〔自动控制理论〕教学大纲.doc

《自动控制理论》课程教学大纲 课程名称：自动控制理论 课程编码学 时： 72 学 分：4 开课学期：4 课程类别：学科平台课程 课程性质：必修 适用专业：自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器 先修课程：高等数学、线性代数、复变函数与积分变换、电路、模拟电子技术、数字电子技术、电机与拖动 一、课程的性质、目的与任务 该课程是自动化专业、测控技术与仪器专业和电气工程及其自动化专业的主要专业基础课，在技术基础课和专业课之间发挥承上启下的桥梁纽带作用，其目的是为后续专业课程奠定自动控制方面的理论基础，其任务主要是学习自动控制的基本概念和控制系统的建模方法，掌握控制系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法以及校正设计方法、线性离散系统分析方法等内容。 二、教学内容及基本要求 第一章 自动控制的一般概念 教学目的和要求： 掌握自动控制的一些基本概念和反馈控制的基本原理。 教学难点和重点： 反馈控制的基本原理。 教学方法和手段： 课堂讲授；课件演示。 第一节 自动控制的基本原理和方式 1 学时 第二节 自动控制系统的分类 0.5 学时 第三节 对自动控制系统的基本要求 0.5 学时 复习与作业要求： 掌握考核知识点。 考核知识点： 自动控制和自动控制系统的概念；反馈控制系统的基本组成结构；负反馈控制的基本原理；自动控制的基本方式；自动控制系统的基本类别；对自动控制系统的性能要求。 第二章 控制系统的数学模型 教学目的和要求： 充分理解数学模型的概念，重点掌握微分方程和传递函数的求取方法、动态结构图和信号流图的绘制方法；学会动态结构图的等效变换方法和梅逊公式的应用方法。 教学重点和难点： 动态结构图的等效变换和梅逊公式 教学方法与手段： 课堂讲授；课件演示；实验；习题课。 第一节 拉普拉斯变换（选讲） 第二节 控制系统的时域数学模型 2学时 第三节 控制系统的复域数学模型 2学时 第四节 控制系统的结构图和信号流图 4学时 复习与作业要求： 掌握考核知识点，通过习题熟练掌握传递函数的求取、结构图和信号流图的绘制、梅逊公式的应用方法。 考核知识点： 数学模型的概念和类别；传递函数、动态结构图和信号流图的概念；微分方程的列写方法；传递函数的求取方法和性质；结构图、信号流图的组成和绘制方法；结构图的等效变换方法；梅逊公式的正确使用方法。 第三章 线性系统的时域分析法 教学目的和要求： 掌握控制系统时域性能指标的定义；掌握欠阻尼二阶系统的时间响应形式和性能指标的计算方法；掌握线性系统稳定性概念、稳定条件和判定方法；掌握线性系统稳态误差的定义及其计算方法。 教学重点和难点： 二阶系统的动态分析；系统稳定性判据；稳态误差的求取方法。 教学方法与手段： 课堂讲授；课件演示；实验；习题课。 第一节 系统时间响应的性能指标 1学时 第二节 一阶系统的时域分析 1学时 第三节 二阶系统的时域分析 2学时 第四节 高阶系统的时域分析（选讲） 第五节 线性系统稳定性分析 2学时 第六节 线性系统稳态误差的计算 2学时 复习与作业要求： 掌握考核知识点，通过习题熟练掌握二阶系统性能指标的计算、劳斯稳定判据的用法和稳态误差的算法。 考核知识点： 性能指标的定义；欠阻尼二阶系统性能指标的计算公式；系统稳定性和稳态误差的概念；劳斯稳定判据；稳态误差的计算方法。 第四章 线性系统的根轨迹法 教学目的和要求： 掌握根轨迹的概念及作用；掌握根轨迹方程及其根轨迹的绘制法则；掌握根轨迹法分析系统性能的方法；了解广义根轨迹。 教学重点和难点： 根轨迹的绘制法则；用根轨迹分析系统性能 教学方法与手段： 课堂讲授；课件演示；实验；习题课。 第一节 根轨迹法的基本概念 1学时 第二节 根轨迹绘制的基本法则 3学时 第三节 广义根轨迹（选讲） 第四节 系统性能的分析 2学时 复习与作业要求： 掌握考核知识点，通过习题熟练掌握根轨迹的绘制方法、根轨迹增益的计算方法和用根轨迹分析系统性能的定性方法。 考核知识点： 根轨迹的定义；绘制根轨迹的8条规则；根轨迹增益的计算；根轨迹与系统性能的定性关系。 第五章 线性系统的频域分析法 教学目的和要求： 掌握频率特性的概念及其表示方法；掌握开环频率特性曲线的绘制方法；掌握频域稳定判据和稳定裕度的计算方法；了解闭环频域性能指标