自動(dòng)控制原理說(shuō)課

?自動(dòng)控制原理?

孫立香

機(jī)電工程系電氣教學(xué)團(tuán)隊(duì)

第一頁(yè)，共23頁(yè)。說(shuō)課的主要內(nèi)容課程總體設(shè)計(jì)課程的性質(zhì)、目的、地位等課程內(nèi)容設(shè)計(jì)課程主要內(nèi)容、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模單元的教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程總體框架、學(xué)法與教法學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與考核設(shè)計(jì)改革的方向與建議第二頁(yè)，共23頁(yè)。一、課程總體設(shè)計(jì)〔一〕課程的性質(zhì)及要求：隨著消費(fèi)的開(kāi)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自動(dòng)控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)消費(fèi)、交通運(yùn)輸和國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域，并成為當(dāng)今最受重視的技術(shù)之一。本課程正是基于當(dāng)今高新技術(shù)的開(kāi)展和高職高專教育的開(kāi)展特點(diǎn)而設(shè)置的。是電氣自動(dòng)化、機(jī)電及相關(guān)專業(yè)的核心課程之一。第三頁(yè)，共23頁(yè)。?自動(dòng)控制原理?是我院電氣自動(dòng)化專業(yè)〔機(jī)電系〕的一門重要的專業(yè)技術(shù)根底課，共54課時(shí)，其中理論48課時(shí)，實(shí)驗(yàn)6課時(shí)。該課程專科層次主要講授經(jīng)典控制理論的時(shí)域分析法和頻域分析法、自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正等內(nèi)容。第四頁(yè)，共23頁(yè)。〔二〕課程目的為了培養(yǎng)實(shí)用性人才和配合后續(xù)課程的教學(xué)，通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)等方面的根本概念，并能對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)展定性分析、簡(jiǎn)單定量計(jì)算和設(shè)計(jì)，同時(shí)還要求學(xué)生能利用MATLAB軟件對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)展初步的輔助分析和設(shè)計(jì)。最終掌握研究常見(jiàn)控制系統(tǒng)共性的技術(shù)，培養(yǎng)應(yīng)用科學(xué)“方法論〞和系統(tǒng)的理念來(lái)解決消費(fèi)甚至是生活中實(shí)際問(wèn)題的才能、相關(guān)理論動(dòng)手才能、綜合應(yīng)用才能、學(xué)習(xí)才能、工作才能和創(chuàng)新思維才能。第五頁(yè)，共23頁(yè)?！踩痴n程在專業(yè)教學(xué)中的作用自動(dòng)控制原理是一門“理論性很強(qiáng)的理論〞課程，由于它是以高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、電力電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電機(jī)理論、MATLAB語(yǔ)言等學(xué)科和領(lǐng)域?yàn)楦?，又是PLC應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制、單片機(jī)與接口技術(shù)、自動(dòng)化消費(fèi)線等學(xué)科的指導(dǎo)理論和理論支撐，所以它是整個(gè)專業(yè)教學(xué)中的紐帶。是學(xué)生脫離單學(xué)科束縛、擴(kuò)展思維形式的有力工具。第六頁(yè)，共23頁(yè)。二、課程內(nèi)容設(shè)計(jì)〔一〕總體安排

1、重視理論教學(xué)。課堂講授中注意根本概念與根本方法的介紹、注重理論聯(lián)絡(luò)實(shí)際，結(jié)合工控領(lǐng)域中大量控制系統(tǒng)的實(shí)際工程進(jìn)展分析，進(jìn)步學(xué)生分析問(wèn)題的才能；2、根據(jù)教學(xué)內(nèi)容適量安排習(xí)題課，組織學(xué)生開(kāi)展討論，加深對(duì)知識(shí)的理解，通過(guò)對(duì)典型例題的分析，進(jìn)步學(xué)生分析和解決問(wèn)題的才能；第七頁(yè)，共23頁(yè)。3、充分利用學(xué)校機(jī)房、實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備，讓學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，進(jìn)步其動(dòng)手才能；4、發(fā)動(dòng)學(xué)生積極參加課外科技制作，如：數(shù)學(xué)建模、電子制作、機(jī)器人大賽等，綜合運(yùn)用自控原理、電子技術(shù)等相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。

通過(guò)上述內(nèi)容的安排，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)際、課內(nèi)與課外、傳授知識(shí)與創(chuàng)新思維才能培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合。第八頁(yè)，共23頁(yè)?！捕持饕虒W(xué)內(nèi)容〔根據(jù)專業(yè)教學(xué)方案、教學(xué)大綱以及職業(yè)教學(xué)特點(diǎn)、學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)設(shè)置〕自動(dòng)控制理論和技術(shù)的開(kāi)展自動(dòng)控制及自動(dòng)控制系統(tǒng)的相關(guān)概念自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模線性連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域、頻域分析?！卜€(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能、動(dòng)態(tài)性能〕自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正第九頁(yè)，共23頁(yè)?！踩持仉y點(diǎn)總結(jié)1、

課程的重點(diǎn)是：時(shí)域中連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及頻域中連續(xù)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。2、課程的難點(diǎn)是：①頻率特性與系統(tǒng)性能指標(biāo)關(guān)系的理解；

②根據(jù)給出的時(shí)域或頻域性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)出滿足控制系統(tǒng)要求的校正裝置。第十頁(yè)，共23頁(yè)?！菜摹辰虒W(xué)單元展示——控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模〔1-2課時(shí)〕第十一頁(yè)，共23頁(yè)。什么是數(shù)學(xué)建模？一般定義：通過(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的抽樣和簡(jiǎn)化，確定變量和參數(shù)，并根據(jù)某些規(guī)律建立起變量及參數(shù)間確實(shí)定關(guān)系的數(shù)學(xué)問(wèn)題，求解該數(shù)學(xué)問(wèn)題，解釋驗(yàn)證所得到的解，從而確定能否用于解決問(wèn)題的屢次循環(huán)、不斷深化的過(guò)程。類比：小學(xué)、中學(xué)解數(shù)學(xué)、物理等應(yīng)用題舉例：室溫變化數(shù)學(xué)模型〔定性分析〕第十二頁(yè)，共23頁(yè)。分析要點(diǎn)：研究室溫變化的背景〔節(jié)能、新能源開(kāi)發(fā)、建筑構(gòu)造、建材、取暖技術(shù)〕室溫變化=熱源釋放的熱能-室內(nèi)熱能的損失影響室溫變化的因素〔封閉室內(nèi)空氣質(zhì)量、室內(nèi)有無(wú)其他物品、墻體是否為同一材質(zhì)、外界溫度、使用的取暖手段等〕模型的分析與簡(jiǎn)化〔抓住主要因素，合并抵消或者忽略次要因素〕第十三頁(yè)，共23頁(yè)。數(shù)學(xué)建模的步驟有哪些？模型建立：考察實(shí)際問(wèn)題、列出涉及的因素和假定條件、找到它們之間的關(guān)系、把實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問(wèn)題數(shù)學(xué)解答：選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄇ蠼鈹?shù)學(xué)問(wèn)題的數(shù)學(xué)解模型檢驗(yàn)和結(jié)論：是否平安可靠、合理可行、符合要求，是否具有可開(kāi)展性并經(jīng)得起理論檢驗(yàn)?！查T捷列夫周期表、牛頓定律等〕第十四頁(yè)，共23頁(yè)。為什么要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模？數(shù)學(xué)建模在計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)中的重要性要學(xué)會(huì)將所學(xué)的數(shù)學(xué)、物理、語(yǔ)文等知識(shí)和實(shí)際問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，抽象成邏輯過(guò)程。數(shù)學(xué)建模與學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理之間的關(guān)系指導(dǎo)思想、引線根本工具、重要方法解決實(shí)際問(wèn)題

第十五頁(yè)，共23頁(yè)。有哪些常見(jiàn)的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型？構(gòu)造方框圖、信號(hào)流程圖微分方程傳遞函數(shù)頻域特性方程狀態(tài)空間方程脈沖傳遞函數(shù)第十六頁(yè)，共23頁(yè)。三、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)〔一〕總體教學(xué)過(guò)程陳述1、總—分—總〔經(jīng)歷兩次進(jìn)步和飛躍，讓學(xué)生逐步增加興趣和信心〕2、理論課教學(xué)進(jìn)度與實(shí)驗(yàn)課教學(xué)進(jìn)度合理安排〔學(xué)有所練、學(xué)后有思〕3、老師指引方向、學(xué)生自己拓展、共同討論問(wèn)題第十七頁(yè)，共23頁(yè)?！捕晨傮w構(gòu)造系統(tǒng)微分方程傳遞函數(shù)頻率特性S=d/dtS=jwd/dt=jw第十八頁(yè)，共23頁(yè)?！踩辰虒W(xué)過(guò)程舉例〔仍以控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模為例〕1、復(fù)習(xí)上節(jié)課知識(shí)和相關(guān)知識(shí)點(diǎn)：自動(dòng)控制及自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念、常見(jiàn)的控制系統(tǒng)如室溫控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的要素等2、本次課的主要內(nèi)容提示：數(shù)學(xué)建模的概念、方法、重要性3、舉例、提問(wèn)的形式引導(dǎo)學(xué)生：4、按照前述內(nèi)容組織教學(xué)5、課后考慮：水位控制系統(tǒng)6、預(yù)習(xí)內(nèi)容：微分公式、電路根本知識(shí)、控制系統(tǒng)微分方程的建立第十九頁(yè)，共23頁(yè)。四、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與考核設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)：學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂提問(wèn)與討論、實(shí)驗(yàn)情況、作業(yè)完成質(zhì)量、上課紀(jì)律與出勤情況、思維方法等考核方式：閉卷考試考試成績(jī)占60%，平時(shí)成績(jī)占40%第二十頁(yè)，共23頁(yè)。五、改革創(chuàng)新的方向與建議將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、過(guò)程控制結(jié)合適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)實(shí)驗(yàn)室添置自動(dòng)控制綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備以詳細(xì)系統(tǒng)對(duì)象為主線和核心開(kāi)展教學(xué)安排學(xué)生和老師到相關(guān)崗位實(shí)習(xí)、學(xué)習(xí)第二十一頁(yè)，共23頁(yè)。教材與參考