《-自動(dòng)控制原理-》課程教學(xué)大綱概要

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè)專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè)GDOU-B-11-213《自動(dòng)控制原理》課程教學(xué)大綱GDOU-B-11-213課程編號(hào)學(xué)分3總學(xué)時(shí)50理論46實(shí)驗(yàn)/上機(jī)4英文課程名AutomaticControlPrinciple開(kāi)課院（系）航海學(xué)院開(kāi)課系輪機(jī)工程系修訂時(shí)間2005年7月課程簡(jiǎn)介本課程針對(duì)輪機(jī)工程（陸上）專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)，其主要內(nèi)容既包括一般自動(dòng)控制的基本概念和分析方法，如傳遞函數(shù)的基本概念及其求法、方塊圖的等效變換、時(shí)域分析法、根軌跡分析、頻率特性法等，又針對(duì)本專(zhuān)業(yè)的需要，包括控制對(duì)象的特性和控制器規(guī)律等內(nèi)容。其目的是使學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，為后續(xù)課程《輪機(jī)自動(dòng)化》打下良好的基礎(chǔ)。課程大綱一、課程的性質(zhì)與任務(wù)隨著自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，船舶自動(dòng)化程度日益提高，這就要求輪機(jī)管理人員必須掌握有關(guān)自動(dòng)控制技術(shù)的基本理論，本課程正是為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的而設(shè)的。本課程是輪機(jī)工程（陸上）專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一，其主要內(nèi)容包括自動(dòng)控制的基本理論，并引入了控制對(duì)象的特性和控制器規(guī)律等內(nèi)容。其目的是使學(xué)生既掌握自動(dòng)控制的基本理論，又了解船舶具體對(duì)象的特性及其調(diào)節(jié)規(guī)律，以便應(yīng)用自動(dòng)控制規(guī)律對(duì)船舶控制對(duì)象進(jìn)行控制。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握自動(dòng)控制的基本概念和分析方法，為后續(xù)課程《船舶動(dòng)力裝置自動(dòng)控制》打下良好的基礎(chǔ)。課程以《輪機(jī)自動(dòng)化基礎(chǔ)》教材為主,配合相應(yīng)的參考書(shū)。教學(xué)采用課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、習(xí)題課相結(jié)合的教學(xué)方式，互相協(xié)調(diào)進(jìn)行。二、課程的目的與基本要求本課程的目的是：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握自動(dòng)控制的基本概念和分析方法，為后續(xù)課程《船舶動(dòng)力裝置自動(dòng)控制》打下良好的基礎(chǔ)。本課程學(xué)習(xí)的基本要求：1．正確理解下列基本概念：反饋，自動(dòng)控制的基本方式，反饋控制系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能，傳遞函數(shù)，方塊圖，單容對(duì)象、多容對(duì)象動(dòng)態(tài)特性，兩位式控制，比例控制、積分控制、比例積分控制、比例微分控制、比例積分微分控制作用規(guī)律，一階系統(tǒng)，二階系統(tǒng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性，靜態(tài)誤差，根軌跡，頻率特性，開(kāi)環(huán)頻率特性。2．熟練運(yùn)用如下方法：建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，求取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，方塊圖的等效變換，單容對(duì)象、多容對(duì)象動(dòng)態(tài)特性，各種控制作用規(guī)律，一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)的時(shí)域分析法，穩(wěn)態(tài)誤差的分析方法，勞斯穩(wěn)定判據(jù)，根軌分析跡，頻率特性、開(kāi)環(huán)頻率特性求法。三、面向?qū)I(yè)：輪機(jī)工程（陸上）專(zhuān)業(yè)四、先修課程：積分變換、電工學(xué)、工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)、流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)。五、本課程與其它課程的聯(lián)系本課程是一門(mén)較為抽象的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，理論性較強(qiáng)，與實(shí)例結(jié)合緊密，需要具備微積分、拉氏變換、復(fù)變函數(shù)、電工學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、液壓技術(shù)基礎(chǔ)、流體力學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)才能學(xué)好。物理系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、傳遞函數(shù)內(nèi)容與微積分、拉氏變換、電工學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、液壓技術(shù)基礎(chǔ)、流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)密切相關(guān)。單容對(duì)象、多容對(duì)象動(dòng)態(tài)特性內(nèi)容與流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)密切相關(guān)。時(shí)域分析法內(nèi)容與微積分、拉氏變換基礎(chǔ)知識(shí)密切相關(guān)。系統(tǒng)穩(wěn)定性、根軌跡分析法、頻率特性、開(kāi)環(huán)頻率特性內(nèi)容與復(fù)變函數(shù)基礎(chǔ)知識(shí)密切相關(guān)。后續(xù)課程《船舶動(dòng)力裝置自動(dòng)控制》以本課程為理論基礎(chǔ)。六、教學(xué)內(nèi)容安排、要求、學(xué)時(shí)分配及作業(yè)：第一章：反饋控制系統(tǒng)的基本概念(2學(xué)時(shí))第一節(jié)：引言(C)第二節(jié)：自動(dòng)控制的基本方式開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)(C)；閉環(huán)控制系統(tǒng)(B)。第三節(jié)：反饋控制系統(tǒng)的概念系統(tǒng)的組成(B)；系統(tǒng)的特點(diǎn)(B)；系統(tǒng)的分類(lèi)(C)。第四節(jié)：自控系統(tǒng)的性能要求過(guò)渡過(guò)程(C)；過(guò)渡過(guò)程性能要求(B)。作業(yè)一：1.反饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)；2.水位控制系統(tǒng)的工作原理及方塊圖；3.反饋控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的性能要求。第二章：自控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(10學(xué)時(shí))第一節(jié)：物理系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程基本概念(C)；數(shù)學(xué)模型的線性化(C)；數(shù)學(xué)模型的建立(B)。第二節(jié)：傳遞函數(shù)拉氏變換(A)；傳遞函數(shù)的概念(B)；傳遞函數(shù)的求法(A)。第三節(jié)：方塊圖的等效變換方塊圖的組成(B)；方塊圖的等效變換(A)。第四節(jié)：自控系統(tǒng)的傳遞函數(shù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求法(A)。第五節(jié)：典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)典型環(huán)節(jié)(B)；典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)(A)。作業(yè)二：1.拉氏變換的計(jì)算；2.求電路系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；3.典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；4.方塊圖的等效變換。第三章：控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性(4學(xué)時(shí))第一節(jié)：?jiǎn)稳菘刂茖?duì)象容量系數(shù)與阻力(B)；自平衡能力(B)；單容控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型(B)；單容控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性(B)。第二節(jié)：多容控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性多容控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型(B)；多容控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性(B)。作業(yè)三：1.具有自平衡能力單容對(duì)象的過(guò)渡過(guò)程分析；2.容量系數(shù)與阻力對(duì)單容對(duì)象過(guò)渡過(guò)程的影響；3.單容對(duì)象和多容對(duì)象階躍響應(yīng)曲線的區(qū)別。第四章：控制器的作用規(guī)律(6學(xué)時(shí))第一節(jié)：雙位式控制器雙位式控制作用規(guī)律(B)。第二節(jié)：比例控制比例控制作用規(guī)律(A)；比例控制作用特點(diǎn)(A)；比例控制器用于單容對(duì)象和多容對(duì)象的傳遞函數(shù)(B)；比例帶對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響(A)。第三節(jié)：積分控制規(guī)律積分控制作用規(guī)律(A)；積分控制作用特點(diǎn)(A)；積分時(shí)間對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響(B)。第四節(jié)：比例積分控制規(guī)律比例積分控制作用規(guī)律(A)；比例積分控制作用特點(diǎn)(A)；積分時(shí)間和比例帶對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響(A)。第五節(jié)：比例微分控制規(guī)律微分控制作用規(guī)律(A)；比例微分控制作用規(guī)律(A)；比例微分控制作用特點(diǎn)(A)；微分時(shí)間對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響(B)。第六節(jié)：比例積分微分控制規(guī)律比例積分微分控制作用規(guī)律(A)；比例積分微分控制作用特點(diǎn)(A)。作業(yè)四：1.各種控制器的控制規(guī)律；2.各種控制器的特點(diǎn)；3.比例帶、積分時(shí)間和微分時(shí)間的調(diào)整。第五章：時(shí)域分析法(10學(xué)時(shí))第一節(jié)：一階系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)及其性能指標(biāo)(A)；一階系統(tǒng)的斜波響應(yīng)和脈沖響應(yīng)(B)。第二節(jié)：二階系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)(A)；欠阻尼二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)性能指標(biāo)(A)；高階系統(tǒng)的主導(dǎo)極點(diǎn)和偶極子(B)；高階系統(tǒng)的簡(jiǎn)化(C)。第三節(jié)：穩(wěn)定性與勞斯判據(jù)穩(wěn)定性概念(B)；穩(wěn)定性充要條件(A)；穩(wěn)定性必要條件(B)；勞斯判據(jù)(A)。第四節(jié)：靜態(tài)誤差分析誤差及靜態(tài)誤差的定義(B)；輸入信號(hào)作用下的靜態(tài)誤差(A)；擾動(dòng)信號(hào)作用下的靜態(tài)誤差(A)；提高系統(tǒng)靜態(tài)精度的方法(B)。作業(yè)五：1.一般時(shí)間響應(yīng)的求法；2.二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的計(jì)算；3.勞斯判據(jù)的應(yīng)用；4.靜態(tài)誤差的計(jì)算。第六章：根軌跡法(6學(xué)時(shí))第一節(jié)：根軌跡的基本概念根軌跡定義(B)；根軌跡方程(A)。第二節(jié)：繪制根軌跡的基本規(guī)則基本規(guī)則(A)；根軌跡的繪制(A)；參數(shù)根軌跡(C)。第三節(jié)：控制系統(tǒng)的根軌跡分析根軌跡與動(dòng)態(tài)性能對(duì)應(yīng)的關(guān)系(B)；根軌跡分析(A)。作業(yè)六：1.根軌跡的繪制；2.根軌跡分析。第七章：頻率特性法(8學(xué)時(shí))第一節(jié)：頻率特性的基本概念頻率特性的基本概念(B)；頻率特性的計(jì)算(A)。第二節(jié)：典型環(huán)節(jié)的頻率特性典型環(huán)節(jié)的幅相頻率特性圖(A)；典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)頻率特性圖(A)。第三節(jié)：開(kāi)環(huán)頻率特性的繪制開(kāi)環(huán)幅相頻率特性圖的繪制(B)；開(kāi)環(huán)幅相頻率特性圖的繪制(A)。第四節(jié)：奈魁斯特穩(wěn)定判據(jù)開(kāi)環(huán)幅相頻率特性奈魁斯特穩(wěn)定判據(jù)(B)；開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性奈魁斯特穩(wěn)定判據(jù)(B)。作業(yè)七：1.頻率特性的計(jì)算；2.開(kāi)環(huán)頻率特性的繪制；3.奈魁斯特穩(wěn)定判據(jù)的應(yīng)用。七、實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)與類(lèi)別：序號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類(lèi)別1一階慣性和二階系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究2綜合型2控制系統(tǒng)的品質(zhì)及校正實(shí)驗(yàn)2綜合型注:實(shí)驗(yàn)類(lèi)別指:演示型、操作型、驗(yàn)證型、綜合型、設(shè)計(jì)型、研究創(chuàng)新型八、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容與要求實(shí)驗(yàn)1：一階慣性和二階系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．研究一階慣性環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。改變時(shí)間常數(shù)，觀察在單位階躍作用下的過(guò)渡過(guò)程的變化。2．研究二階系統(tǒng)(振蕩環(huán)節(jié))的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。改變阻尼比ζ，研究ζ對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響，分析ζ與超調(diào)量σ%、過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1．在一階系數(shù)的輸入端加入單位階躍信號(hào)，輸出端接示波器，通過(guò)調(diào)整有關(guān)電路參數(shù)，改變其時(shí)間常數(shù)，觀察單位階躍響應(yīng)的變化。2．在二階系數(shù)的輸入端加入單位階躍信號(hào)，輸出端接示波器，通過(guò)調(diào)整有關(guān)電路參數(shù)，改變其阻尼比ζ，觀察單位階躍響應(yīng)的變化，測(cè)量并記錄峰值、穩(wěn)態(tài)值和過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，計(jì)算超調(diào)量σ%。實(shí)驗(yàn)要求：按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的要求，認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)操作,達(dá)到學(xué)