2020161自动控制原理(中英文)

标准文案《自动控制原理》课程教学大纲课程编号：2020161课程类别：必修授课对象：本科三年级先修课程：复变函数，积分变换，信号与系统。学分：4总学时：56课内学时：48实验学时：8一、课程性质、教学目的与任务课程性质：专业基础课，专业知识链条中的关键环节之一，自动控制原理是仪器仪表类、测控类专业的重要基础课之一，这些专业主要学习信号传感（获取）、信号处理、控制及光机电系统等知识，而控制是知识链条中的重要一环，随着科技发展，自动化、智能化已成为仪器、产品、系统等的重要功能，这就要求学生必须具备自动控制方面的知识。教学目的与任务：培养学生自动控制原理的基础知识，学习掌握经典控制的基本理论、基本方法和控制系统的基本设计方法，重点学习分析和设计线性控制系统的基本理论、基本方法及控制系统设计方法。主要内容包括：控制系统的数学模型、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹法、控制系统的频域分析法、控制系统的常用校正方法等。二、教学基本要求学习经典控制的基本理论和基本方法，重点学习分析和设计线性控制系统的基本理论和基本方法。主要内容包括：控制系统的数学模型、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹法、控制系统的频域分析法、控制系统的常用校正方法等。三、教学内容第一章控制系统的一般要概念（4课时）自动控制的基本原理与方式，自动控制系统示例，自动控制系统的分类，对自动控制系统的基本要求1、基本概念；标准文案2、反馈系统基本组成；3、基本控制方式；4、控制系统分类：开环、闭环、复合控制；第二章控制系统的数学模型（8课时）控制系统的时域数学模型，拉普拉斯变换，控制系统的复域数学模型，控制系统的状态空间模型，控制系统的结构图与信号流图2-1时域模型、微分方程表示方法；2-2复域模型1、传递函数的定义与性质；2、传递函数的零、极点表示，开环增益、根轨迹增益等；3、典型环节的传递函数（比例、惯性、微分、积分、振荡）；2-3控制系统的结构图与信号流图1、结构图的等效变换与化简2、信号流图组成与性质A．性质、术语（理解）B．由结构图转化为信号流图方法C．梅逊公式第三章线性系统的时域分析法（10课时）线性系统时间响应的性能指标，一阶系统的时域分析，二阶系统的时域分析，高阶系统的时域分析，线性系统的稳定性分析，线性系统的稳态误差计算。3-1线性系统时间响应的性能标rt，pt，st，%3-2一阶系统的单位阶跃响应，3-3二阶系统的时域响应1、二阶系统的标准数学模型闭环传递函数形式，表示为单位反馈系统形式2、二阶系统单位阶跃响应（重点：欠阻尼情形）rt，pt，st，%3、二阶系统性能改善标准文案A、比例一微分控制掌握原理、特点B、测速反馈控制掌握原理、特点及性能参数计算3-4高阶系统时域分析，主导闭环极点概念3-5线性系统稳定性分析劳斯判据及其应用3-6线性系统的稳态误差1、误差传递函数计算2、利用终值定理求稳态误差3、系统类型（型别）4、典型参考信号输入下的稳态误差；误差系数5、减小稳态误差方法：提高型别、提高开环增益、采用复合控制6、扰动误差的传函、减小扰动误差方法A、增加扰动作用点之前积分环节数目B、增加扰动作用点之前环节的增益C、采用复合控制技术第四章根轨迹（6课时）根轨迹方程，根轨迹绘制的基本法则，广义根轨迹，系统性能的分析与估算，基于根轨迹的控制系统校正方法，MATLAB语言根轨迹分析法。4-1根轨迹方程（相角、幅值条件）4-2根轨迹绘制的基本法则，绘制根轨迹第五章线性系统的频域分析（10课时）频率特性，典型环节和开环系统频率特性，奈奎斯特稳定判据，稳定裕度，闭环频率特性，系统时域指标估算，传递函数的实验确定法，MATLAB语言频域分析法。5-2频率特性1、基本概念系统频率特性与传函间关系2、频率特性表示方法幅相曲线；幅频特性；对数幅频特性曲线；相频特性曲线；对数相频特性曲线5-3典型环节和开环系统频率特性标准文案1、典型环节的幅频、相频特性2、开环对数幅频、幅相曲线绘制对数幅频特性采用渐近线法3、由幅频曲线或相频曲线确定最小相位系统传递函数的方法5-4奈奎斯特稳定性判据1、奈代判据，实际使用判据，幅相曲线对称性2、对数频率特性稳定性判据I型以上辅助线作法5-5稳定裕度概念：截止频率；相角交界频率；相角裕度；幅值裕度5-6闭环频率特性（了解）5-7系统时域指标与频域指标关系了解它们之间的联系；第六章线性系统的校正方法（10课时）系统的设计与校正问题，常用校正装置及其特性，串联校正，反馈校正，复合校正，PID调节器，基于MATLAB语言的校正分析法。6-1校正方法串联，反馈，前馈，复合，原理，特性6-2常用校正装置及其特性（传函，特性，重要公式）1、无源超前2、无源迟后3、无源迟后—超前6-3串联校正1、串联超前方法，实用范围2、串联迟后方法，实用范围3、串联迟后—超前方法，实用范围6-4反馈校正（原理，优点）6-5复合校正A．按扰动补偿（原理，扰动误差传函推导，误差全补偿条件）B．按输入补偿（原理，误差传函推导，误差全补偿条件）6-6PID控制原理（P，PD，I，PI，PID的特点）标准文案实验安排：实验二直流电机速度控制实验（8课时）1、开环控制、闭环控制系统设计2、控制系统的校正设计3、PID调节器开放性、综合设计实验，要求学生独自完成实验前准备工作（实验目的、原理分析，实验设计、实验步骤、参数计算等），实际动手实验，实验结果分析等。四、学时分配总学时56学时讲课48学时实验8学时课外学时64学时五、教材与参考资料胡寿松等，《自动控制原理》，国防工业出版社，第4版，2002[1]自动控制原理，清华大学出版社，吴麒主编；[2]自动控制原理，中国科学技术大学出版社，庞国仲编；[3]自动控制原理试题精选与答题技巧，哈尔滨工业大学出版社，王彤主编；[4]自动控制原理常见题型解析及模拟题，西北工业大学出版社，史忠科，卢京潮编著；[5]MATLAB语言工具箱—TOOLBOX实用指南，西北工业大学出版社，施阳李俊等编著；[6]MATLAB语言—演算纸式的科学工程计算语言，中国科学技术大学出版社，张培强主编；[7]系统分析与仿真—MATLAB语言及应用，国防科技大学出版社，黄文梅杨勇等编著。六、成绩评定期末成绩80%，平时成绩（作业、平时测验及课堂情况）及综合实验能力20%。大纲撰写人：段发阶、吴斌大纲批准人：段发阶制定日期：2011年6月标准文案TJUSyllabusfor“Automaticcontrolprinciple”Code:Category:compulsoryFor:juniorPrerequisite:complexvariablesfunctions,integraltransformation,SignalsandSystemsCredits:4SemesterHour:56Lecture：48ComputerLab：81.Coursenature,teachinggoalandmissionCoursenature:Asprofessionalbasiccourse,oneofthekeylinksofprofessionalknowledgechain,automaticcontroltheoryisoneofmostimportantbasiccoursesinmajorsofinstrumentsandmeasure&control.Thesemajorsmainlystudytheknowledgeofsignalsensing(for),signalprocessing,controlandoptomechatronicssystemandsoon,andcontrolisanimportantlinkinthechainknowledge.Alongwiththedevelopmentofscienceandtechnology,automationandintelligenthavebecomeimportantfunctionininstrument,production,system,etc.Thisrequiresthestudentsmusthaveknowledgeofautomaticcontrolaspects.Teachinggoalandmission:Cultivatestudentsthebasicknowledgeofautomaticcontrolprinciple.Learntomasterthebasictheoryandbasicmethodofclassicalcontrol,andthebasicdesignmethodofthecontrolsystem.Learnmainlyanalysisanddesignoflinearcontrolsystemofbasictheory,thebasicmethodandcontrolsystemdesignmethod.Themaincontentsinclude:themathematicalmodelofcontrolsystem,thetimedomainanalysismethodofthecontrolsystem,therootlocus标准文案methodofthecontrolsystem,themethodoffrequencydomainofthecontrolsystem,thecommonlyusedcorrectionmethodsofthecontrolsystem,etc.2.TeachingbasicrequirementsThebasicrequirementsarelearningthebasictheoriesandmethodsofclassicalcontrol,mainlylearningthebasictheoryandbasicmethodsofanalysisanddesignoflinearcontrolsystem.Themaincontentsinclude:themathematicalmodelofcontrolsystem,thetimedomainanalysismethodofthecontrolsystem,therootlocusmethodofthecontrolsystem,thefrequencydomainmethodofthecontrolsystem,thecommonlyusedcorrectionmethodsofthecontrolsystem,etc.3.Contentofcourses(4hours)ChapterOne,thegeneralconceptsofControlsystemThebasicprincipleandmeansofautomaticcontrol,automaticcontrolsystemexamples,theclassificationoftheautomaticcontrolsystem,thebasicrequirementsofautomaticcontrolsystem1.Basicconcept2.Thebasicstructureoffeedbacksystem3.Thebasiccontrolmode4.Controlsystemclassification:openloop,closedloop,compositecontrol*ChapterTwo,Themathematicalmodelofthecontrolsystem(8hours)Themathematicalmodeloftimedomainofthecontrolsystem,Laplacetransform,thecomplexdomainmathematicalmodelofthecontrolsystem,thestatespacemodelofthecontrolsystem,thestructureandsignal