自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱

1、PAGE PAGE - 5 -本科生課程大綱課程名稱自動(dòng)控制原理Automatic Control Theory Laboratory 課程代碼082302102209課程屬性學(xué)科基礎(chǔ)課時(shí)/學(xué)分16/0.5課程性質(zhì)必修實(shí)踐學(xué)時(shí)16責(zé)任教師 課外學(xué)時(shí)0課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識(shí)教育/學(xué)科基礎(chǔ)/專業(yè)知識(shí)/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修課程介紹課程描述： 自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)是自動(dòng)化、測控技術(shù)及儀器等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課。本實(shí)驗(yàn)的主要目的是使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)對控制理論的理解和認(rèn)識(shí)；進(jìn)一步理解自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析方法；學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用所學(xué)的工程數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，電路、電力電子、電器、微機(jī)原理、計(jì)算機(jī)

2、通信等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)；在計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用領(lǐng)域能較熟練地進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與編程。本實(shí)驗(yàn)也有助于學(xué)生從自動(dòng)控制工程的角度自覺地建立系統(tǒng)的思維方法。設(shè)計(jì)思路： 依照教育部高等學(xué)校電子信息與電氣學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)與自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)在2010年12月頒布的普通高校自動(dòng)化專業(yè)規(guī)范，自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)是自動(dòng)化專業(yè)重要的實(shí)踐課程之一。本課程是針對自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)理論課程自動(dòng)控制原理講授內(nèi)容而設(shè)置的實(shí)踐環(huán)節(jié)，主要內(nèi)容包括：自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu)、自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)、自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析（時(shí)域法、頻域法等）和設(shè)計(jì)方法等。以自動(dòng)控制原理課程內(nèi)容授課順序?yàn)榛A(chǔ)，本課程的內(nèi)容編排順序?yàn)椋?/p>

3、（1）典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)；（2）二階環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)；（3）控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析；（4）控制系統(tǒng)頻率特性測量；（5）連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正。課程與其他課程的關(guān)系：修讀本課程的學(xué)生應(yīng)具備理工科的數(shù)理基礎(chǔ)，對控制系統(tǒng)有初步的了解和認(rèn)識(shí)。先修課程：信號(hào)與系統(tǒng)，電路原理，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)后置課程：現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)二、課程目標(biāo)了解自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu)。掌握以模擬電路構(gòu)成控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的方法，學(xué)會(huì)階躍響應(yīng)測量方法，由響應(yīng)曲線計(jì)算典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。了解控制系統(tǒng)性能參數(shù)及其對控制系統(tǒng)的影響，掌握參數(shù)測量和分析方法。掌握關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響，學(xué)會(huì)通過測量對電路對象的控制系統(tǒng)參數(shù)獲取和分析方法。了解控制系統(tǒng)

4、及元器件頻率特性的物理概念，掌握電路元件及控制系統(tǒng)的頻率測量方法。熟悉和掌握控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正方法，掌握控制系統(tǒng)過渡過程的測量和分析方法。三、學(xué)習(xí)要求最低學(xué)習(xí)要求：課前復(fù)習(xí)先修課程電路基礎(chǔ)及模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)及同步理論課程自動(dòng)控制原理中的相關(guān)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)過程中，分小組圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)進(jìn)行討論，與教師或助教積極互動(dòng)，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集，能夠?qū)λ杉瘮?shù)據(jù)有基本定性判斷。課下認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫規(guī)范。進(jìn)一步學(xué)習(xí)指導(dǎo)：針對電機(jī)等經(jīng)典運(yùn)動(dòng)控制對象實(shí)現(xiàn)簡單控制，掌握閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)整定方法和控制性能分析。四、教學(xué)進(jìn)度序號(hào)專題或主題計(jì)劃課時(shí)主要內(nèi)容概述實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容或課外練習(xí)等1典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)21、觀

5、測比例、積分、比例積分、比例微分和慣性環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線。2、觀測參數(shù)變化對典型環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)的影響。2二階環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)（一）21、觀測不同參數(shù)下二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。2、測試典型二階系統(tǒng)的瞬態(tài)性能指標(biāo)：超調(diào)量，峰值時(shí)間tp，調(diào)節(jié)時(shí)間ts。3二階環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)（一）21、觀測和n對二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的影響。2、測試二階系統(tǒng)在相同，n不同時(shí)的瞬態(tài)性能指標(biāo)：超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間ts，并進(jìn)行比較。4控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析21、觀察系統(tǒng)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。2、觀測系統(tǒng)的開環(huán)增益和時(shí)間常數(shù)對穩(wěn)定性的影響。5控制系統(tǒng)頻率特性測量21、測量模擬系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性曲線（對數(shù)幅頻特性曲線和相頻特性曲線。6連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正

6、（一）21、觀測未校正系統(tǒng)的穩(wěn)定性并測量未校正系統(tǒng)的瞬態(tài)性能指標(biāo)。2、畫出校正前后的Bode圖并求出相角穩(wěn)定裕量和截止頻率c。3、分析校正結(jié)果。7連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正（二）21、觀測未校正系統(tǒng)的穩(wěn)定性和瞬態(tài)性能。2、根據(jù)性能指標(biāo)的要求設(shè)計(jì)PD、PI、PID三種串聯(lián)校正裝置，并觀察校正后的階躍響應(yīng)，測出超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間ts。3、計(jì)算校正前后的相角穩(wěn)定裕量。4、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)三種串聯(lián)校正的作用。8非線性系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)研究21、觀察非線性系統(tǒng)的自持震蕩。2、描述函數(shù)分析法結(jié)果分析。五、參考教材與主要參考書1、實(shí)驗(yàn)教材：（1）自動(dòng)控制原理，胡壽松，科學(xué)出版社，2001第四版（2）自編自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2、參考書：自動(dòng)控制原理上冊，吳麒編，清華大學(xué)出版社，2001年1月六、成績評(píng)定（一）考核方式 D ：A.閉卷考試 B.開卷考試 C.論文 D.考查 E.其他（二）成績綜合評(píng)分體系： 成績綜合評(píng)分體系比例%1.課下作業(yè)、課堂討論及平常表現(xiàn)30%2.實(shí)驗(yàn)報(bào)告70%總計(jì)100%七、學(xué)術(shù)誠信學(xué)習(xí)成果不能造假，如考試作弊、盜取他