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20 年 月 日 第 周 课题 第一章 控制系统的基本概念 授课时数 2 节 教学目的 知识目标： 1.了解自动控制系统的基本职能元件及基本框图； 2.掌握自动控制的定义； 3.掌握开环、闭环控制的定义及特点。 能力目标： 通过学习，使学生掌握自动控制系统的基本类型； 德育目标： 理论联系实际，培养学生勤于思考，善于分析问题并进 行归纳和总结的能力； 教学重点 1. 自动控制的定义； 2.开环、闭环控制的定义及特点。 教学难点 开环、闭环控制的定义及特点 教具 教学方法 讨论法、讲授法 教 学 进 程 及 内 容 说明 ( 一 ) 引 言 无论是人们的日常生活、工业生产，还是空间探索、导弹制导 等尖端科技领域中，自动控制技术无所不在、无所不能。自动控制理论 和技术已经渗透到社会、经济和科学研究的各个方面。 (二) 讲授新课 一、自动控制的定义及基本职能元件 1. 自动控制的定义 控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置操纵被控对 象，使被控量等于给定值。 2.基本职能元件 比较自动控制与人工控制系统，可见自动控制系统存在着三个最基 本的职能元件： (1)测量元件：代替人的眼睛，完成信号的采集测量； (2)比较元件：代替人的大脑，完成比较、计算、判断，并发出调节 指 令 ； (3)执行元件：代替人的肌肉和手，完成或实现对被控对象的调节作 用 。 任何实际的自动控制系统，都少不了上述三个的职能元件(部件、 部 分 ) 。 二、自动控制系统的分类及基本组成 1.按给定信号的特征分类 (1)恒值控制系统 特点：给定量恒定不变，其任务是保证系统在任何扰动信号作用下， 系统的被控量保持恒定，这类控制系统是最常见的，常常也称为镇定系 统，像压力、流量、温度、速度、电压、电流等恒定控制系统。 (2)随动控制系统 特点：这类控制系统的主要特点是给定信号的变化规律是事先不确 定的随机信号，控制系统的主要任务是使系统的输出能快速、准确地跟 随输入的变化而变化，故这类系统常常又称为跟踪控制系统。 常见的例子如火炮、雷达、导弹制导等控制系统。 2.按控制方式分类 (1)开环控制 开环控制是控制量与被控对象之间只有一条通路而没有反馈通路， 也即控制作用的传递路径不是闭合的，或者说输出量对系统的输入量不 产生影响。 (2)闭环控制 闭环控制是指控制装置与被控对象之间既有向前信号传递，又有 信号反向联系的系统。它将测量的输出量反馈到输入端形成闭合环路， 与输入量进行比较，得到偏差信号来产生控制作用，达到消除或减小偏 差的目的。 三、自动控制系统的基本组成 1.控制对象：指要进行控制的设备或过程。所要控制的某个物理量或 某种状态，就叫做系统的输出量或被控量。 2.测量元件：其职能是检测被控量(系统输出),并进行信号的变换(如 非电量转换)和传输，用于反馈被控量到比较元件与输入进行比较(形 成偏差信号)。 3. 比较元件：其职能是把测量元件检测到的实际输出量与给定元件给 出的输入量进行比较，得到偏差信号。 4.放大元件：其职能是将微弱的偏差信号进行放大，以足够的功率来 推动执行机构或被控对象。 5.执行元件：其职能是直接控制被控对象，使其被控量发生变化，例 如阀门、伺服机构等。 6.校正元件：其职能是为了改善或提高控制系统的性能(如稳定性、 稳态精度、响应速度等),在控制系统的基本结构上附加的装置。 其中，比较元件、校正元件、放大元件统称为控制装置。 扰动量 扰动量 被控对象输出量 u C 反馈量 检测装置 偏差量 比较装置 校正、放 大装置 执行装置 输入量 四、控制系统的基本要求 理想的控制系统，必须具备两方面的性能，即 (1)使系统的输出快速、准确地按输入信号要求的期望输出值变化； (2)使系统的输出尽量不受任何扰动的影响； 对自动控制系统性能的主要要求为： (1)稳定性：要求系统稳定并具有一定的稳定裕度。 (2)快速性：要求系统的瞬态响应快速且变化平稳。 (3)准确性：要求系统的稳态误差满足设计的要求。 小 结 ： 1. 自动控制的定义； 2.开环、闭环控制的定义及特点； 3. 自动控制系统的基本组成； 4.控制系统的基本要求。 作 业 ： 课本P7 1.4 1.5 1.9 教学反思 ： 20 年 月 日 第 周 课题 §2.1 建立动态微分方程的一般方法 §2.2 传递函数 授课时数 2 节 教学目的 知识目标： 1.掌握建立微分方程数学模型的方法和步骤； 2.掌握