自動(dòng)控制基礎(chǔ)-電科教學(xué)大綱

【自動(dòng)控制基礎(chǔ)】【FundamentalofAutomaticControl】一、基本信息課程代碼：【2080361】課程學(xué)分：【2】面向?qū)I(yè)：【微電子科學(xué)與工程】、【電子科學(xué)與技術(shù)】課程性質(zhì)：【系專業(yè)任選課程】開課院系：機(jī)電學(xué)院電子系使用教材：教材【自動(dòng)控制原理孟慶明主編高等教育出版社第3版】參考書目【自動(dòng)控制原理習(xí)題集盧京潮等主編清華大學(xué)出版社第1版】【自動(dòng)控制原理胡壽松科學(xué)出版社第6版】、【自動(dòng)控制原理謝克明電子工業(yè)出版社第2版】課程網(wǎng)站網(wǎng)址：/先修課程：【高等數(shù)學(xué)A010001（5）】二、課程簡(jiǎn)介和課程目標(biāo)本課程是電子系系定專業(yè)課，是一門研究有關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)中基本概念、基本原理和基本方法的理論課程。該課程的學(xué)習(xí)對(duì)掌握自動(dòng)控制技術(shù)有重要意義。課程主要內(nèi)容分為4大部分：第一部分介紹了有關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念和控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；第二部分闡述了線性系統(tǒng)的時(shí)域分析與校正；第三部分介紹了根軌跡法；第四部分介紹了線性系統(tǒng)的頻域分析與校正。課程注重體系的基本結(jié)構(gòu)：從自動(dòng)控制的一般概念到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立再到認(rèn)識(shí)系統(tǒng)改造系統(tǒng)，體系完整，層次分明。本課程在講解理論基礎(chǔ)的同時(shí)引入了很多應(yīng)用實(shí)例，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的基礎(chǔ)之上學(xué)會(huì)舉一反三、融會(huì)貫通，能夠建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并對(duì)模型進(jìn)行分析。課程主要采用講練結(jié)合的方式，學(xué)生通過一些控制系統(tǒng)示例進(jìn)行數(shù)學(xué)模型建立、分析其性能指標(biāo)，掌握該門課程。整個(gè)課程注重理論的完整性與工程實(shí)用性相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和分析問題解決問題的能力。該課程對(duì)面向應(yīng)用型大學(xué)人才的培養(yǎng)特別是機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)智能制造方向的學(xué)生有重要意義。本課程目標(biāo)如下：目標(biāo)1：能夠應(yīng)用自動(dòng)控制原理的相關(guān)知識(shí)對(duì)線性系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域分析、復(fù)域分析以及頻域分析。目標(biāo)2：能夠利用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的仿真與分析。目標(biāo)3：理解自動(dòng)控制在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)社會(huì)的影響。三、選課建議本課程適合電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)大二及以上學(xué)生學(xué)習(xí)，先修課程為高等數(shù)學(xué)。課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求2：?jiǎn)栴}分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，并通過文獻(xiàn)研究分析各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加以建模和表達(dá)以獲得有效結(jié)論。2.1能運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)原理，識(shí)別和判斷電路、設(shè)計(jì)、工藝等問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。目標(biāo)1畢業(yè)要求4：研究：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)微電子科學(xué)與工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程技術(shù)問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。4.3能正確分析和解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)/結(jié)果，并能通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。目標(biāo)2畢業(yè)要求6：工程與社會(huì)：能夠基于微電子科學(xué)與工程相關(guān)背景知識(shí)進(jìn)行合理分析，評(píng)價(jià)微電子科學(xué)與工程解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。6.2能正確認(rèn)識(shí)本工程領(lǐng)域現(xiàn)狀及新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝、新材料的開發(fā)和應(yīng)用，對(duì)于客觀世界和社會(huì)的影響。目標(biāo)3五、課程目標(biāo)/課程預(yù)期學(xué)習(xí)成果序號(hào)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)教與學(xué)方式評(píng)價(jià)方式12.1能運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)原理，識(shí)別和判斷電路、設(shè)計(jì)、工藝等問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)；目標(biāo)1：能夠應(yīng)用自動(dòng)控制原理的相關(guān)知識(shí)對(duì)線性系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域分析、復(fù)域分析以及頻域分析。1.課堂授課1.期末考核2.作業(yè)3.課堂練習(xí)4.單元測(cè)試24.3能正確分析和解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)/結(jié)果，并能通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。目標(biāo)2：能夠利用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的仿真與分析。1.課堂授課2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)1.課堂練習(xí)2.作業(yè)3.單元測(cè)試36.2能正確認(rèn)識(shí)本工程領(lǐng)域現(xiàn)狀及新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝、新材料的開發(fā)和應(yīng)用，對(duì)于客觀世界和社會(huì)的影響。目標(biāo)3：理解自動(dòng)控制在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)社會(huì)的影響。1.課堂授課2.自主學(xué)習(xí)1.作業(yè)六、課程內(nèi)容課程內(nèi)容主要包括5個(gè)單元的內(nèi)容，總學(xué)時(shí)32學(xué)時(shí)。單元知識(shí)點(diǎn)能力要求支持的課程目標(biāo)教學(xué)難點(diǎn)1.自動(dòng)控制的一般概念（2課時(shí)理論）1.知道自動(dòng)控制和自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念。L12.理解自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成。L23.運(yùn)用控制理論的基本原理繪制方框圖。L34.分析自動(dòng)控制系統(tǒng)的類型。L45.知道控制系統(tǒng)性能的基本要求。L11.能夠運(yùn)用自動(dòng)控制理論的基本組成和原理，由系統(tǒng)工作原理圖繪制方框圖。2.能夠掌握負(fù)反饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及原理。目標(biāo)1,31.由實(shí)際的自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理圖繪制方框圖。2.控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（8課時(shí)理論）1.理解控制系統(tǒng)的時(shí)域數(shù)學(xué)模型。L22.知道拉氏變換及其時(shí)域微分性質(zhì)，運(yùn)用拉氏變換解微分方程。L1。3.理解控制系統(tǒng)的復(fù)域數(shù)學(xué)模型，并理解典型環(huán)節(jié)。L24.理解控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，并對(duì)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行等效變換。L25.運(yùn)用系統(tǒng)的信號(hào)流圖和梅遜公式求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。L36.理解閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和誤差傳遞函數(shù)。L21.能夠應(yīng)用控制理論建立控制系統(tǒng)的時(shí)域微分方程。2.能夠運(yùn)用拉氏變換求解微分方程并求控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。3.能夠運(yùn)用控制元件的物理關(guān)系或系統(tǒng)的方框圖建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并對(duì)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行等效變換。4.能夠用控制系統(tǒng)的信號(hào)流圖和梅遜公式求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。目標(biāo)1,21.建立并求解系統(tǒng)的時(shí)域數(shù)學(xué)模型。2.求解系統(tǒng)的復(fù)域數(shù)學(xué)模型。3.系統(tǒng)方框圖的等效變換。4.用信號(hào)流圖和梅遜公式求傳遞函數(shù)。3.線性系統(tǒng)的時(shí)域分析與校正（7課時(shí)理論）1.知道時(shí)域法的作用特點(diǎn)及系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)。L12.理解一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。L23.理解二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。L24.分析線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性。L45.分析線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。L41.能夠求解典型輸入信號(hào)下一階系統(tǒng)的響應(yīng)。2.能夠?qū)⒍A傳遞函數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)形式并對(duì)二階系統(tǒng)進(jìn)行分類。3.能夠利用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4.能夠用終值定理求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。目標(biāo)1,21.求解典型輸入下一階系統(tǒng)的響應(yīng)。2.系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷。3.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差求解。4.根軌跡法（5課時(shí)理論）1.知道根軌跡法的基本概念。L12.理解繪制根軌跡的基本法則。L23.運(yùn)用根軌跡的基本法則繪制系統(tǒng)的根軌跡。L34.知道廣義根軌跡的相關(guān)概念并沒能夠繪制系統(tǒng)的廣義根軌跡。L15.運(yùn)用根軌跡分析系統(tǒng)性能。L31.能夠夠理解根軌跡法的基本概念和繪制根軌跡的基本法則。2.能夠運(yùn)用根軌跡的基本法則繪制系統(tǒng)的根軌跡。3.能夠運(yùn)用根軌跡分析系統(tǒng)性能指標(biāo)。目標(biāo)1,21.運(yùn)用根軌跡的基本法則繪制系統(tǒng)的根軌跡。2.運(yùn)用根軌跡分析系統(tǒng)性能指標(biāo)。5.線性系統(tǒng)的頻域分析與校正（10課時(shí)理論）1.理解頻率特性的基本概念。L22.理解系統(tǒng)的幅相頻率特性。L23.運(yùn)用典型環(huán)節(jié)的波特圖繪制開環(huán)系統(tǒng)的波特圖。L34.理解奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)。L25.理解穩(wěn)定裕度的定義。L26.運(yùn)用開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性分析系統(tǒng)的性能。L31.能夠理解頻率特性的基本概念。2.能夠運(yùn)用典型環(huán)節(jié)的頻率特性繪制開環(huán)系統(tǒng)的幅相特性曲線。3.能夠繪制開環(huán)系統(tǒng)的波特圖。4.能夠分析系統(tǒng)的性能指標(biāo)。目標(biāo)1,21.運(yùn)用典型環(huán)節(jié)的頻率特性繪制開環(huán)系統(tǒng)的幅相特性曲線。2.運(yùn)用典型環(huán)節(jié)的波特圖繪制開環(huán)系統(tǒng)的波特圖。3.分析系統(tǒng)的性能指標(biāo)。評(píng)價(jià)方式與成績(jī)考核項(xiàng)目與對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)及計(jì)分辦法總評(píng)構(gòu)