完整版自動(dòng)控制原理教學(xué)大綱

1、?自動(dòng)限制原理?課程教學(xué)大綱(Principles of Automatic Control )一、根本信息課程編號(hào)：02302203課程類別：專業(yè)必修課適用層次：本科適用專業(yè)：自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器開課學(xué)期：第五學(xué)期總學(xué)分：4總學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)考核方式：測(cè)試二、課程教育目標(biāo)自動(dòng)限制原理? 課程是自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門重要的專業(yè)根底課(主干課程).課程的主要任務(wù)是通過本課程的教學(xué),使學(xué)生了解自動(dòng)限制系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及專業(yè)術(shù)語,學(xué)習(xí)并掌握古典限制理論的根本分析、設(shè)計(jì)方法,為后續(xù)的理論課程和專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論根底. 通過課堂教學(xué)環(huán)節(jié)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)根本概念、 基本

2、理論、根本方法的理解和掌握：要求學(xué)生掌握限制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立方法,了解限制系統(tǒng)的根本校正方案,并掌握對(duì)各種限制系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析的根本方法.結(jié)合本課程特點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生抽象思維的水平, 既要善于從個(gè)性中概括出共性,又要從共性出發(fā)深刻了解個(gè)性, 努力學(xué)習(xí)用廣義動(dòng)力學(xué)的方法去抽象與解決實(shí)際問題；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用辯證唯物主義的方法論思考、分析與解決問題的根本水平,鍛煉在需要與可能之間進(jìn)行折衷 的水平；培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)造水平.三、教學(xué)內(nèi)容與要求1.理論課(1) 緒論主要內(nèi)容：自動(dòng)限制的一般概念、分類、開展概況及根本要求.根本要求：了解根本概念：反響、開環(huán)限制、閉環(huán)限制、限制器、被控對(duì)象；要求學(xué)生 能根據(jù)

3、限制系統(tǒng)工作原理圖繪制方塊圖.重點(diǎn)：掌握開環(huán)、閉環(huán)限制的根本概念及根據(jù)工作原理圖繪制方塊圖.(2) 限制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型主要內(nèi)容：限制系統(tǒng)的時(shí)域數(shù)學(xué)模型；限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖與信號(hào)流圖.根本要求：掌握理論推導(dǎo)的方法建立電路系統(tǒng)及力學(xué)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型-微分方程,典型元部件的傳遞函數(shù)的求取, 結(jié)構(gòu)圖的繪制,由結(jié)構(gòu)圖等效變換求傳遞函數(shù),理解由梅森公式求傳遞函數(shù).重點(diǎn)：常用元部件傳遞函數(shù)的求取；系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求取.難點(diǎn)：結(jié)構(gòu)圖等效變換；梅森公式的應(yīng)用.(3) 限制系統(tǒng)的時(shí)域分析法主要內(nèi)容：線性系統(tǒng)的性能指標(biāo)；一階、二階及高階系統(tǒng)的時(shí)域分析；線性系統(tǒng)的穩(wěn)定 性分析及穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算.根本要求：掌握時(shí)域性能指標(biāo)的定

4、義,一階和二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的求取及二階系統(tǒng)性能 改善的方法,了解高階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo),掌握勞斯穩(wěn)定判據(jù)及其應(yīng)用,穩(wěn)態(tài)誤差的分析與計(jì)算,減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的方法.重點(diǎn)：二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能計(jì)算及勞斯判據(jù).難點(diǎn)：擾動(dòng)作用下減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的舉措.(4) 限制系統(tǒng)的根軌跡法主要內(nèi)容：根軌跡的根本概念；根軌跡繪制的根本法那么；系統(tǒng)的性能分析.根本要求：理解根軌跡的概念, 根軌跡方程,掌握繪制根軌跡的根本法那么,并用根軌跡法分析系統(tǒng).重點(diǎn)：由根軌跡分析系統(tǒng)性能.難點(diǎn)：廣義根軌跡的分析與應(yīng)用.(5) 限制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)法主要內(nèi)容：頻率特性,開環(huán)系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)分解和開環(huán)頻率特性曲線的繪制；頻率域穩(wěn)定判據(jù)；穩(wěn)定

5、裕度及閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo).根本要求：掌握頻域特性的物理意義,圖形表示方法,奈氏判據(jù),穩(wěn)定裕度,用頻率特 性建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型.重點(diǎn)：奈氏判據(jù),穩(wěn)定裕度確實(shí)定.難點(diǎn)：系統(tǒng)的開環(huán)幅相曲線、對(duì)數(shù)曲線的概略繪制及相應(yīng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)確實(shí)定.(6) 限制系統(tǒng)的校正主要內(nèi)容：系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校正問題；常用校正裝置及其特性；各種校正方式.根本要求：掌握串聯(lián)超前校正,串聯(lián)滯后校正,串聯(lián)滯后-超前校正,局部反響校正.重點(diǎn)：串聯(lián)超前、串聯(lián)滯后校正網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì).難點(diǎn)：反響校正方法及應(yīng)用.(7) 非線性限制系統(tǒng)主要內(nèi)容：非線性系統(tǒng)的概述及其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的影響；相平面法及描述函數(shù)法.根本要求：掌握非線性特性對(duì)系統(tǒng)的影響,相平面法

6、及描述函數(shù)法.重點(diǎn)：奇點(diǎn)及奇線的分析與確定,自激振蕩存在性及自振參數(shù)確實(shí)定.難點(diǎn)：相軌跡繪制與分析.8離散限制系統(tǒng)主要內(nèi)容：離散系統(tǒng)的根本概念；信號(hào)采樣與保持；Z變換理論；離散系統(tǒng)的 數(shù)學(xué)模型、動(dòng)態(tài)性能分析及穩(wěn)定性分析；離散系統(tǒng)的數(shù)字PID校正.根本要求：掌握信號(hào)的離散化與信號(hào)保持器,Z變換理論,離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立, 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析及穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算,對(duì)離散系統(tǒng)的數(shù)字PID校正.重點(diǎn)：離散系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求取,穩(wěn)定性分析及PID校正方法.難點(diǎn)：離散系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求法及PID參數(shù)的設(shè)定.2.實(shí)驗(yàn)課具體要求參見限制理論仿真與實(shí)驗(yàn)?課程教學(xué)大綱四、作業(yè)、練習(xí)的安排與要求本課程課內(nèi)外時(shí)間比為 1:

7、 1.5.課外練習(xí)主要為做習(xí)題和閱讀、理解教材相應(yīng)的內(nèi)容.作業(yè)量為每次課2學(xué)時(shí)后布置假設(shè)干道習(xí)題.習(xí)題形式有思考、推導(dǎo)、分析、計(jì)算以及一 些初步設(shè)計(jì)應(yīng)用題.五、各局部內(nèi)容學(xué)時(shí)分配早甲主要內(nèi)容各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配備注理論課實(shí)驗(yàn)課習(xí)題課討論課小計(jì)1緒論442限制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型883限制系統(tǒng)的時(shí)域分析法82104限制系統(tǒng)的根軌跡法885限制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)法122146限制系統(tǒng)的校正667非線性限制系統(tǒng)668離散限制系統(tǒng)88合計(jì)60464六、相關(guān)聯(lián)的課程1. 預(yù)修課程復(fù)變函數(shù)與積分變換、模擬電子技術(shù)根底、數(shù)字邏輯.2. 后續(xù)課程計(jì)算機(jī)限制技術(shù)、過程限制工程、現(xiàn)代限制理論、高級(jí)限制策略.七、教材與教學(xué)參考書1. 建議教材自動(dòng)限制原理第二版,徐國凱主編,清華大學(xué)出版社.2. 建議參考書目1 自動(dòng)限制理論,鄒伯敏主編,機(jī)械工業(yè)出版社2現(xiàn)代限制工程, Modern Control Eengineering 第三版美Katsuhiko Ogata 著,盧伯英、于海