自动控制原理B教案H

内蒙古工业大学教案2009/2010学年第二学期学院信息工程学院系别自动化系课程名称自动控制原理B授课对象建环07-1,2主讲教师温素芳职称讲师课程学时561内蒙古工业大学教案(课程)教案编写时间：2010年3月1日注：1、本页内容针对所讲授课程的总体情况填写；2、预留版面不够可另附页。课程名称自动控制原理B课程代码020113101总学时：56学时讲课：48学时上机：学时实验：8学时其他：学时学时56课程类别公共课()基础课()专业课()技术基础课(√)专业选修课()公共选修课()授课对象建环07-1，2教材：1．夏德钤.自动控制原理(第三版).北京：机械工业出版社.20072．刘志鸿.自动控制原理实验指导书.自编.2009主要参考资料：1．李友善.自动控制原理(第三版).北京：国防工业出版社.20052．吴麒.自动控制原理（第二版）.北京：清华大学出版社.20063．RichardC.Dorf.ModernControlSystems(第九版).北京：科学出版社.20024．胡寿松.自动控制原理(第五版).北京：科学出版社.2007教学目的、要求：通过本课程的学习，使学生掌握用系统的观点分析问题和解决问题，了解用物理方法对工业对象进行数学抽象的一般规律，理解描述对象特性的一些基本概念，掌握不同类型对象特性的分析方法。具有初步的系统分析和设计能力，为后续课程的学习和从事专业技术工作奠定基础。1．了解自动控制系统的组成及分类，掌握系统方框图的绘制方法；2．了解建立系统微分方程的一般方法；掌握传递函数的概念、定义和性质；掌握结构图等效变换的方法；3．掌握控制系统的三种典型分析方法：时域分析法、频率特分析性和根轨迹法；4．掌握串联校正的设计方法；5．掌握离散系统的稳定性判定方法、稳态误差的分析方法；教学重点、难点：该课程简要介绍物理系统的一般建模方法，着重介绍反馈控制原理的三种基本分析方法，一般系统的设计方法，简略介绍离散控制系统的分析方法，为学生将来从事自动控制方面的设计奠定理论基础。其教学重点和难点为1．控制系统的复数域数学模型和结构图等效变换；2．二阶系统的时域分析，线性系统的稳定性分析及稳态误差计算；3．系统根轨迹及其系统性能的影响；频率特性分析和频率域稳定判据；4．串联校正的设计方法；5．离散系统的稳定性分析和稳态误差计算；2内蒙古工业大学教案(课次)第1次课2学时授课题目：第一章绪论§1-1自动控制的基本概念§1-2自动控制系统的分类§1-3自动控制系统的发展简史§1-4对自动控制系统的基本要求§1-5本课程的安排教学目的、要求：了解自动控制理论的发展历史，掌握自动控制的基本原理和方式，掌握自动控制系统的分类以及对自动控制系统的基本要求。教学重点、难点：教学重点：自动控制的基本原理和方式；教学难点：自动控制的基本原理教学组织(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：§1-1自动控制的基本概念（0.5学时）自动控制技术（人工控制和自动控制）§1-2自动控制系统的分类（0.7学时）自动控制系统的分类（1）分类方法（2）分类控制系统的几个概念线性、非线性、连续、离散、定常、时变等§1-3自动控制系统的发展简史（0.5学时）1．控制理论胚胎与萌芽期2．经典控制理论的孕期与形成时期(ClassicalControl)3．现代控制时期(ModernControl)4．智能控制时期§1-4对自动控制系统的基本要求（0.2学时）1．基本要求的提法（1）稳定性（2）快速性（3）准确性2．所研究的任务§1-5本课程的安排（0.1学时）作业布置：无主要参考资料：1．[美]KatsuhikoOgata.现代控制工程.北京：电子工业出版社.20032．RichardC.Dorf.ModernControlSystems(第九版).北京：科学出版社.2002课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。3内蒙古工业大学教案(课次)第4次课2学时授课题目：2-4拉氏反变换2-5拉氏变换的应用教学目的、要求：掌握拉氏反变换的方法，理解应用拉氏变换解微分方程的方法。教学重点、难点：利用部分分式法求拉氏反变换。教学组织(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：2-4拉氏反变换一、反变换的定义二、部分分式法求解拉氏反变换1、分母多项式无重根举四个例子具体说明2、分母多项式有重根举两个例子具体说明三、利用卷积定理求反变换举例说明2-5拉氏变换的应用用拉氏变换法求解微分方程通过举例，说明用拉氏变换法解微分方程的步骤及方法。作业布置：自编作业题主要参考资料：1．胡寿松.自动控制原理(第四版).北京：科学出版社.20012．李友善.自动控制原理(修订版).北京：国防工业出版社.19893．吴麒.自动控制原理.北京：清华大学出版社.1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。4内蒙古工业大学教案(课次)第5次课2学时授课题目：第三章线性系统的数学模型§3-1控制系统的时域数学模型§3-2控制系统的复数域数学模型教学目的、要求：了解建立系统微分方程的一般方法，掌握传递函数的概念、定义和性质。了解传递函数的局限性，掌握传递函数的求取方法，熟悉典型环节及其传递函数。教学重点、难点：教学重点：传递函数的概念、定义和性质；传递函数的求取方法。教学难点：传递函数的性质及求取方法。教学组织(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：§2-1控制系统的时域数学模型（0.4学时）一、数学模型（0.2学时）1．数学模型的概念2．数学模型的形式3．数学模型的建立二、列写微分方程的一般方法（0.2学时）举例说明列写微分方程的一般方法§2-2控制系统的复数域数学模型（1.6学时）一、传递函数的定义（0.2学时）二、传递函数的局限性（0.2学时）三、传递函数的性质（0.3学时）四、传递函数的表达形式（0.3学时）1．零—极点表达形式2．时间常数表达形式五、典型环节及其传递函数（0.6学时）1．比例环节2．惯性环节3．一阶微分环节4．积分环节5．理想微分环节6．振荡（二阶振荡）环节7．二阶微分环节8．延迟环节作业布置：2-1（a）2-2（a）主要参考资料：1．胡寿松.自动控制原理(第五版).北京：科学出版社.20072．李友善.自动控制原理(第三版).北京：国防工业出版社.20053．吴麒.自动控制原理（第二版）.北京：清华大学出版社.2006课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。5内蒙古工业大学教案(课次)第6次课2学时授课题目：§3-3典型环节的数学模型§3-4控制系统的结构图与信号流图教学目的、要求：了解典型环节的传递函数；掌握结构图的组成及等效变换原则。教学重点、难点：结构图的等效变换教学组织(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：§3-3典型环节及其传递函数（0.5学时）1．比例环节2．惯性环节3．一阶微分环节4．积分环节5．理想微分环节6．振荡（二阶振荡）环节7．二阶微分环节8．延迟环节§3-4控制系统的结构图与信号流图一、结构图的组成（0.2学时）二、结构图的三种基本连接方式（0.2学时）1、串联2、并联3、反馈三、结构图的等效变换及简化1、6个等效变换法则（0.5学时）2、举例讲解等效变换的应用（0.6学时）作业布置：2-8（a）主要参考资料：1．胡寿松.自动控制原理(第四版).北京：科学出版社.20012．李友善.自动控制原理(第三版).北京：国防工业出版社.20053．吴麒.自动控制原理（第二版）.北京：清华大学出版社.2006课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。6内蒙古工业大学教案(课次)第7次课2学时授课题目：§3-4控制系统的结构图与信号流图教学目的、要求：掌握结构图的等效变换原则；理解信号流图的组成及性质，掌握应用梅森增益公式化简结构的方法。教学重点、难点：结构图的等效变换；梅森增益公式。教学组织(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：三、结构图的等效变换及简化举例讲解等效变换的应用（0.6学时）四、信号流图及梅森增益公式1．信号流图的组成及性质（0.7学时）（1）信号流图（2）信号流图使用的术语（3）信号流图的性质（4）信号流图的绘制（5）信号流图的等效变换2．梅森增益公式（0.7学时）（1）梅森增益公式（2）举例作业布置：2-102-12主要参考资料：1．胡寿松.自动控制原理(第四版).北京：科学出版社.20012．李友善.自动控制原理(第三版).北京：国防工业出版社.20053．吴麒.自动控制原理（第二版）.北京：清华大学出版社.2006课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。7内蒙古工业大学教案(课次)第8次课2学时授课题目：第四章线性系统的时域分析法§4-1系统时间响应的性能指标§4-2一阶系统时间响应教学目的、要求：掌握系统时间响应的性能指标，掌握一阶系统的数学模型、典型时域响应特点及特征参数。教学重点、难点：系统时间响应的性能指标。教学组织(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：§4-1系统时间响应的性能指标（1学时）1．典型输入信号2．典型初始状态3．典型时间响应4．阶跃响应的性能指标§4-2一阶系统的时间响应（1学时）1．一阶系统的数学模型2．一阶系统的单位阶跃响应3．一阶系统的单位脉冲响应4．一阶系统的单位斜坡响应5．一阶系统的单位加速度响应作业布置：主要参考资料：1．胡寿松.自动控制原理(第四版).北京：科学出版社.20012．李友善.自动控制原理(修订版).北京：国防工业出版社.19893．吴麒.自动控制原理.北京：清华大学出版社.1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。8内蒙古工业大学教案(课次)第9次课2学时授课题目：第四章线性系统的时域分析法§4-3二阶系统的时间响应教学目的、要求：掌握二阶系统的数学模型、典型时域响应特点及特征参数。掌握欠阻尼二阶系统特征参数、极点位置与动态性能之间的相互关系。教学重点、难点：欠阻尼二阶系统的响应特征教学组织(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：§4-3二阶系统的时间响应（2学时）1．二阶系统的数学模型2．二阶系统的单位阶跃响应（1）负阻尼情况（2）零阻尼情况（3）欠阻尼情况（4）过阻尼情况（5）欠阻尼二阶系统的动态过程分析3．二阶系统性能的改善（1）比例—微分控制（2）测速反馈控制（微分反馈）作业布置：主要参考资料：1．胡寿松.自动控制原理(第四版).北京：科学出版社.20012．李友善.自动控制原理(修订版).北京：国防工业出版社.19893．吴麒.自动控制原理.北京：清华大学出版社.1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。9内蒙古工业大学教案(课次)第10次课2学时授课题目：第四章线性系统的时域分析法§4-4线性系统的稳定性分析教学目的、要求：掌握系统稳定性概念及稳定的充要条件，能够熟练运用劳斯稳定判据判断系统的稳定性，并进行相关的分析计算。教学重点、难点：劳斯稳定判据教学组织(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：§4-4线性系统的稳定性分析1．稳定的概念（0.5学时）2．稳定的数学条件及其定义（0.5学时）3．稳定性判据（1学时）（1）线性系统稳定的必要条件（2）劳斯稳定判据判据的内容举例讲解劳斯表的计算劳斯表的特殊情况处理劳斯表的应用作业布置：3-15（1）（3）3-16（1）主要参考资料：1．胡寿松.自动控制原理(第四版).北京：科学出版社.20012．李友善.自动控制原理(修订版).北京：国防工业出版社.19893．吴麒.自动控制原理.北京：清华大学出版社.1990课后自我总结分析：注：各栏大小可根据需要进行调整。10内蒙古工业大学教案(课次)第11次课2学时授课题目：第四章线性系统的时域分析法§4-5线性系统的稳态误差计算教学目