自動控制原理教學(xué)大綱 （自動化專業(yè)、電氣工程及其自動化專業(yè)）

《自動控制理論A》課程教學(xué)大綱課程名稱：自動控制理論A英文名稱：AutomaticControlTheoryA課程代碼：1學(xué)分/學(xué)時：3.5學(xué)分60學(xué)時（其中理論52學(xué)時、實驗8學(xué)時）開課學(xué)期：第4學(xué)期適用專業(yè)：自動化專業(yè)先修課程：大學(xué)物理、電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)等后續(xù)課程：自動化專業(yè)綜合設(shè)計、自動化專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)、自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計等課程負責(zé)人：開課單位：電氣與電子信息學(xué)院一、課程性質(zhì)和課程目標(biāo)1.課程性質(zhì)自動控制理論是自動化、軌道交通信號與控制、電氣工程及其自動化等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握自動控制理論的基本知識，具備應(yīng)用控制的思想分析問題的意識，能夠利用自動控制理論的相關(guān)知識分析、設(shè)計實際控制系統(tǒng)的能力，為后續(xù)控制類專業(yè)課程打下重要的基礎(chǔ)。2.課程目標(biāo)課程目標(biāo)1：掌握系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法。課程目標(biāo)2：掌握模擬控制系統(tǒng)分析的時域法、根軌跡法、頻域法，離散控制系統(tǒng)的分析方法，掌握每種方法下對系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性指標(biāo)的計算。課程目標(biāo)3：了解PID控制規(guī)律，掌握控制系統(tǒng)校正的串聯(lián)超前、滯后、滯后-超前等手段，改善控制系統(tǒng)性能指標(biāo)。課程目標(biāo)4：通過使用MATLAB/SIMULINK仿真平臺結(jié)合控制理論演示控制系統(tǒng)搭建與分析，掌握仿真平臺分析控制系統(tǒng)的手段，拓展學(xué)生對控制理論的自我研究與探索。課程目標(biāo)5：能根據(jù)提供的實驗設(shè)備，搭建實驗對象，在實驗中驗證控制系統(tǒng)分析的不同方法，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器，改善系統(tǒng)性能指標(biāo)并能對實驗數(shù)據(jù)進行分析和解釋，得出有效結(jié)論。二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)1：掌握系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法。2.1掌握數(shù)學(xué)物理基本方法，能夠?qū)⒐こ虇栴}轉(zhuǎn)化、表述為數(shù)學(xué)問題進行分析2.2能夠應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)知識，建立自動化工程對象的簡單模型，并分析對象特性課程目標(biāo)2:掌握模擬控制系統(tǒng)分析的時域法、根軌跡法、頻域法，離散控制系統(tǒng)的分析方法，掌握每種方法下對系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性指標(biāo)的計算。2.3能夠應(yīng)用自動化工程專業(yè)知識，并通過文獻，建立自動化工程對象的復(fù)雜模型，掌握對象特性課程目標(biāo)3:了解PID控制規(guī)律，掌握控制系統(tǒng)校正的串聯(lián)超前、滯后、滯后-超前等手段，改善控制系統(tǒng)性能指標(biāo)。3.1掌握自動化專業(yè)基礎(chǔ)知識，能夠設(shè)計和開發(fā)簡單工程問題的解決方案課程目標(biāo)4:通過使用MATLAB/SIMULINK仿真平臺結(jié)合控制理論演示控制系統(tǒng)搭建與分析，掌握仿真平臺分析控制系統(tǒng)的手段，拓展學(xué)生對控制理論的自我研究與探索。5.2能夠開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源和工具，特別是計算機設(shè)計與仿真工具，并用于復(fù)雜工程問題的設(shè)計與仿真5.3能夠理解現(xiàn)代工具對復(fù)雜工程問題設(shè)計與仿真的優(yōu)勢和局限性。課程目標(biāo)5:能根據(jù)提供的實驗設(shè)備，搭建實驗對象，在實驗中驗證控制系統(tǒng)分析的不同方法，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器，改善系統(tǒng)性能指標(biāo)并能對實驗數(shù)據(jù)進行分析和解釋，得出有效結(jié)論。4.1能掌握實驗原理，并具有一定的實驗方案設(shè)計能力。4.2能掌握并使用相關(guān)技術(shù)和方法，按合理步驟進行實驗，能正確操作實驗儀器（設(shè)備），獲取實驗數(shù)據(jù)。4.3能對實驗數(shù)據(jù)進行分析和解釋，并得出有效結(jié)論。三、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式（環(huán)節(jié)）與課程目標(biāo)的關(guān)系教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方式（環(huán)節(jié)）及學(xué)時課程目標(biāo)授課實驗上機（1）自動控制理論緒論自動控制理論的發(fā)展、分類、以及控制系統(tǒng)的基本性能指標(biāo)2課程目標(biāo)1（2）控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型控制系統(tǒng)的微分方程控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)典型輸入信號和時域性能指標(biāo)6作業(yè)一：用解析法列寫系統(tǒng)微分方程及傳遞函數(shù)、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換、梅遜公式（3)時域分析法各階系統(tǒng)的時域分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及誤差計算2作業(yè)二：二階系統(tǒng)時域分析及其計算、勞斯判據(jù)、誤差計算(4)根軌跡分析法根軌跡的概念及其繪制方法廣義根軌跡2課程目標(biāo)2作業(yè)三：繪制根軌跡、廣義根軌跡的求解(5)頻域分析法頻率特性的概念奈奎斯特圖和伯德圖的分析與繪制奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)相對穩(wěn)定性和閉環(huán)頻率特性2作業(yè)四：奈奎斯特圖的分析與繪制、伯德圖的分析與繪制、奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)、裕量的計算(6)控制系統(tǒng)的校正系統(tǒng)性能指標(biāo)的分析串聯(lián)超前校正、串聯(lián)滯后校正、串聯(lián)超前-滯后校正4課程目標(biāo)3作業(yè)五：串聯(lián)超前校正、串聯(lián)滯后校正、串聯(lián)超前-滯后校正的相關(guān)計算(7)離散控制系統(tǒng)離散控制系統(tǒng)的基本概念離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型離散控制系統(tǒng)的性能分析4作業(yè)六：差分方程、脈沖傳遞函數(shù)求解、離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和判斷（8）期末復(fù)習(xí)2實驗一：二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)2課程目標(biāo)4實驗二：控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析2實驗三：系統(tǒng)頻率特性測量2實驗四：連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正2合計528四、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合實驗和作業(yè)共同實施，輔以自學(xué)。1.課堂講授(1)采用多媒體教學(xué)與板書教學(xué)相結(jié)合，以老師講授為主，并輔以課堂討論、多媒體演示等教學(xué)手段，提高課堂教學(xué)信息量，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。(2)采用啟發(fā)式、案例式教學(xué)，通過提出問題、分析問題、給出解決措施，啟發(fā)學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考和自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生思考、分析和解決復(fù)雜電氣工程問題的能力。(3)采用互動式教學(xué)，以課堂提問、課內(nèi)討論、課堂作業(yè)等形式，通過對難點重點內(nèi)容的討論，使學(xué)生加深對基本理論及基本概念的理解。(4)充分利用課程網(wǎng)站、慕課等現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，基于在線開放課程的翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)模式，加強師生交流和溝通，形成課外互動，提高教學(xué)效果。2.課外作業(yè)通過課外作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生檢驗學(xué)習(xí)效果，進一步掌握課堂講述內(nèi)容，思考相關(guān)問題，鞏固理論，提高分析問題，解決問題的能力。同時，引導(dǎo)學(xué)生閱讀國內(nèi)外相關(guān)科技期刊和資料，培養(yǎng)自學(xué)能力。3.實驗教學(xué)通過實驗，使學(xué)生進一步加深對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立及不同方法分析系統(tǒng)理論知識的理解，掌握分析控制系統(tǒng)的基本原理和方法，鞏固課堂所講授的內(nèi)容，通過校正系統(tǒng)實驗升華學(xué)生的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜電氣工程問題進行分析與設(shè)計的能力。學(xué)生應(yīng)能按照實驗指導(dǎo)書要求，獨立完成實驗預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗報告的撰寫。要求態(tài)度認真、原理清楚、方法正確、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、實驗報告工整。五、考核與成績評定1.考核及成績評定方式課程考核以課程目標(biāo)的達成為主要目的，以檢查學(xué)生對各知識點的掌握程度及能力的培養(yǎng)為主要內(nèi)容，課程成績包括3部分：平時成績（10%）、實驗成績（20%）、期末考試成績（70%）。2.課程目標(biāo)與課程考核環(huán)節(jié)的關(guān)系課程目標(biāo)考核與評價方式及成績比例（%）成績比例（%）平時表現(xiàn)實驗期末考試作業(yè)課堂討論課程目標(biāo)1211518課程目標(biāo)2224044課程目標(biāo)321517課程目標(biāo)411課程目標(biāo)52020總計102070100注：該表格中比例為占課程整體成績比例3.考核與評價標(biāo)準(zhǔn)（1）課外作業(yè)評價標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)1掌握系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100能熟練掌握傳遞函數(shù)的計算方法，能準(zhǔn)確無誤進行框圖簡化得到正確傳遞函數(shù)，能正確使用MARSON公式得到正確傳遞函數(shù)。80~89傳遞函數(shù)的計算方法掌握較好，能進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，能使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)，答案錯誤較少。70~79基本能熟練掌握傳遞函數(shù)的計算方法，基本能進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，基本能使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)。60~69傳遞函數(shù)的計算方法掌握不熟練，不完全能準(zhǔn)確無誤進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，不完全能正確使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)，答案錯誤較多。0~59未能掌握傳遞函數(shù)的計算方法，不能進行框圖簡化得到正確傳遞函數(shù)，不能正確使用MARSON公式得到正確傳遞函數(shù)。課程目標(biāo)2掌握模擬控制系統(tǒng)分析的時域法、根軌跡法、頻域法，離散控制系統(tǒng)的分析方法，掌握每種方法下對系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性指標(biāo)的計算。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100正確掌握分析方法的流程與細節(jié)，計算正確，結(jié)論正確，圖形符號準(zhǔn)確。80~89較好掌握分析方法的流程與細節(jié)，計算大部分正確，結(jié)論較正確，圖形符號較準(zhǔn)確。70~79基本掌握分析方法的流程與細節(jié)，計算大部分正確，結(jié)論基本正確，圖形符號基本準(zhǔn)確。60~69基本掌握分析方法的流程與細節(jié)，計算不完全正確，結(jié)論基本正確，圖形符號基本準(zhǔn)確。0~59未掌握分析方法的流程與細節(jié)，計算不正確，結(jié)論不正確，圖形符號不準(zhǔn)確。（2）課堂討論評價標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)1掌握系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100能熟練掌握傳遞函數(shù)的計算方法，能準(zhǔn)確無誤進行框圖簡化得到正確傳遞函數(shù)，能正確使用MARSON公式得到正確傳遞函數(shù)。課堂討論積極，表達能力好、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、主動回答和分析問題。80~89傳遞函數(shù)的計算方法掌握較好，能進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，能使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)，課堂討論積極，表達能力較好、有一定邏輯性、能主動回答問題。70~79基本能熟練掌握傳遞函數(shù)的計算方法，基本能進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，基本能使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)。能參與課堂討論，表達能力一般、邏輯性不強、被動回答問題。60~69傳遞函數(shù)的計算方法掌握不熟練，不完全能準(zhǔn)確無誤進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，不完全能正確使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)，能參與課堂討論，表達能力較差、邏輯性差、被動回答問題。0~59未能掌握傳遞函數(shù)的計算方法，不能進行框圖簡化得到正確傳遞函數(shù)，不能正確使用MARSON公式得到正確傳遞函數(shù)。表達能力差、邏輯性差、不能回答老師提出的問題。課程目標(biāo)2掌握模擬控制系統(tǒng)分析的時域法、根軌跡法、頻域法，離散控制系統(tǒng)的分析方法，掌握每種方法下對系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性指標(biāo)的計算。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100能準(zhǔn)確回答分析方法，能準(zhǔn)確給出充分理由，給出公式正確，繪圖符號準(zhǔn)確，能提出自己的見解。課堂討論積極，表達能力好、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、主動回答和分析問題。80~89能較好回答分析方法，能準(zhǔn)確給出相應(yīng)理由，給出公式較正確，繪圖符號較準(zhǔn)確。課堂討論積極，表達能力較好、有一定邏輯性、能主動回答問題。70~79能較好回答分析方法，相應(yīng)理由不夠充分，給出公式基本正確，繪圖符號基本準(zhǔn)確。能參與課堂討論，表達能力一般、邏輯性不強、被動回答問題。60~69能回答分析方法，沒有相應(yīng)理由，給出公式有錯誤，繪圖符號基本準(zhǔn)確。能參與課堂討論，表達能力較差、邏輯性差、被動回答問題。0~59不能回答分析方法，無相應(yīng)理由，給出公式不正確，繪圖符號不準(zhǔn)確。表達能力差、邏輯性差、不能回答老師提出的問題。課程目標(biāo)3了解PID控制規(guī)律，掌握控制系統(tǒng)校正的串聯(lián)超前、滯后、滯后-超前等手段，改善控制系統(tǒng)性能指標(biāo)。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100準(zhǔn)確掌握各種校正手段，深入理解校正手段原理，對具體對象能進行具體分析選擇正確的校正手段得到改善性能。課堂討論積極，表達能力好、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、主動回答和分析問題。80~89較準(zhǔn)確掌握各種校正手段，理解校正手段原理較好，對具體對象能進行具體分析選擇較正確的校正手段得到改善性能。課堂討論積極，表達能力較好、有一定邏輯性、能主動回答問題。70~79基本掌握各種校正手段，能理解校正手段原理，對具體對象能進行具體分析選擇校正手段，性能改善不明顯。能參與課堂討論，表達能力一般、邏輯性不強、被動回答問題。60~69基本掌握各種校正手段，基本理解校正手段原理，對具體對象能進行粗略分析選擇校正手段，性能改善不明顯。能參與課堂討論，表達能力較差、邏輯性差、被動回答問題。0~59未掌握各種校正手段，未理解校正手段原理，不能對具體對象能進行粗略分析選擇校正手段。表達能力差、邏輯性差、不能回答老師提出的問題。課程目標(biāo)4通過使用MATLAB/SIMULINK仿真平臺結(jié)合控制理論演示控制系統(tǒng)搭建與分析，掌握仿真平臺分析控制系統(tǒng)的手段，拓展學(xué)生對控制理論的自我研究與探索。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100準(zhǔn)確認知相關(guān)指令或組件，正確掌握控制系統(tǒng)搭建方法，正確理解仿真結(jié)果，并能提出自己的結(jié)論。80~89較好認知相關(guān)指令或組件，較好掌握控制系統(tǒng)搭建方法，較好理解仿真結(jié)果。70~79較好認知相關(guān)指令或組件，基本掌握控制系統(tǒng)搭建方法，基本理解仿真結(jié)果。60~69基本認知相關(guān)指令或組件，基本掌握控制系統(tǒng)搭建方法，基本理解仿真結(jié)果。0~59未能認知相關(guān)指令或組件，未能掌握控制系統(tǒng)搭建方法，不能理解仿真結(jié)果。（3）實驗評價標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)5能根據(jù)提供的實驗設(shè)備，搭建實驗對象，在實驗中驗證控制系統(tǒng)分析的不同方法，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器，改善系統(tǒng)性能指標(biāo)并能對實驗數(shù)據(jù)進行分析和解釋，得出有效結(jié)論。評分標(biāo)準(zhǔn)（占總成績）90~100完全掌握實驗原理，并具有一定的實驗方案設(shè)計能力；實驗步驟合理，能正確操作實驗設(shè)備，能對實驗現(xiàn)象進行分析和解釋，得出有效結(jié)論。80~89較好的掌握實驗原理，有一定的實驗方案設(shè)計能力；實驗步驟合理，能正確操作實驗設(shè)備，能較好的對實驗現(xiàn)象進行分析和解釋，得出有效結(jié)論。70~79掌握實驗原理，實驗步驟較為合理，能正確操作實驗設(shè)備，并能對實驗現(xiàn)象進行分析和解釋，有效結(jié)論。60~69基本掌握實驗原理，實驗步驟基本合理，基本能正確操作實驗設(shè)備，基本能對實驗現(xiàn)象進行分析和解釋。0~59未能掌握實驗原理，實驗步驟不合理，不能正確操作實驗設(shè)備，不能對實驗現(xiàn)象進行分析和解釋。（4）期末考試評價標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)1掌握系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100能熟練掌握傳遞函數(shù)的計算方法，能準(zhǔn)確無誤進行框圖簡化得到正確傳遞函數(shù)，能正確使用MARSON公式得到正確傳遞函數(shù)。80~89傳遞函數(shù)的計算方法掌握較好，能進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，能使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)，答案錯誤較少。70~79基本能熟練掌握傳遞函數(shù)的計算方法，基本能進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，基本能使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)。60~69傳遞函數(shù)的計算方法掌握不熟練，不完全能準(zhǔn)確無誤進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，不完全能正確使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)，答案錯誤較多。0~59未能掌握傳遞函數(shù)的計算方法，不能進行框圖簡化得到正確傳遞函數(shù)，不能正確使用MARSON公式得到正確傳遞函數(shù)。課程目標(biāo)2掌握模擬控制系統(tǒng)分析的時域法、根軌跡法、頻域法，離散控制系統(tǒng)的分析方法，掌握每種方法下對系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性指標(biāo)的計算。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100正確掌握分析方法的流程與細節(jié)，給出公式正確，計算正確，結(jié)論正確，圖形符號準(zhǔn)確。80~89較好掌握分析方法的流程與細節(jié)，給出公式正確，計算大部分正確，結(jié)論較正確，圖形符號較準(zhǔn)確。70~79基本掌握分析方法的流程與細節(jié)，給出公式基本正確，計算大部分正確，結(jié)論基本正確，圖形符號基本準(zhǔn)確。60~69基本掌握分析方法的流程與細節(jié)，給出公式基本正確，計算不完全正確，結(jié)論基本正確，圖形符號基本準(zhǔn)確。0~59未掌握分析方法的流程與細節(jié)，給出公式不正確，計算不正確，結(jié)論不正確，圖形符號不準(zhǔn)確。課程目標(biāo)3了解PID控制規(guī)律，掌握控制系統(tǒng)校正的串聯(lián)超前、滯后、滯后-超前等手段，改善控制系統(tǒng)性能指標(biāo)。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100正確識別控制規(guī)律，能正確分析被控對象，然后提出正確的校正方法或識別校正方法，準(zhǔn)確計算出校正裝置傳遞函數(shù)，滿足性能指標(biāo)要求。80~89正確識別控制規(guī)律，能分析被控對象，然后提出較正確的校正方法或識別校正方法，能計算出校正裝置傳遞函數(shù)，不完全滿足性能指標(biāo)要求。70~79不完全能識別控制規(guī)律，分析被控對象能力一般，提出的校正方法不完全正確或識別校正方法不完全正確，能計算出校正裝置傳遞函數(shù)，不完全滿足性能指標(biāo)要求。60~69不完全能識別控制規(guī)律，分析被控對象能力較差，提出的校正方法不完全正確或識別校正方法不完全正確，不能計算出校正裝置傳遞函數(shù)，不能滿足性能指標(biāo)要求。0~59不能識別控制規(guī)律，不能分析被控對象，提出的校正方法不正確或識別校正方法不正確，不能計算出校正裝置傳遞函數(shù)，不能滿足性能指標(biāo)要求。六、參考教材及學(xué)習(xí)資源王軍，高秀梅，宋瀟瀟等.自動控制原理.機械工業(yè)出版社，2012王軍.自動控制原理.重慶大學(xué)出版社，2008胡壽松.自動控制原理（5版）.科學(xué)出版社，2007鄭大鐘.線性系統(tǒng)理論.清華大學(xué)出版社，2007《自動控制理論》課程教學(xué)大綱課程名稱：自動控制理論英文名稱：AutomaticControlTheory課程代碼：2學(xué)分/學(xué)時：3學(xué)分/52學(xué)時（其中理論44學(xué)時、實驗8學(xué)時）開課學(xué)期：第4學(xué)期適用專業(yè)：電氣工程及其自動化專業(yè)先修課程：大學(xué)物理、模擬電子技術(shù)等后續(xù)課程：電氣工程及其自動化專業(yè)綜合設(shè)計、電氣工程及其自動化專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)、電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計等課程負責(zé)人：開課單位：電氣與電子信息學(xué)院一、課程性質(zhì)和課程目標(biāo)1.課程性質(zhì)自動控制理論是自動化、軌道交通信號與控制、電氣工程及其自動化等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握自動控制理論的基本知識，具備應(yīng)用控制的思想分析問題的意識，能夠利用自動控制理論的相關(guān)知識分析、設(shè)計實際控制系統(tǒng)的能力，為后續(xù)控制類專業(yè)課程打下重要的基礎(chǔ)。2.課程目標(biāo)課程目標(biāo)1：掌握系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法。課程目標(biāo)2：掌握模擬控制系統(tǒng)分析的時域法、根軌跡法、頻域法，離散控制系統(tǒng)的分析方法，掌握每種方法下對系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性指標(biāo)的計算。課程目標(biāo)3：了解PID控制規(guī)律，掌握控制系統(tǒng)校正的串聯(lián)超前、滯后、滯后-超前等手段，改善控制系統(tǒng)性能指標(biāo)。課程目標(biāo)4：能根據(jù)提供的實驗設(shè)備，搭建實驗對象，在實驗中驗證控制系統(tǒng)分析的不同方法，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器，改善系統(tǒng)性能指標(biāo)并能對實驗數(shù)據(jù)進行分析和解釋，得出有效結(jié)論。二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)1：掌握系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法。2.1掌握電氣工程專業(yè)基礎(chǔ)知識，能夠針對電氣領(lǐng)域中的具體工程問題進行識別與分析。課程目標(biāo)2:掌握模擬控制系統(tǒng)分析的時域法、根軌跡法、頻域法，離散控制系統(tǒng)的分析方法，掌握每種方法下對系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性指標(biāo)的計算。課程目標(biāo)3:了解PID控制規(guī)律，掌握控制系統(tǒng)校正的串聯(lián)超前、滯后、滯后-超前等手段，改善控制系統(tǒng)性能指標(biāo)。課程目標(biāo)4:能根據(jù)提供的實驗設(shè)備，搭建實驗對象，在實驗中驗證控制系統(tǒng)分析的不同方法，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器，改善系統(tǒng)性能指標(biāo)并能對實驗數(shù)據(jù)進行分析和解釋，得出有效結(jié)論。4.1能掌握實驗原理，并具有一定的實驗方案設(shè)計能力。4.2能掌握并使用相關(guān)技術(shù)和方法，按合理步驟進行實驗，能正確操作實驗儀器（設(shè)備），獲取實驗數(shù)據(jù)。4.3能對實驗數(shù)據(jù)進行分析和解釋，并得出有效結(jié)論。三、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式（環(huán)節(jié)）與課程目標(biāo)的關(guān)系教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方式（環(huán)節(jié)）及學(xué)時課程目標(biāo)授課實驗上機（1）自動控制理論緒論自動控制理論的發(fā)展、分類、以及控制系統(tǒng)的基本性能指標(biāo)1課程目標(biāo)1（2）控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型控制系統(tǒng)的微分方程控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)典型輸入信號和時域性能指標(biāo)7作業(yè)一：用解析法列寫系統(tǒng)微分方程及傳遞函數(shù)、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換、梅遜公式（3)時域分析法各階系統(tǒng)的時域分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及誤差計算8作業(yè)二：二階系統(tǒng)時域分析及其計算、勞斯判據(jù)、誤差計算(4)根軌跡分析法根軌跡的概念及其繪制方法廣義根軌跡6課程目標(biāo)2作業(yè)三：繪制根軌跡、廣義根軌跡的求解(5)頻域分析法頻率特性的概念奈奎斯特圖和伯德圖的分析與繪制奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)相對穩(wěn)定性和閉環(huán)頻率特性8作業(yè)四：奈奎斯特圖的分析與繪制、伯德圖的分析與繪制、奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)、裕量的計算(6)控制系統(tǒng)的校正系統(tǒng)性能指標(biāo)的分析串聯(lián)超前校正、串聯(lián)滯后校正、串聯(lián)超前-滯后校正6課程目標(biāo)3作業(yè)五：串聯(lián)超前校正、串聯(lián)滯后校正、串聯(lián)超前-滯后校正的相關(guān)計算(7)離散控制系統(tǒng)離散控制系統(tǒng)的基本概念離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型離散控制系統(tǒng)的性能分析6課程目標(biāo)2作業(yè)六：差分方程、脈沖傳遞函數(shù)求解、離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和判斷（8）期末復(fù)習(xí)2實驗一：二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)2課程目標(biāo)4實驗二：控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析2實驗三：系統(tǒng)頻率特性測量2實驗四：連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正2合計448四、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合實驗和作業(yè)共同實施，輔以自學(xué)。1.課堂講授(1)采用多媒體教學(xué)與板書教學(xué)相結(jié)合，以老師講授為主，并輔以課堂討論、多媒體演示等教學(xué)手段，提高課堂教學(xué)信息量，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。(2)采用啟發(fā)式、案例式教學(xué)，通過提出問題、分析問題、給出解決措施，啟發(fā)學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考和自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生思考、分析和解決復(fù)雜電氣工程問題的能力。(3)采用互動式教學(xué)，以課堂提問、課內(nèi)討論、課堂作業(yè)等形式，通過對難點重點內(nèi)容的討論，使學(xué)生加深對基本理論及基本概念的理解。(4)充分利用課程網(wǎng)站、慕課等現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，基于在線開放課程的翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)模式，加強師生交流和溝通，形成課外互動，提高教學(xué)效果。2.課外作業(yè)通過課外作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生檢驗學(xué)習(xí)效果，進一步掌握課堂講述內(nèi)容，思考相關(guān)問題，鞏固理論，提高分析問題，解決問題的能力。同時，引導(dǎo)學(xué)生閱讀國內(nèi)外相關(guān)科技期刊和資料，培養(yǎng)自學(xué)能力。3.實驗教學(xué)通過實驗，使學(xué)生進一步加深對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立及不同方法分析系統(tǒng)理論知識的理解，掌握分析控制系統(tǒng)的基本原理和方法，鞏固課堂所講授的內(nèi)容，通過校正系統(tǒng)實驗升華學(xué)生的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜電氣工程問題進行分析與設(shè)計的能力。學(xué)生應(yīng)能按照實驗指導(dǎo)書要求，獨立完成實驗預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗報告的撰寫。要求態(tài)度認真、原理清楚、方法正確、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、實驗報告工整。五、考核與成績評定1.考核及成績評定方式課程考核以課程目標(biāo)的達成為主要目的，以檢查學(xué)生對各知識點的掌握程度及能力的培養(yǎng)為主要內(nèi)容，課程成績包括3部分：平時成績（10%）、實驗成績（20%）、期末考試成績（70%）。2.課程目標(biāo)與課程考核環(huán)節(jié)的關(guān)系課程目標(biāo)考核與評價方式及成績比例（%）成績比例（%）平時表現(xiàn)實驗期末考試作業(yè)課堂討論課程目標(biāo)1521522課程目標(biāo)2544049課程目標(biāo)341519課程目標(biāo)41010總計201070100注：該表格中比例為占課程整體成績比例3.考核與評價標(biāo)準(zhǔn)（1）課外作業(yè)評價標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)1掌握系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100能熟練掌握傳遞函數(shù)的計算方法，能準(zhǔn)確無誤進行框圖簡化得到正確傳遞函數(shù)，能正確使用MARSON公式得到正確傳遞函數(shù)。80~89傳遞函數(shù)的計算方法掌握較好，能進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，能使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)，答案錯誤較少。70~79基本能熟練掌握傳遞函數(shù)的計算方法，基本能進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，基本能使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)。60~69傳遞函數(shù)的計算方法掌握不熟練，不完全能準(zhǔn)確無誤進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，不完全能正確使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)，答案錯誤較多。0~59未能掌握傳遞函數(shù)的計算方法，不能進行框圖簡化得到正確傳遞函數(shù)，不能正確使用MARSON公式得到正確傳遞函數(shù)。課程目標(biāo)2掌握模擬控制系統(tǒng)分析的時域法、根軌跡法、頻域法，離散控制系統(tǒng)的分析方法，掌握每種方法下對系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性指標(biāo)的計算。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100正確掌握分析方法的流程與細節(jié)，計算正確，結(jié)論正確，圖形符號準(zhǔn)確。80~89較好掌握分析方法的流程與細節(jié)，計算大部分正確，結(jié)論較正確，圖形符號較準(zhǔn)確。70~79基本掌握分析方法的流程與細節(jié)，計算大部分正確，結(jié)論基本正確，圖形符號基本準(zhǔn)確。60~69基本掌握分析方法的流程與細節(jié)，計算不完全正確，結(jié)論基本正確，圖形符號基本準(zhǔn)確。0~59未掌握分析方法的流程與細節(jié)，計算不正確，結(jié)論不正確，圖形符號不準(zhǔn)確。（2）課堂討論評價標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)1掌握系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100能熟練掌握傳遞函數(shù)的計算方法，能準(zhǔn)確無誤進行框圖簡化得到正確傳遞函數(shù)，能正確使用MARSON公式得到正確傳遞函數(shù)。課堂討論積極，表達能力好、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、主動回答和分析問題。80~89傳遞函數(shù)的計算方法掌握較好，能進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，能使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)，課堂討論積極，表達能力較好、有一定邏輯性、能主動回答問題。70~79基本能熟練掌握傳遞函數(shù)的計算方法，基本能進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，基本能使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)。能參與課堂討論，表達能力一般、邏輯性不強、被動回答問題。60~69傳遞函數(shù)的計算方法掌握不熟練，不完全能準(zhǔn)確無誤進行框圖簡化得到傳遞函數(shù)，不完全能正確使用MARSON公式得到傳遞函數(shù)，能參與課堂討論，表達能力較差、邏輯性差、被動回答問題。0~59未能掌握傳遞函數(shù)的計算方法，不能進行框圖簡化得到正確傳遞函數(shù)，不能正確使用MARSON公式得到正確傳遞函數(shù)。表達能力差、邏輯性差、不能回答老師提出的問題。課程目標(biāo)2掌握模擬控制系統(tǒng)分析的時域法、根軌跡法、頻域法，離散控制系統(tǒng)的分析方法，掌握每種方法下對系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性指標(biāo)的計算。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100能準(zhǔn)確回答分析方法，能準(zhǔn)確給出充分理由，給出公式正確，繪圖符號準(zhǔn)確，能提出自己的見解。課堂討論積極，表達能力好、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、主動回答和分析問題。80~89能較好回答分析方法，能準(zhǔn)確給出相應(yīng)理由，給出公式較正確，繪圖符號較準(zhǔn)確。課堂討論積極，表達能力較好、有一定邏輯性、能主動回答問題。70~79能較好回答分析方法，相應(yīng)理由不夠充分，給出公式基本正確，繪圖符號基本準(zhǔn)確。能參與課堂討論，表達能力一般、邏輯性不強、被動回答問題。60~69能回答分析方法，沒有相應(yīng)理由，給出公式有錯誤，繪圖符號基本準(zhǔn)確。能參與課堂討論，表達能力較差、邏輯性差、被動回答問題。0~59不能回答分析方法，無相應(yīng)理由，給出公式不正確，繪圖符號不準(zhǔn)確。表達能力差、邏輯性差、不能回答老師提出的問題。課程目標(biāo)3了解PID控制規(guī)律，掌握控制系統(tǒng)校正的串聯(lián)超前、滯后、滯后-超前等手段，改善控制系統(tǒng)性能指標(biāo)。評分標(biāo)準(zhǔn)90~100準(zhǔn)確掌握各種校正手段，深入理解校正手段原理，對具體對象能進行具體分析選擇正確的校正手段得到改善性能。課堂討論積極，表達能力好、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、主動回答和分析問題。80~89較準(zhǔn)確掌握各種校正手段，理解校正手段原理較好，對具體對象能進行具體分析選擇較正確的校正手段得到改善性能。課堂討論積極，表達能力較好、有一定邏輯性、能主動回答問題。70~79基本掌握各種校正手段，能理解校正手段原理，對具體對象能進行具體分析選擇校正手段，性能改善不明顯。能參與課堂討論，表達能力一般、邏輯性不強、被動回答問題。60~69基本掌握各種校正手段，基本理解校正手段原理，對具體對象能進行粗略分析選擇校正手段，性能改善不明顯。能參與課堂討論，表達能力較差、邏輯性差、被動回答問題。0~59未掌握各種校正手段，未理解校正手段原理，不能對具體對象能進行粗略分析選擇校正手段。表達能力差、邏輯性差、不能回答老師提出的問題。（3）實驗評價標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)4能根據(jù)提供的實驗設(shè)備，搭建實驗對象，在實驗中驗證控制系統(tǒng)分析的不同方法，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器，改善系統(tǒng)性能指標(biāo)并能對實驗數(shù)據(jù)進行分析和解釋，得出有效結(jié)論。評分標(biāo)準(zhǔn)（占總成績）90~100完全掌握實驗原理，并具有一定的實驗方案設(shè)計能力；實驗步驟合理，能正確操作實驗設(shè)備，能對實驗現(xiàn)象進行分析和解釋，得出有效結(jié)論。80~89較好的掌握實驗原理，有一定的實驗方案設(shè)計能力；實驗步驟合理，能正確操作實驗設(shè)備，能較好的對實驗現(xiàn)象進行分析和解釋，得出有效結(jié)論。70~79掌握實驗原理，實驗步驟較為合理，能正確操作實驗設(shè)備，并能對實驗現(xiàn)象進行分析和解釋，得出有效結(jié)論。60~69基本掌握實驗原理，實驗步驟基本合理，基本能正確操作實驗設(shè)備，基本能對實驗現(xiàn)象進行分析和解釋。0~59未能掌握實驗原理，實驗步驟不合理，不能正確操作實驗設(shè)備，不能對實驗現(xiàn)象進行分析和解釋。（4）期末考試評價標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)1掌握系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法。評分標(biāo)準(zhǔn)90~10