自动控制原理教案董心壮

青岛大学教案学院：自动化工程学院系别：控制工程系课程名称：自动控制原理任课教师：董心壮青岛大学教务处制教案编写说明一、教案编写应明确的几个概念1、教学大纲教学大纲是根据培养计划，以系统和连贯的形式，提纲挈领地叙述有关教学内容的纲领性文件。2、教学日历是教师组织课程教学的具体计划表，应明确规定教学进程、授课内容提要、各种教学环节、方式、课外作业的安排等。教学日历按课程和授课对象（教学班）编写，由任课教师按教学执行计划规定的教学任务、课程教学基本要求及教学大纲的要求，结合授课班级学习情况、课表、校历等编写。3、教案教案是为实现教学大纲的具体细化而精心设计的授课框架，也是教师为实施课堂教学而作出以课时为单位的具体行动计划或教学方案。其作用是对课堂教学的总的导向、规划和组织，是课堂教学规划的蓝本。此外，还有三个附带性作用：一是备忘录作用。由文字载体保存的信息可供随时提取或查阅；二是资料库作用。从长远角度看，教案中保存着教师从各种渠道获得的珍贵材料，以及自身的经验与心得，积累多了自然形成一座资料宝库；三是教改课题源作用。教案的丰富案例、精心思索过的问题、教学后的得失体会等往往成为教师选择教改研究课题的源泉。4、讲稿讲稿是丰富和细化教案中的具体要求并实现教学设想的实质内容和书面台词，是根据教学内容对教案的具体化。讲稿与教案不同之处主要表现在一是讲稿所承载的是知识信息，教案所承载的是课堂教学的组织管理信息。二是讲稿的思路形成受教学过程的知识逻辑支配，而教案的思路形成受教学过程的管理逻辑支配。三是在内容上，讲稿涉及的是知识性项目，教案涉及的是组织性项目。四是在表现形式上，讲稿篇幅较长，教案则是几百字或千余字即可。二、教案一般应具备以下几个基本要素1、教学目的(教学目标)：某一堂课学习预期达到的效果。2、教学内容：某一堂课教学知识信息的总和及其重点、难点。3、教学方法：是教师把自己的学识传授给学生的手段。在教学中，教师不应仅是传授知识和技能，更重要的是教会学生主动学习和掌握知识的能力和方法。4、教学进程：是根据教学目的进行教学内容、教学方法、辅助手段（教具及现代教学手段）、师生互动、学时安排、板书设计等的设计或选择。5、课后总结分析：是对教学中知识的科学性和完整性评价；某个教学环节的设计；教学重、难点的把握；教学方法的应用；师生双边活动的设计；教学效果等课堂教学过程情况的总结与分析，为以后的教学提供经验和素材。在这五个因素中，教学进程是整个教案的主体部分，既体现出教学活动的逻辑程序，又可划分出若干环节或步骤，并考虑到它们的时间分配、具体方法的应用，相互间的衔接、过渡，以及教学过程与板书的协调等等，充分反映教师教学设计思想，体现教师的教学经验和风格。三、教案编写的形式和内容1、本次课的教学内容(具体到知识点)；2、本次课的教学方式(手段)；3、本次课的师生活动设计；4、本次课的板书设计；5、各教学步骤的时间分配；6、本次课的作业布置等。四、教案格式推荐教案格式推荐附后。青岛大学自动控制原理教案授课对象：2006级电气工程专业本科生第1次课2学时章节第一章自动控制系统的一般概念1.1自动控制的基本原理与方式1.2自动控制系统示例讲授主要内容1.自动控制的基本概念，控制系统的任务、组成及控制装置各部分的作用；2.系统的基本控制方式及特点，负反馈控制原理；重点难点重点：自动控制的基本概念，基本控制方式与特点，反馈原理控制系统组成及各物理量的含义，开环控制和闭环控制，难点：负反馈控制原理，系统工作原理图的理解与方块图的绘制。要求掌握知识点和分析方法1．掌握有关自动控制的基本概念，明确控制系统的任务、组成及控制装置各部分的作用；2．了解系统的基本控制方式及特点，正确理解负反馈控制原理；3．掌握由系统工作原理图画出系统方块图的方法；教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等授课方式：课堂教学授课思路：由浅入深，通过对简单控制系统的举例，循序渐进使学生掌握自动控制概念、系统组成、控制方式，以及反馈控制原理，课堂上，请学生列举并分析一个自动控制系统实例。作业布置1-1，1-2主要参考资料《自动控制原理习题集》胡寿松主编，国防工业出版社《自动控制原理》田玉平主编，电子工业出版社备注青岛大学自动控制原理教案授课对象：2006级电气工程专业本科生第2次课2学时章节第一章自动控制系统的一般概念1.3自动控制系统的分类1.4对自动控制系统的基本要求讲授主要内容1．自动控制系统的分类：线性连续控制系统、线性定常离散控制系统、非线性控制系统2．对自动控制系统的基本要求：自动控制系统基本要求、典型外作用重点难点重点：自动控制系统的基本要求、典型外作用难点：控制系统的分类要求掌握知识点和分析方法1．初步掌握控制系统的分类2．掌握反馈控制系统的组成及基本要求教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等授课方式：课堂教学授课思路：通过对上次课控制系统的学习，进一步学习对自动控制系统的分类及要求，并学习以后章节用到的典型信号，掌握信号的定义以及数学表达。作业布置无主要参考资料《自动控制原理习题集》胡寿松主编，国防工业出版社《自动控制原理》田玉平主编，电子工业出版社备注青岛大学自动控制原理教案授课对象：2006级电气工程专业本科生第3次课2学时章节第二章控制系统的数学模型2-1控制系统的时域数学模型讲授主要内容1.线性元件的微分方程2.控制系统微分方程的建立3.线性系统的特性重点难点重点：控制系统运动方程式的建立、线性系统的特性难点：控制系统运动方程式的建立要求掌握知识点和分析方法1.掌握线性元件、控制系统运动方程式建立的一般方法；2.掌握线性系统的特性教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等授课方式：课堂教学授课思路：由浅入深，由线性元件至控制系统，本次课主要通过对各种系统举例建立其微分运动方程，循序渐进使学生掌握控制系统运动方程式的建立方法，并在此基础上掌握线性系统的特性。作业布置2-2(a)、(c),2-3(b)主要参考资料《自动控制原理习题集》胡寿松主编，国防工业出版社《自动控制原理》田玉平主编，电子工业出版社备注青岛大学自动控制原理教案授课对象：2006级电气工程专业本科生第4次课2学时章节第二章控制系统的数学模型2-1控制系统的时域数学模型(续)2-2控制系统的复数域数学模型讲授主要内容1.线性定常微分方程的求解2.非线性微分方程的线性化3.运动的模态4.传递函数的定义和性质5.传递函数的零点和极点重点难点重点：传递函数的定义和性质难点：非线性微分方程的线性化要求掌握知识点和分析方法1.了解非线性微分方程线性化方法及运动模态的概念；2.掌握拉氏变化的基本原理和性质，正确理解传递函数的定义、性质和意义；3.理解掌握传递函数的零点和极点。教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等授课方式：课堂教学授课思路：1．本课教授对象为大三学生，已经学习过高等数学等基本课程，因此对线性定常微分方程的求解知识点不作详细讲解2．非线性微分方程的线性化较难理解，应从原理解释上着重讲述，具体运算不作要求3．运动的模态需要学生理解4．传递函数的定义和性质以拉氏运算为基础，也是学生所学基础课程，对拉氏运算不作过多叙述，让学生课下学习，传递函数的定义和性质为本节重点掌握内容，要求学生重视并理解学习，并进而掌握零、极点的定义。作业布置无主要参考资料《自动控制原理习题集》胡寿松主编，国防工业出版社《自动控制原理》田玉平主编，电子工业出版社备注青岛大学自动控制原理教案授课对象：2006级电气工程专业本科生第5次课2学时章节第二章控制系统的数学模型2-2控制系统的复数域数学模型2-3控制系统的结构图与信号流图讲授主要内容1.传递函数的零点和极点对输出的影响2.典型元部件的传递函数3.典型环节的传递函数4.系统结构图的组成与绘制5.结构图的等效变换和简化重点难点重点：典型环节的传递函数、系统结构图的组成与绘制、结构图的等效变换和简化难点：典型环节的传递函数、系统结构图的组成与绘制要求掌握知识点和分析方法1．掌握典型环节的传递函数，系统结构图的组成与绘制；2．掌握结构变换的基本规则，并能正确熟练的运用进行方框图简化；教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等授课方式：课堂教学授课思路：传递函数是进行控制系统分析的基础，由复杂系统得出的结构图难以直接得到传递函数，因此需要进行结构图变换，本次课讲授，通过对各种情况的变换讲解，使学生掌握结构图变换的基本规则，并能熟练应用。作业布置2-7,2-9,2-10主要参考资料《自动控制原理习题集》胡寿松主编，国防工业出版社《自动控制原理》田玉平主编，电子工业出版社备注青岛大学自动控制原理教案授课对象：2006级电气工程专业本科生第6次课2学时章节第二章控制系统的数学模型2-3控制系统的结构图与信号流图讲授主要内容1.信号流图的组成及性质2.信号流图的绘制3.梅森(Mason)增益公式重点难点重点：信号流图的绘制、梅森(Mason)增益公式难点：信号流图的绘制、梅森(Mason)增益公式要求掌握知识点和分析方法1．了解信号流图的组成、性质；2．掌握方框图和信号流图间的转换；3．掌握应用梅森公式求解系统的传递函数；教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等授课方式：课堂教学授课思路：信号流图是控制系统的又一数学模型，要求学生掌握其与结构图之间的转换，梅森公式是求取系统传递函数的一个重要公式，也是重要的考点，要求学生掌握。本次课主要通过对大量例题的讲解，使学生能够当堂掌握。辅助手段：课堂练习作业布置2-13，2-15,2-17(e)主要参考资料《自动控制原理习题集》胡寿松主编，国防工业出版社《自动控制原理》田玉平主编，电子工业出版社备注青岛大学自动控制原理教案授课对象：2006级电气工程专业本科生第7次课2学时章节第二章控制系统的数学模型2-3控制系统的结构图与信号流图讲授主要内容1.闭环系统的传递函数2.第二章小结3.习题讲解重点难点重点：闭环系统的传递函数难点：闭环系统的传递函数要求掌握知识点和分析方法1．理解并掌握系统的开环传递函数、闭环传递函数、以及输入信号、扰动信号作用下的闭环传递函数、误差传递函数和典型环节传递函数的概念及求解方法教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等授课方式：课堂教学授课思路：本次课将结束第二章的学习，要求学生重点掌握本章最后一个知识点，对后续章节的学习非常重要。另外，本章小结将对第二章进行完整的梳理，使学生对第二章有个系统的了解。最后，将对学生作业中出现的问题进行讲解。作业布置2-18(a),2-21(b),2-22(a)、(h)主要参考资料《自动控制原理习题集》胡寿松主编，国防工业出版社《自动控制原理》田玉平主编，电子工业出版社备注青岛大学自动控制原理教案授课对象：2006级电气工程专业本科生第8次课2学时章节第三章线性系统的时域分析法3-1系统时间响应的性能指标3-2一阶系统的时域分析讲授主要内容1.系统时间响应的性能指标2.一阶系统的数学模型3.一阶系统的单位阶跃响应4.一阶系统的单位脉冲响应5.一阶系统的单位斜坡响应6.一阶系统的单位加速度响应重点难点重点：系统时间响应的性能指标、一阶系统的数学模型、一阶系统的单位阶跃响应难点：系统时间响应的性能指标、一阶系统的数学模型、一阶系统的单位阶跃响应要求掌握知识点和分析方法1．掌握系统时间响应的性能指标2．掌握一阶系统典型时域响应的特点，并能熟练计算性能指标和结构参数。教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等授课方式：课堂教学授课思路：系统时间响应的性能指标是进行系统分析的关键，讲解时要着重讲解其定义，以及在响应曲线上的标注。时域分析首先从一阶系统开始