自動(dòng)控制原理考試重點(diǎn)(北京交通大學(xué))

1、教學(xué)日歷2006 2007學(xué)年 第1學(xué)期課程名稱： 控制理論I 任課教師：蔣大明/苗宇 教師所在單位：自控總學(xué)時(shí)：64課堂教學(xué)學(xué)時(shí)：58周學(xué)時(shí)：4共16周教材與主要參考資料自動(dòng)控制原理蔣大明戴勝華編著清華大學(xué)交逋大學(xué)自動(dòng)控制原理胡壽松 主編 國(guó)防工業(yè)上課時(shí)問(wèn)計(jì)劃教學(xué)內(nèi)容備注授課內(nèi)容授課方式作業(yè)（實(shí)驗(yàn)）弟1周周22節(jié)1緒論：介紹自動(dòng)控制理論的起源與開(kāi)展；2第一章：自動(dòng)控制的一般概念；介紹自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念、組成、分類、舉例、性能指標(biāo)。課堂講授1-3第1周周51節(jié)第二章模型2. 1模型的定義和分類；2 . 2 , 3 , 4 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型之一一一微分方程的建立；介紹微分方程模型的建立與用拉氏

2、變換求解。課堂講授2-1 ,補(bǔ)充題1周2. 5 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型之二一一傳遞函數(shù)第22的概念與建立課堂講2-4 b 周2介紹傳遞函數(shù)的定義、含義；典型元部件的傳遞授補(bǔ)充題1 , 2節(jié)函數(shù)；建立；系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法。周2. 6 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型之三一一動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)第25圖與化簡(jiǎn)；課堂講2-8 ,補(bǔ)充題本章的重周1介紹動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立與化簡(jiǎn)方式。舉例說(shuō)明并授1 , 2點(diǎn)內(nèi)容，節(jié)做1-2道課堂練習(xí)周接上節(jié)介紹動(dòng)態(tài)圖的化簡(jiǎn)；第322 . 7自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：介紹系統(tǒng)的課堂講2-13 , 2-14 ,周2四個(gè)閉環(huán)傳遞函數(shù)，做第二章小結(jié)并課堂測(cè)驗(yàn)與授補(bǔ)充題1節(jié)講解第3周第三章：自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析

3、課堂講3-1周授53. 1控制系統(tǒng)的典型響應(yīng)與性能指標(biāo)；3-213 . 2 一階系統(tǒng)分析：重點(diǎn)是階躍響應(yīng)的分析。節(jié)周3 . 3二階系統(tǒng)分析：課堂講3-4 , 3-7第4周22節(jié)重點(diǎn)介紹二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線與阻尼比的關(guān)系與欠阻尼系統(tǒng)的性能指標(biāo)。授討論重點(diǎn)一3-5周接二階系統(tǒng)分析：二階系統(tǒng)的脈沖、斜坡響應(yīng)課堂講3-6第45分析；授3-10周1改善二階系統(tǒng)響應(yīng)特性的措施。節(jié)3 . 4高階系統(tǒng)分析：介紹高階系統(tǒng)性能指標(biāo)與零、極點(diǎn)之間的關(guān)系周3 . 6穩(wěn)定性與代數(shù)判據(jù)：3-11 , 3-13丹第52介紹穩(wěn)定性的概念與穩(wěn)定判據(jù)。課堂講重點(diǎn)二周2授節(jié)第5周3 . 7穩(wěn)態(tài)誤差分析：3-17周5介紹穩(wěn)態(tài)誤差定

4、義，穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算、系統(tǒng)型別、課堂講3-19重點(diǎn)三1誤差系數(shù)等授節(jié)周3-24第62第三章小結(jié)匕習(xí)題課課堂練3-25周2習(xí)與講補(bǔ)1節(jié)解第四章根軌跡法4-1周第6周514.1根軌跡的定義4.2繪制根軌跡的根本條件和根本規(guī)那么課堂講授4-24-3節(jié)介紹根軌跡的定義，根軌跡方程與繪制根軌跡的規(guī)那么周接4.2繪制根軌跡的8條原那么與應(yīng)用.4-6丹第7周2舉例說(shuō)明繪制根軌跡的原那么與方法；4.3特殊根軌跡.課堂講授4-74-11重點(diǎn)2介紹正反應(yīng)與參數(shù)根軌跡.與討論節(jié)第7周周4.4.系統(tǒng)閉環(huán)零極點(diǎn)與階躍響應(yīng)的關(guān)系4-125講述閉環(huán)零極點(diǎn)對(duì)階躍響應(yīng)的影響；主導(dǎo)極點(diǎn)與利用主導(dǎo)極點(diǎn)估算系統(tǒng)的性能課堂講授4-144

5、-151節(jié)周4.5開(kāi)環(huán)零、極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響4-192第四章小結(jié)與測(cè)驗(yàn)課堂講4-22第8授與測(cè)周2驗(yàn)節(jié)周第五章頻率法5-155.1頻率特性.5-3第8周介紹頻率響應(yīng)與頻率特性的概念課堂講5-51授5.2典型環(huán)節(jié)的頻率特性節(jié)周接5.2典型環(huán)節(jié)的頻率特性5-10第925.3系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性的繪制.課堂講5-11重點(diǎn)周2授介紹系統(tǒng)余金斯特曲線與波特圖的念制節(jié)周課堂講5-12第95習(xí)題課授5-13周1與討論5-15節(jié)周5.4用頻率法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性5-18第2重點(diǎn)講述奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)課堂講5-19重點(diǎn)102授周節(jié)周接5.4控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性5-20弟5講述幅值裕度和相角裕度課堂講5-22101授周5

6、.5開(kāi)環(huán)頻率特性與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的關(guān)系節(jié)周第五章小結(jié)匕習(xí)題課習(xí)題與補(bǔ)1第211講解補(bǔ)2周2節(jié)弟周第六章控制系統(tǒng)的校正6-11156. 1控制系統(tǒng)校正的概念課堂講6-2周16. 2串聯(lián)校正授節(jié)周接6 . 2用頻率法設(shè)計(jì)校正超前、滯后、超前6-5弟2滯后校正系統(tǒng)課堂講6-7重點(diǎn)12周26. 3反應(yīng)校正授節(jié)反應(yīng)校正的原理與應(yīng)用周6. 4前饋校正6-8第5前饋校正原理與應(yīng)用課堂講6-12121授周6-13節(jié)周6. 5根軌跡法設(shè)計(jì)校正系統(tǒng)與舉例6-14弟2第六章課堂測(cè)驗(yàn)與講解課堂講6-1513周2授節(jié)周第七章采樣系統(tǒng)分析7-2第57. 1采樣系統(tǒng)7-313周17 . 2采樣過(guò)程與采樣定理課堂講節(jié)授7 .

7、3信號(hào)保持與零階保持器7.4Z變換理論周7.4Z變換理論7-5弟27. 5脈沖傳遞函數(shù)課堂講7-7重點(diǎn)14周2介紹脈沖傳遞函數(shù)的定義與系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞授節(jié)函數(shù)的建立周7. 6采樣系統(tǒng)分析7-8第514采樣系統(tǒng)穩(wěn)定性分析課堂講7-9周1與根軌跡法與頻率法在米樣系統(tǒng)中的應(yīng)用授7-10節(jié)周弟215實(shí)驗(yàn)一二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告周2節(jié)周第515實(shí)驗(yàn)二系統(tǒng)頻率特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告周1節(jié)弟16周周22節(jié)實(shí)驗(yàn)三控制系統(tǒng)的校正實(shí)驗(yàn)報(bào)告第16周周51節(jié)習(xí)題課控制理論I課程教學(xué)大綱Control Theory I課程編號(hào):1000191適用專業(yè)：自動(dòng)化學(xué)時(shí)數(shù)：64 學(xué)分?jǐn)?shù)：4執(zhí)筆者：蔣大明 編寫日期：1999年6月、

8、課程的性質(zhì)和目的DOC本課程是自動(dòng)化專業(yè)的主要專業(yè)根底課和骨干課本課程的學(xué)習(xí)目的在于使學(xué)生掌握經(jīng)典控制理論的根本概念，根本原理和根本方法。要求學(xué)生在結(jié)實(shí)掌握控制理論根本概念的根底上,具備對(duì)簡(jiǎn)單系統(tǒng)進(jìn)展定性分析、 定量估算和動(dòng)態(tài)仿真的能力，為專業(yè)課學(xué)習(xí)和參加控制工程實(shí)踐打下必要的根底。K BT2 2 R二、課程教學(xué)內(nèi)容第一章 控制系統(tǒng)的一般概念（4學(xué)時(shí)）掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念，重點(diǎn)是開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制的概念，理解對(duì)控制性能的根本要求，了解各種典型控制系統(tǒng)的工作原理與控制理論的開(kāi)展過(guò)程。本章知識(shí)點(diǎn)為：自動(dòng)控制的定義，開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制，控制系統(tǒng)舉例，控制系統(tǒng)的組成與對(duì)控制系統(tǒng)的根本要求，控制理

9、論的開(kāi)展。第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（6學(xué)時(shí)）掌握控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的根本概念，了解微分方程一般建立方法，理解傳遞 函數(shù)的定義和性質(zhì)，掌握動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立和化簡(jiǎn)規(guī)那么。本章知識(shí)點(diǎn)為：傳遞函數(shù)的定義和性質(zhì)，典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立，動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的化簡(jiǎn)，自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。第三章 時(shí)域分析法（13學(xué)時(shí)）了解和掌握經(jīng)典控制理論最根本的方法之一時(shí)域分析法，能夠用該方法分析控制系統(tǒng)的各種控制性能（包括穩(wěn)定性，快速性和穩(wěn)態(tài)精度）。本章知識(shí)點(diǎn)為：典型控制過(guò)程與性能指標(biāo)，一階系統(tǒng)分析，二階系統(tǒng)分析，穩(wěn)定性與代數(shù)判據(jù)，穩(wěn)態(tài)誤差分析。為進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的理解，安排實(shí)驗(yàn)一次：控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性

10、分析。第四章根軌跡法（11學(xué)時(shí)） 本章要求掌握各種類型系統(tǒng)的根軌跡的繪制方法，并能通過(guò)根軌跡圖來(lái)分析控制系統(tǒng)的控制性能。了解各種特殊根軌跡的繪制方法。本章知識(shí)點(diǎn)為：根軌跡的根本概念與根軌跡方程，繪制根軌跡的根本法那么特殊根軌跡，系統(tǒng)閉環(huán)零極點(diǎn)分布與階躍響應(yīng)的關(guān)系，開(kāi)環(huán)零極點(diǎn)的變化對(duì)根軌跡的影響。第五章頻率法11學(xué)時(shí)要求掌握各種系統(tǒng)和環(huán)節(jié)的幅相頻率特性和對(duì)數(shù)頻率特性的畫法，并能通過(guò)頻率特性分析控制系統(tǒng)的控制性能。本章知識(shí)點(diǎn)為：典型環(huán)節(jié)的頻率特性，系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性，乃奎斯特穩(wěn)定判據(jù)與對(duì)數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，穩(wěn)定裕度與計(jì)算，系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性。第六章 控制系統(tǒng)的校正11學(xué)時(shí)在對(duì)控制系統(tǒng)的控制性能進(jìn)展分析的根底上

11、，對(duì)控制性能的改良就涉與到系統(tǒng)的校正。要求在建立控制系統(tǒng)校正的一般概念的根底上，對(duì)串聯(lián)校正，反應(yīng)校正，前置校正 有較為全面的理解。掌握頻率法校正和根軌跡法校正的一般方法。本章知識(shí)點(diǎn)為：控制系統(tǒng)校正的概念，串聯(lián)校正，反應(yīng)校正，前置校正，根軌 跡法在校正中的應(yīng)用。本章安排實(shí)驗(yàn)：控制系統(tǒng)的校正。第七章 采樣控制系統(tǒng)8學(xué)時(shí)要求理解和掌握采樣控制系統(tǒng)的根本概念，采樣定理，采樣信號(hào)的復(fù)現(xiàn)，脈沖 傳遞函數(shù)，了解采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性，穩(wěn)態(tài)誤差與瞬態(tài)分析等內(nèi)容。本章知識(shí)點(diǎn)為：采樣控制的根本概念，采樣過(guò)程和采樣定理，采樣信號(hào)的復(fù)現(xiàn)，Z變換，脈沖傳遞函數(shù)，采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，采樣系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，采樣系統(tǒng)的瞬態(tài)分 析。

12、三、課程教學(xué)的根本要求本課程是自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)根底課程，理論性較強(qiáng)，是本專業(yè)的理論根底課程。在教學(xué)方法上，采用課堂講授，課后自學(xué)，課堂討論等教學(xué)形式。（一）課堂講授本課程屬根底理論課程，涉與到較多的數(shù)學(xué)知識(shí)，在講述的過(guò)程中教師應(yīng)盡量聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，注重物理意義，不要陷入到繁復(fù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)之中。 在教學(xué)中要求同學(xué)重點(diǎn)掌握時(shí)域、復(fù)域、頻域的根本概念、根本方法和根本規(guī)律，要著重培養(yǎng)學(xué)生定性分析、定量估算和模擬實(shí)驗(yàn)研究的能力，在課程內(nèi)容方面既要保持理論的系統(tǒng)性，又要注意聯(lián)系工程實(shí)際，并且重視技術(shù)科學(xué)的一般方法學(xué)的培養(yǎng)。二課后自學(xué)為了培養(yǎng)學(xué)生整理歸納，綜合分析和處理問(wèn)題的能力，每章都安排一局部?jī)?nèi)容，課上

13、教師只給出自學(xué)提綱，不作詳細(xì)講解，課后學(xué)生自學(xué)。三課堂討論課堂討論的目的是活躍學(xué)習(xí)氣氛，開(kāi)拓思路，。教師應(yīng)認(rèn)真組織，安排重點(diǎn)發(fā)言，充分調(diào)動(dòng)每一名同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性，做好總結(jié)。四習(xí)題課習(xí)題課以典型例題分析為主，并適當(dāng)安排開(kāi)闊思路與綜合性的練習(xí)與討論。共4學(xué)時(shí)已包括在前述學(xué)時(shí)分配中。五課外作業(yè)課外作業(yè)的內(nèi)容選擇基于對(duì)根本理論的理解和鞏固， 培養(yǎng)綜合計(jì)算和分析、判斷能力以與使用計(jì)算工具的能力。習(xí)題以計(jì)算性小題為主，平均每學(xué)時(shí)1- 2道題。六平時(shí)測(cè)驗(yàn)為與時(shí)了解教學(xué)情況，教師可適當(dāng)安排平時(shí)課堂測(cè)驗(yàn)，每次測(cè)驗(yàn)不超過(guò)30分鐘。七實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)以學(xué)習(xí)自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本試驗(yàn)方法和訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)研究能力為主，驗(yàn)證理論為輔。通過(guò)

14、實(shí)驗(yàn)要求掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模擬以與性能測(cè)試方法。八考試考試可采用閉卷與開(kāi)卷相結(jié)合的形式， 以閉卷為主。閉卷局部的試題包括根本概念，根本理論，分析計(jì)算和工程繪圖，題型可采用填空，判斷，計(jì)算，畫圖，簡(jiǎn)答等方式。開(kāi)卷局部的考試采用口試或筆試，難度可適當(dāng)加大?？傇u(píng)成績(jī)：課外作業(yè)，平時(shí)測(cè)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)占 30%;期末閉卷考試占60%期末開(kāi)卷考試占10%四、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工先修課程：線性代數(shù)，復(fù)變函數(shù)與積分變換，模擬電子電路。五、建議教材與教學(xué)參考書1孫虎章主編，自動(dòng)控制原理，中央廣播電視大學(xué)，198421998蔣大明主編，自控遙控根底，中國(guó)鐵道，19883 周雪琴主編，工程控制導(dǎo)論，西北工業(yè)大

15、學(xué),控制理論II課程教學(xué)大綱Control Theory II課程編碼：1000202適用專業(yè)：自動(dòng)化總學(xué)時(shí)：32學(xué)分?jǐn)?shù)：2執(zhí)筆者：唐濤 編寫1999年6月一、課程的性質(zhì)和目的該課程是自動(dòng)化專業(yè)的選修課。本課程的主要任務(wù)是講授現(xiàn)代控制理論的根本概念、基本原理和根本方法，使學(xué)生在學(xué)習(xí)了控制理論I-經(jīng)典控制理論的根底上，從一個(gè)全新的角度了解控制系統(tǒng)的性能，掌握提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法、為研究設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)打下良好的根底。二、課程教學(xué)內(nèi)容引論2學(xué)時(shí)主要介紹現(xiàn)代控制理論的出現(xiàn)背景與現(xiàn)代控制理論研究的主要內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)現(xiàn)代控制理論開(kāi)展與所研究的主要問(wèn)題有一個(gè)初步了解。第一章線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述

16、6學(xué)時(shí)本章的重點(diǎn)是狀態(tài)空間描述的根本概念、狀態(tài)方程建立的根本方法；線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的解；狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的特點(diǎn)、性質(zhì)。要求學(xué)生了解特征值規(guī)X型。第二章線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析8學(xué)時(shí)本章主要介紹系統(tǒng)狀態(tài)的可控性、可觀性，它們是狀態(tài)空間描述中的重要概念，應(yīng)掌握系統(tǒng)可控性、可觀性的判據(jù)與系統(tǒng)的對(duì)偶性原理，了解系統(tǒng)的可控性、可觀性的結(jié)構(gòu)分析。本章要求重點(diǎn)掌握：狀態(tài)可控性與可觀性根本概念、狀態(tài)可觀性、可觀性判據(jù)；對(duì)偶原理、可控規(guī)X型和可觀測(cè)規(guī)X型、狀態(tài)反應(yīng)。了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解、狀態(tài)可控性可觀性與傳遞函數(shù)矩陣。第三章線性定常系統(tǒng)的綜合8學(xué)時(shí)本章主要討論狀態(tài)空間分析綜合問(wèn)題中的極點(diǎn)配置問(wèn)題、 解耦問(wèn)題、觀測(cè)器問(wèn)題。本章要求學(xué)生重點(diǎn)掌握閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)配置、 解偶問(wèn)題掌握、狀態(tài)重構(gòu)問(wèn)題。了解帶有觀測(cè)器的反應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。第四章 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析8學(xué)時(shí)本章主要介紹穩(wěn)定性