自動(dòng)控制原理-第一章教案

1、第一章 控制理論一般概念1本章的教學(xué)要求1）使學(xué)生了解控制工程研究的主要內(nèi)容、控制理論的發(fā)展、控制理論在工程中的應(yīng)用及控制理論的學(xué)習(xí)方法等內(nèi)容，認(rèn)識(shí)本學(xué)科在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要作用，從而明確學(xué)習(xí)本課程的目的。2）使學(xué)生深入理解控制系統(tǒng)的基本工作原理、開環(huán)閉環(huán)和復(fù)合控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成等內(nèi)容，學(xué)會(huì)利用所學(xué)控制原理分析控制系統(tǒng)。3）使學(xué)生學(xué)會(huì)控制系統(tǒng)的基本分類方法，4）掌握對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求。2本章講授的重點(diǎn) 本章講授的重點(diǎn)是控制系統(tǒng)的基本概念、反饋控制原理、控制系統(tǒng)的的基本分類方法及對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求。3本章的教學(xué)安排 本課程講授3個(gè)學(xué)時(shí)，復(fù)習(xí)學(xué)時(shí)3個(gè)。演示自動(dòng)控制技術(shù)與人類進(jìn)步

2、及自動(dòng)化的應(yīng)用舉例幻燈片，加深同學(xué)對(duì)本課程研究對(duì)象和內(nèi)容的了解，加深對(duì)反饋控制原理及系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能影響的理解。教案1-1第一節(jié) 概述1教學(xué)主要內(nèi)容：本講主要介紹控制工程研究的主要內(nèi)容、控制理論的發(fā)展、控制理論在工程中的應(yīng)用及控制理論的學(xué)習(xí)方法等內(nèi)容。2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先介紹控制工程研究的主要內(nèi)容，給出定義，并以瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)離心調(diào)速器為例，說明需要用控制理論解決控制系統(tǒng)的穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速等問題。其次，在講授控制理論的發(fā)展時(shí)，主要介紹控制理論的發(fā)展的三個(gè)主要階段，重點(diǎn)說明經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論研究的范圍、研究的手段，強(qiáng)調(diào)本課程重點(diǎn)介紹經(jīng)典控制理論。另外，在介紹控制理論在工程中

3、的應(yīng)用時(shí)，應(yīng)舉出控制理論在軍事、數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、機(jī)電一體化系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)測(cè)試、機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)性能分析、液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析、生產(chǎn)過程控制等方面的應(yīng)用及與后續(xù)課的關(guān)系，激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。最后，在介紹控制理論的學(xué)習(xí)方法時(shí)，先說明本門課的特點(diǎn)，起點(diǎn)高、比較抽象、系統(tǒng)性強(qiáng)，然后強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)本門課程應(yīng)以新的視角分析和考慮問題，以系統(tǒng)的而不是孤立的、動(dòng)態(tài)的而不是靜態(tài)的觀點(diǎn)和方法來思考和解決問題；掌握控制理論的基本概念、基本理論和基本方法并注意結(jié)合實(shí)際，為解決工程中的控制問題打下基礎(chǔ)。3注意事項(xiàng)： 介紹本門課的參考書及課程總體安排。4課時(shí)安排： 1學(xué)時(shí)。5教學(xué)手段： Powerpoint課件。6作業(yè)及

4、思考題： 借參考書，查閱與本門課有關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解控制理論的應(yīng)用及最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。教案1-2第二節(jié) 控制系統(tǒng)的基本概念1主要內(nèi)容：本講主要介紹控制系統(tǒng)的基本工作原理、開環(huán)閉環(huán)和復(fù)合控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成等內(nèi)容。2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先介紹控制系統(tǒng)的基本工作原理，利用恒溫箱人工控制與自動(dòng)控制的例子，說明一切控制系統(tǒng)的控制步驟及控制原理，進(jìn)一步引出反饋概念，給出反饋控制原理，之后，通過恒溫箱例子，講解功能方框圖的含義、表達(dá)方法，介紹常用的術(shù)語如輸入量、輸出量、反饋量、擾動(dòng)量等，在同學(xué)具備上述知識(shí)基礎(chǔ)上，以蒸汽機(jī)離心調(diào)速器為例介紹方框圖的繪制方法。其次，本講介紹開環(huán)、閉環(huán)和復(fù)合控制系

5、統(tǒng)，首先說明這是控制系統(tǒng)按照有無反饋結(jié)構(gòu)分類的一種分類方法，然后分別給出概念，通過數(shù)控線切割機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)開環(huán)、閉環(huán)的例子說明各自優(yōu)缺點(diǎn)，并說明在實(shí)際中如何選用不同的控制系統(tǒng)。在講解閉環(huán)控制系統(tǒng)舉例時(shí)，可以再舉例，如：直流伺服電機(jī)速度伺服控制系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)、液位控制系統(tǒng)等例子，通過例子說明各種不同閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理。最后，在講解閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成時(shí)，首先講解其基本組成，如：給定元件、放大變換元件、執(zhí)行元件、被控對(duì)象、反饋元件等，說明當(dāng)通過調(diào)整參數(shù)不能滿足系統(tǒng)綜合性能要求時(shí)，可以外加串聯(lián)校正和并聯(lián)校正裝置改善系統(tǒng)性能，說明串聯(lián)校正和并聯(lián)校正裝置的作用，交待一下今后在校正一章將專門介紹。3

6、注意事項(xiàng)：本講為本章的重點(diǎn)，關(guān)鍵是要將反饋概念和控制系統(tǒng)的重要原理反饋控制原理講清楚，以下的內(nèi)容控制系統(tǒng)按照有無反饋結(jié)構(gòu)分類、閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成都是圍繞這一主題展開的。注意啟發(fā)同學(xué)，尋找身邊的開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)例子，分析其工作原理，并安排相應(yīng)的作業(yè)。4課時(shí)安排：1學(xué)時(shí)。5教學(xué)手段：Powerpoint課件與板書相結(jié)合。6思考題： p12,1-1，1-4教案1-3第三節(jié) 控制系統(tǒng)的基本類型1主要內(nèi)容：本講主要介紹控制系統(tǒng)的基本類型和控制系統(tǒng)的基本要求2講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先介紹控制系統(tǒng)按輸入量輸出量的運(yùn)動(dòng)規(guī)律分類情況。 其次，本節(jié)介紹控制系統(tǒng)按系統(tǒng)傳遞信號(hào)性質(zhì)分類情況，可以分為連續(xù)控制

7、系統(tǒng)、離散控制系統(tǒng)兩種。在講授連續(xù)控制系統(tǒng)時(shí)，首先給出基本概念，然后說明恒溫箱控制系統(tǒng)、蒸汽機(jī)離心調(diào)速器、液壓伺服系統(tǒng)、液位控制系統(tǒng)、電氣隨動(dòng)系統(tǒng)等都是連續(xù)控制系統(tǒng)。在講授離散控制系統(tǒng)時(shí)，首先利用圖形給出基本概念，然后說明數(shù)控機(jī)床等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都是離散控制系統(tǒng)，此部分內(nèi)容最后安排一章介紹。最后介紹控制系統(tǒng)的基本要求，應(yīng)說明對(duì)于同一個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)、準(zhǔn)、快這三方面的要求是相互制約的。分析和解決控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性，并解決它們之間的矛盾，正是本書所要討論的主要內(nèi)容。3注意事項(xiàng)：本講應(yīng)說明控制系統(tǒng)的分類方法有許多種，上一講控制系統(tǒng)按照有無反饋結(jié)構(gòu)分類就是一種分類方法。在講解控制系統(tǒng)按輸入量輸出量的運(yùn)動(dòng)規(guī)律分類時(shí)，注意啟發(fā)同學(xué)聯(lián)系實(shí)際系統(tǒng)中的例子。4課時(shí)安排：1學(xué)時(shí)。5教學(xué)手段：P