1323S04004-自动控制原理A-2023版人才培养方案课程教学大纲.docxVIP

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ADDINCNKISM.UserStyle《自动控制原理A》课程教学大纲

（理论课程·2023版）

一、课程基本信息

课程号

1323S04004

开课单位

电子信息工程学院

课程名称

（中文）自动控制原理A

（英文）PrincipleofAutomaticControlA

课程性质

必修

考核类型

考试

课程学分

4

课程学时

68

课程类别

专业发展课程（专业核心课）

先修课程

高等数学，电路分析基础，模拟电路、信号与系统

适用专业（类）

自动化

二、课程描述及目标

（一）课程简介

《自动控制原理A》课程是本专业的一门专业核心课程。旨在使学生熟悉控制系统组成、建立反馈思想、掌握基本控制概念和要求；具备利用时域、频域、根轨迹三种方法分析控制系统稳定性，动、静态性能的能力，以及根据性能要求为系统设计控制器的能力。为《现代控制》《过程控制》《计算机控制原理》等后续课程奠定必要的理论基础。教学过程中再现理论体系演化形成的过程，从而培养学生创新思维意识，激励学生投身于基础理论的应用及发展，为祖国繁荣富强奋斗终生。

（二）教学目标

通过本课程理论学习，学生将建立控制系统的基本概念，掌握控制系统基本分析和设计方法，具备利用数学语言描述分析系统特性的抽象思维能力，形成系统分析及设计的专业思维方式。课程目标及能力要求具体如下：

课程目标1：熟悉控制系统的基本组成和控制的基本要求，理解反馈的重要性，建立控制理论知识架构。

课程目标2：掌握机理建模法及时、频域模型形式，能够基于模型抽象表达系统特性，从而分析系统的稳定性、动态特性和静态性能。

课程目标3：形成系统设计的逆向思维方式，能够利用所学分析工具，根据控制要求反推，逐步设计出控制器，并利用计算机仿真进行辅助设计和效果验证。

三、课程目标对毕业要求的支撑关系

毕业要求指标点

课程目标

2-1能运用相关科学原理，识别和判断自动化专业领域复杂工程问题的关键环节；

课程目标1

1-2能针对具体的对象建立数学模型并求解

课程目标2

2-2能基于相关科学原理和数学模型方法正确表达自动化专业领域的复杂工程问题

1-3能将相关知识和数学模型方法用于推演、分析自动化专业相关工程问题，并能够用于工程问题解决方案的比较与综合

课程目标3

4-1能够基于科学原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析自动化专业领域复杂工程问题的解决方案

四、教学方式与方法

1、导向式预习题：通过网络课程平台布置与课程内容相关的引导性预习题目，启发学生自主发现问题，进而寻求解决问题的方法，为课堂授课的顺利进行，成功互动做好准备。

2、贯穿性例题剖析：磁盘驱动系统的实例贯串整个课程，从系统模型建立到稳定性、动静态特性的分析，再到系统的控制器设计，统一的实例更方便学生建立系统的整体观念，对比各种方法的关系和作用。

3、客观细化成绩评定：平时成绩的评定由预习、习题、在线考试、课上抢答、在线讨论、PBL任务等多个模块组成，各模块的成绩按权重求和，实现客观化过程式成绩评定。

4、总结性综合讨论：为避免学生只注重方法而忽视基本概念和控制思想，设计阶段性的总结性思考题，在学生掌握了基本知识点的基础上，引导他们站到一定的高度重新审视学习的内容，突出“控制”的目的性，明确普适性方法在控制前提下应用的特点，避免只见树木不见森林。

5、多方位课程管理：网络——课堂——实验室三种途径有机结合，形成立体化的授课体系。充分利用网络课程平台，培养学生独立思考、互相沟通和协作解决问题的能力：通过网络课程平台布置课前预习题；建立课程论坛，完成课后思考题的讨论；建立作业和仿真专区，方便学生交流经验，分享资源。课堂教学主要完成知识体系的传授和实例剖析，帮学生建立系统性的知识构架，讨论和解决学生在作业和实践中的主要问题。实验教学本着理论联系实际的宗旨，配套的系统性实验和学生的自发实验相结合，在学以致用的过程中深化课程内容的理解。

五、教学重点与难点

（一）教学重点

线性连续定常系统的分析与设计，主要包括以下内容：

1. 数学模型的建立（微分方程，传递函数，框图，信号流图）

2. 时域分析

系统的稳定性及其分析（稳定性的基本概念，稳定性的判定方法）

系统的动态性能（一阶、二阶系统的性能分析，高阶系统的降阶）

系统的稳态误差

系统的校正（校正的基本结构、PID控制器）

3. 系统的根轨迹分析方法（根轨迹的基本概念，根轨迹动态性能和静态性能的关系，根轨迹的绘制方法，基于根轨迹的系统校正）

4. 系统的频域分析方法（频率分析法的基本思想，频率特性图的绘制，基于频率特性图的系统性能分析，基于频率特性图的系统设计）

（二）教学难点

系统的运动组成及稳定性概念；系统频域分析思想及方法；系统校正方法步骤。

六、教学内容、基本要求与学时分配

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