

6、实验小结和思考（包括分析、处理、体会与启示）

七、考核方式与成绩评定考核/评价环分值（或百分成绩组成考核/评价细则教学目标节比）规范教学管理考核学习预习考勤20%考核学生的预习和出勤情况态度掌握实验仪器操作方法考核学生实验过程中的实验技能和操作规程30%及波形参数测试方法操作是否规范预习考勤掌握基本的控制系统性操作规程实能分析方法、实验方法验结果实验实验结果20%考核学生实验结果的准确性及数据处理的方法报告掌握实验报告全面总结实验报告30%对实验进行全面分析总结和分析问题的能力合计100%

八、推荐教材和教学参考书目与文献推荐教材《自动控制原理实验指导书》，赵家林编著，南京工程学院，2011年参考书目与文献《自动控制原理实验》，李秋红编著，国防工业出版社，2007年《自动控制原理实验指导》，景洲编著，西安交通大学出版社，2014年大纲制订人吴京秋大纲审定人程启华教学院长（主任）刘树青制订日期2017年4月10日。