自動控制原理考試重點

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：大明/苗宇 教師所在單位：自控系總學(xué)時：64課堂教學(xué)學(xué)時：58周學(xué)時：4共16周教材及 主要參考資 料自動控制原理大明戴勝華編者清華大學(xué)交通大學(xué)自動控制原理胡壽松 主編 國防工業(yè)上課時 間計劃教學(xué)容備注授課容授課方 式作業(yè)（實驗）第1周周22節(jié)1緒論：介紹自動控制理論的起源及發(fā)展；2第一章：自動控制的一般概念；介紹自動控制系統(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

2、立及用拉氏變換求解。課堂講 授2-1 ,補充題1第2周周22節(jié)2 . 5控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型之二一一傳遞函數(shù)的 概念及建立介紹傳遞函數(shù)的定義、含義；典型元部件的傳遞 函數(shù)；建立；系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法。課堂講 授2-4( b )補充題1 , 2第2周周51節(jié)2 . 6控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型之三動態(tài)結(jié)構(gòu)圖及化簡；介紹動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立及化簡方式。舉例說明并 做1-2道課堂練習(xí)課堂講 授2-8，補充題1 , 2本章的重 點容，第3周周22節(jié)接上節(jié)介紹動態(tài)圖的化簡；2 . 7自動控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：介紹系統(tǒng)的四 個閉環(huán)傳遞函數(shù)，做第二章小結(jié)并課堂測驗及講 解課堂講授2-13 , 2-14 ,補充題1第3周周51

3、節(jié)第三章：自動控制系統(tǒng)的時域分析3. 1控制系統(tǒng)的典型響應(yīng)及性能指標(biāo)；3 . 2 一階系統(tǒng)分析：重點是階躍響應(yīng)的分析。課堂講 授3-13-2第4周周22節(jié)3 . 3二階系統(tǒng)分析：重點介紹二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線與阻尼比的關(guān) 系及欠阻尼系統(tǒng)的性能指標(biāo)。課堂講 授討論3-4 , 3-7本章重點一第4周周51節(jié)接二階系統(tǒng)分析：二階系統(tǒng)的脈沖、斜坡響應(yīng)分 析；改善二階系統(tǒng)響應(yīng)特性的措施。3 . 4咼階系統(tǒng)分析：介紹咼階系統(tǒng)性能指標(biāo)與 零、極點之間的關(guān)系課堂講 授3-53-63-10第5周周22節(jié)3 . 6穩(wěn)定性與代數(shù)判據(jù)：介紹穩(wěn)定性的概念及穩(wěn)定判據(jù)。課堂講 授3-11 , 3-13本章重點二第5周周51

4、節(jié)3 . 7穩(wěn)態(tài)誤差分析：介紹穩(wěn)態(tài)誤差定義，穩(wěn)態(tài)誤差的計算、系統(tǒng)型別、 誤差系數(shù)等課堂講 授3-173-19本章重點三第6周周22節(jié)第三章小結(jié)及習(xí)題課課堂練 習(xí)及講 解3-243-25補1第6周周51第四章根軌跡法4.1根軌跡的定義4.2繪制根軌跡的基本條件課堂講4-14-2節(jié)和基本規(guī)則介紹根軌跡的定義，根軌跡方程及繪制根軌跡 的規(guī)則授4-3周2接4.2繪制根軌跡的8條原則及應(yīng)用.4-6本章舉例說明繪制根軌跡的原則及方法；課堂講4-7重點第7周4.3特殊根軌跡.授4-112及討論節(jié)介紹正反饋及參數(shù)根軌跡.周4.4.系統(tǒng)閉環(huán)零極點與階躍響應(yīng)的關(guān)系4-12第7周5講述閉環(huán)零極點對階躍響應(yīng)的影響；主

5、導(dǎo)極點課堂講4-141節(jié)及利用主導(dǎo)極點估算系統(tǒng)的性能授4-15周4.5開環(huán)零、極點對根軌跡的影響4-19第8周2第四章小結(jié)及測驗課堂講 授及測4-222驗節(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)及頻率特性的概念課堂講5-51節(jié)授5.2典型環(huán)節(jié)的頻率特性周接5.2典型環(huán)節(jié)的頻率特性5-10本章第925.3系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的繪制.課堂講5-11重點周2授節(jié)介紹系統(tǒng)奈奎斯特曲線及波特圖的繪制周課堂講5-12第9周5習(xí)題課授5-131及討論節(jié)5-15第10周周22節(jié)5.4用頻率法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性重點講述奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)課堂講 授5-185-19本章重點周接5.4控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)

6、定性5-20第105講述幅值裕度和相角裕度課堂講5-221節(jié)授周5.5開環(huán)頻率特性與系統(tǒng)動態(tài)性能的關(guān)系周第五章小結(jié)及習(xí)題課習(xí)題及補1第211講解補2周2節(jié)周第六章控制系統(tǒng)的校正6-1第11周56. 1控制系統(tǒng)校正的概念課堂講6-21節(jié)6. 2串聯(lián)校正授周2接6 . 2用頻率法設(shè)計校正超前、滯后、超前6-5本章第12周滯后校正系統(tǒng)課堂講6-7重點26. 3反饋校正授節(jié)反饋校正的原理及應(yīng)用周6. 4前饋校正6-8第12周5前饋校正原理及應(yīng)用課堂講6-121節(jié)授6-13周6. 5根軌跡法設(shè)計校正系統(tǒng)及舉例6-14第13周22第六章課堂測驗及講解課堂講 授6-15節(jié)第周51第七章采樣系統(tǒng)分析7-213

7、周7. 1采樣系統(tǒng)7-3節(jié)7 . 2采樣過程與采樣定理7. 3信號保持與零階保持器7.4Z變換理論課堂講 授第14周周22節(jié)7.4Z變換理論7. 5脈沖傳遞函數(shù)介紹脈沖傳遞函數(shù)的定義及系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函 數(shù)的建立課堂講 授7-57-7本章重點第14周第15周周51節(jié)周22節(jié)7. 6采樣系統(tǒng)分析采樣系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及根軌跡法與頻率法在采樣系統(tǒng)中的應(yīng)用課堂講 授7-87-97-10實驗一二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)實驗報告第15周周51節(jié)實驗二系統(tǒng)頻率特性測量實驗報告第16周周22節(jié)實驗三控制系統(tǒng)的校正實驗報告第16周周51節(jié)習(xí)題課控制理論I課程教學(xué)大綱Con trol TheoryI課程編號：1000191適

8、用專業(yè)：自動化學(xué)時數(shù)：64 學(xué)分?jǐn)?shù):4執(zhí)筆者：大明 編寫日期：1999年6月一、課程的性質(zhì)和目的本課程是自動化專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)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)典控制理論的基本概念，基本原理和基本方法。要求學(xué)生在牢固掌握控制理論基本概 念的基礎(chǔ)上，具備對簡單系統(tǒng)進(jìn)行定性分析、 定量估算和動態(tài)仿真的能力，為專業(yè)課學(xué)習(xí)和 參加控制工程實踐打下必要的基礎(chǔ)。BT 22二、課程教學(xué)容第一章 控制系統(tǒng)的一般概念（4學(xué)時）掌握自動控制系統(tǒng)的一般概念，重點是開環(huán)控制和閉環(huán)控制的概念，理解對控 制性能的基本要求，了解各種典型控制系統(tǒng)的工作原理及控制理論的發(fā)展過程。本章知識點為：自動控制的定義，開環(huán)控

9、制與閉環(huán)控制，控制系統(tǒng)舉例，控制 系統(tǒng)的組成及對控制系統(tǒng)的基本要求，控制理論的發(fā)展。第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（6學(xué)時）掌握控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的基本概念，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)，掌握動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立和化簡規(guī)則。本章知識點為：傳遞函數(shù)的定義和性質(zhì)，典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的 建立，動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的化簡，自動控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 第三章 時域分析法（13學(xué)時）了解和掌握經(jīng)典控制理論最基本的方法之一時域分析法，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）。本章知識點為：典型控制過程及性能指標(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)

10、態(tài)誤差分析。為進(jìn)一步加強對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的理解，安排實驗一次：控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分 析。第四章根軌跡法（11學(xué)時）本章要求掌握各種類型系統(tǒng)的根軌跡的繪制方法，并能通過根軌跡圖來分析控制系統(tǒng)的控制性 能。了解各種特殊根軌跡的繪制方法。本章知識點為：根軌跡的基本概念及根軌跡方程，繪制根軌跡的基本法則，特 殊根軌跡，系統(tǒng)閉環(huán)零極點分布與階躍響應(yīng)的關(guān)系，開環(huán)零極點的變化對根軌跡的影響。第五章頻率法（11學(xué)時）要求掌握各種系統(tǒng)和環(huán)節(jié)的幅相頻率特性和對數(shù)頻率特性的畫法，并能通過頻率特性分析控制系統(tǒng)的控制性能。本章知識點為：典型環(huán)節(jié)的頻率特性，系統(tǒng)開環(huán)頻率特性，乃奎斯特穩(wěn)定判據(jù) 及對數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，穩(wěn)定裕度及計算

11、，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）在對控制系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對控制性能的改進(jìn)就涉及到系統(tǒng) 的校正。要在建立控制系統(tǒng)校正的一般概念的基礎(chǔ)上，對串聯(lián)校正，反饋校正，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。本章知識點為：控制系統(tǒng)校正的概念，串聯(lián)校正，反饋校正，前置校正，根軌 跡法在校正中的應(yīng)用。本章安排實驗：控制系統(tǒng)的校正。第七章 采樣控制系統(tǒng)（8學(xué)時）要求理解和掌握采樣控制系統(tǒng)的基本概念，采樣定理，采樣信號的復(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)誤差及瞬態(tài)分析等容。本章知識點為：采樣控制的基本概念，采樣過程和采樣定理，采樣信號

12、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。三、課程教學(xué)的基本要求本課程是自動化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，理論性較強，是本專業(yè)的理論基礎(chǔ)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）課堂講授本課程屬基礎(chǔ)理論課程，涉及到較多的數(shù)學(xué)知識，在講述的過程中教師應(yīng)盡量聯(lián) 系生產(chǎn)生活實際，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 掌握時域、復(fù)域、頻域的基本概念、基本方法和基本規(guī)律，要著重培養(yǎng)學(xué)生定性分析、定量 估算和模擬實驗研究的能力，在課程容方面既要保持理論的系統(tǒng)性，又要注意聯(lián)系工程實際， 并且重視技術(shù)科學(xué)

13、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，綜合分析和處理問題的能力，每章都安排一部分容，課 上教師只給出自學(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，開拓思路，。教師應(yīng)認(rèn)真組織，安排重點發(fā)言， 充分調(diào)動每一名同學(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)安排開闊思路及綜合性的練習(xí)及討論。 共4 學(xué)時（已包括在前述學(xué)時分配中）。（五）課外作業(yè)課外作業(yè)的容選擇基于對基本理論的理解和鞏固，培養(yǎng)綜合計算和分析、判斷能力以及使用計算工具的能力。習(xí)題以計算性小題為主，平均每學(xué)時1- 2道題。（六）平時測驗為及時了解教學(xué)情況，教師可

14、適當(dāng)安排平時課堂測驗，每次測驗不超過30分鐘。（七）實驗實驗以學(xué)習(xí)自動控制系統(tǒng)的基本試驗方法和訓(xùn)練實驗研究能力為主，驗證理論為輔。通過實驗要求掌握自動控制系統(tǒng)的動態(tài)模擬以及性能測試方法。（八）考試 考試可采用閉卷與開卷相結(jié)合的形式， 以閉卷為主。閉卷部分的試題包括基本概 念，基本理 論，分析計算和工程繪圖，題型可采用填空，判斷，計算，畫圖，簡答等方式。 開卷部分的考試采用口試或筆試，難度可適當(dāng)加大?？傇u成績：課外作業(yè)，平時測驗，實驗占 30%;期末閉卷考試占60%期末開卷 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

15、 虎章主編，自動控制原理，中央廣播電視大學(xué)，19842 大明主編，自控遙控基礎(chǔ)，中國鐵道，19983 周雪琴主編，工程控制導(dǎo)論，西北工業(yè)大學(xué)，1988控制理論II課程教學(xué)大綱Con trol Theory II課程編碼：1000202適用專業(yè)：自動化總學(xué)時：32學(xué)分?jǐn)?shù)：2執(zhí)筆者：唐濤 編寫時間：1999年6月一、課程的性質(zhì)和目的該課程是自動化專業(yè)的選修課。本課程的主要任務(wù)是講授現(xiàn)代控制理論的基本概 念、基本原理和基本方法，使學(xué)生在學(xué)習(xí)了控制理論I-經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)上，從一 個全新的角度了解控制系統(tǒng)的性能，掌握提出問題、分析問題、解決問題的方法、為研究設(shè) 計控制系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)

16、容引論（2學(xué)時）主要介紹現(xiàn)代控制理論的出現(xiàn)背景及現(xiàn)代控制理論研究的主要容，使學(xué)生對現(xiàn)代控制理論發(fā)展及所研究的主要問題有一個初步了解。第一章 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述（6學(xué)時）本章的重點是狀態(tài)空間描述的基本概念、狀態(tài)方程建立的基本方法；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、性質(zhì)。要求學(xué)生了解特征值規(guī)型。第二章 線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析（8學(xué)時）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)及系統(tǒng)的對偶性原理，了解系統(tǒng)的可控性、可觀性的結(jié)構(gòu)分析。本章要求重點掌握：狀態(tài)可控性及可觀性基本概念、狀態(tài)可觀性、可觀性判據(jù)； 對偶原理、可控規(guī)型和可觀測規(guī)型、狀態(tài)反饋。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）本章主要討論狀態(tài)空間分析綜合問題中的極點配置問題、 解耦問題、觀測器問題。 本章要求學(xué)生重點掌握閉環(huán)系統(tǒng)的極點配置、解偶問題（掌握）、狀態(tài)重構(gòu)問題。了解帶有觀測器的反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。第四章控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析（8學(xué)時） 本章主要介紹