朱永甫《自动控制原理》课程设计教学大纲1420931

第1页共4页《自动控制理论》实验教学大纲一、课程的基本信息课程编号：09210048实验类型：课内实验学时：6学分：开课单位：土木工程系适用专业：建筑环境与能源应用工程先修课程：高等数学、电路原理等二、实验教学目的与基本要求1、实验教学的目的：通过实验教学，让学生了解Matlab的基本使用，熟悉常用的各种功能命令，掌握利用Matlab对控制系统进行仿真分析的方法。2、实验教学的基本要求：1）建立系统的数学模型（传递函数或零极点增益型）；2）利用Simulink对简单的系统进行仿真；3）掌握对控制系统进行时域分析和频域分析的命令和方法；4）掌握判定系统稳定性的方法。三、实验课程教学内容和学时分配（一）实验学时分配序号实验项目名称实验类别实验性质学时人/组验证综合设计必做选做1Matlab/SIMULINK仿真基础√√212一、二阶系统的时间响应√√213一、二阶系统的频率响应√√21合计6（二）实验内容实验一：Matlab/SIMULINK仿真基础实验目的和要求：了解MATLAB的强大功能、使用范围与特点，正确理解并掌握MATLAB的基本知识、基本操作，为后续实验的顺利进行打好基础,掌握SIMULINK的基本使用方法，了解应用SIMULINK进行典型控制系统建模、仿真、分析的过程，掌握基于MATLAB/SIMULINK进行控制系统设计、分析第2页共4页与仿真的方法。实验内容：1、了解Matlab界面和基本命令2、掌握常用的绘图命令3、SIMULINK功能模块的处理4、SIMULINK信号线的处理5、SIMULINK仿真的运行主要实验仪器与器材：计算机，Matlab软件所在实验室：计算机房实验二：一二阶系统的时间响应实验目的和要求：1、学习一、二阶系统阶跃响应特性测试方法；2、研究一阶惯性系统在跃阶信号输入下的瞬态响应，改变其时间常数T和增益K，观察在跃阶信号作用下系统过渡过程的变化；3、分研究二阶系统的两个重要参数ζ和Wn对阶跃瞬态响应指标的影响。实验内容：1、一阶系统的阶跃响应，一阶系统的脉冲响应2、二阶系统的阶跃响应，二阶系统的脉冲响应主要实验仪器与器材：计算机，matlab软件所在实验室：计算机房实验三：一二阶系统的频率响应实验目的和要求：1、加深理解频率特性的概念，掌握系统频率特性的测试原理及方法。2、掌握频率特性的Nyquist图和Bode图的组成原理，熟悉典型环节的Nyquist图和Bode图的特点及其绘制，了解一般系统的的Nyquist图和Bode图的特点和绘制。实验内容：1、绘制系统的Bode图2、绘制系统的Nyquist图3、求系统的稳定裕量第3页共4页主要实验仪器与器材：计算机，Matlab软件所在实验室：计算机房四、考核方式与成绩评定1、考核性质：实际操作与实验报告完成情况相结合给出实验成绩。2、成绩评定办法：每个实验项目按四个方面考核，实验预习（占15%）、实验操作（占55%）、实验报告（占20%），实验纪律（占10%）。期末总评成绩为各实验项目的分数按照课时进行加权平均。其中：⑴预习成绩：上课铃响之后，实验教师在实验室中巡视，检查学生的预习报告，并当场给出预习分数，如有学生迟到，则酌情扣分；若迟到超过20分钟，则取消其本次实验资格。⑵操作成绩：教师讲课结束后在实验室中巡回指导，考核学生的操作情况，对思维敏捷、操作灵巧、有创造性的，独立完成实验全过程的学生，则给出较好的操作分数；而对于操作不认真，抄袭别人数据的学生则酌情扣分。⑶报告成绩：实验结束后，批改学生的实验报告，给出实验报告成绩；实验报告的关注点包括实验的原始数据、数据的分析及处理、回答预习思考题，实验总结等。要求书写整洁、文字符号规范等。(4)实验纪律：考核学生的出勤率、对仪器设备的爱护、对实验室环境卫生的维护等。补考办法：总评成绩不及格的学生，必须重修实验课，可以下一年在教务系统中自行选课，然后自选时间到实验室做实验（跟随下一年级的学生），并将实验报告交给指导老师。重修所有的实验项目之后能够而且仅能够获得及格的成绩。五、实验教材或讲义、参考书实验教材或讲义：实验讲义：自编教材：《自动控制原理》，孙炳达主编，机械工业出版社.2014年1月第3版参考书：1、控制工程基础，王积伟主编，高等教育出版社，2005。六、实验大纲编写必要的说明执笔人签字：教研室主任签字：教学主任签字：制订日期：年月日第4页共4页第10章控制理论综合设计实验10.1基于MATLAB的控制系统设计实验10.1.1实验1：扰动补偿的复合校正10.1.2实验2：输入补偿的复合校正10.1.3实验3：跟踪系统的状态空间设计10.2直线型倒立摆综合设计实验10.2.1实验1：直线一级倒立摆的数学模型10.2.2实验2：经典PD控制实验10.2.3实验3：状态空间极点配置实验10.2.4实验4：LQR控制器设计与调节实验10.2.5实验5：直线一级柔性连接倒立摆系统的控制实验10.2.6实验6：LQR控制器(能量自摆起)实验