《自動(dòng)控制原理》教學(xué)大綱

第頁(yè)ADDINCNKISM.UserStyle《自動(dòng)控制原理》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13180410英文名稱(chēng)：PrinciplesofAutomaticControl學(xué)分：3學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)56，其中理論40，實(shí)踐16學(xué)時(shí)先修課程：高等數(shù)學(xué)，復(fù)變函數(shù)與積分變換，電路原理，模擬電子技術(shù)課程類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課程授課對(duì)象：電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第4學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)自動(dòng)控制理論是工科類(lèi)各相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，它已經(jīng)在大多數(shù)工科專(zhuān)業(yè)課程中占據(jù)了核心地位。學(xué)生獲得控制理論的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和校正方法是自動(dòng)控制原理教學(xué)的主要任務(wù)。本課程是為自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的二年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)必修課。通過(guò)教學(xué)要求學(xué)生掌握自動(dòng)控制的基本原理和概念及分析方法。了解線(xiàn)性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性，穩(wěn)態(tài)誤差的概念；掌握系統(tǒng)穩(wěn)定判據(jù)；了解控制系統(tǒng)性能指標(biāo)；掌握控制系統(tǒng)的校正方法。學(xué)生具備對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的基本能力，為專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)和參加控制工程實(shí)踐提供必要的理論基礎(chǔ)。學(xué)生具備對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)的綜合能力。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo):課程目標(biāo)1：掌握自動(dòng)控制基本原理，具備對(duì)被控系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型的能力。課程目標(biāo)2：掌握用不同方法分析控制系統(tǒng)性能指標(biāo)和根據(jù)性能指標(biāo)校正控制系統(tǒng)的能力，具備分析復(fù)雜控制系統(tǒng)的能力,并且根據(jù)系統(tǒng)性能要求，設(shè)計(jì)滿(mǎn)足系統(tǒng)指標(biāo)的控制系統(tǒng)。課程目標(biāo)3：根據(jù)控制系統(tǒng)的性能要求，具備設(shè)計(jì)可行控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重對(duì)應(yīng)關(guān)系1.5掌握電氣工程的知識(shí)。能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)用于控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、改進(jìn)、建模和算法設(shè)計(jì)等復(fù)雜工程問(wèn)題。課程目標(biāo)10.6M課程目標(biāo)20.43.2在安全、環(huán)境、法律等現(xiàn)實(shí)約束條件下，能夠進(jìn)行電氣工程的方案設(shè)計(jì)、設(shè)備選型和系統(tǒng)集成，能優(yōu)選方案，體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)課程目標(biāo)11L4.2能夠基于專(zhuān)業(yè)理論和對(duì)象特征，選擇研究路線(xiàn)和設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案。課程目標(biāo)10.3H課程目標(biāo)20.4課程目標(biāo)30.37.2理解電氣工程的可持續(xù)運(yùn)行措施，能針對(duì)實(shí)際電氣工程項(xiàng)目，評(píng)價(jià)其投入使用后對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。課程目標(biāo)20.4M課程目標(biāo)30.6（H—高，M—中，L—低）三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1控制系統(tǒng)的基本概念討論學(xué)習(xí)自動(dòng)控制的任務(wù)、自動(dòng)控制的基本方式、對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求等。掌握控制系統(tǒng)的工作原理、組成及其分類(lèi)，理解對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求，了解控制工程的發(fā)展概況。5集中講授、討論12控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型討論學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的微分方程的建立、傳遞函數(shù)、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；通過(guò)具體實(shí)例討論控制系統(tǒng)模型在控制理論中的作用及意義；討論不同的傳遞函數(shù)之間的關(guān)系以及特點(diǎn)。了解建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的一般步驟；掌握拉氏變換基本定理和常用拉氏變換表；重點(diǎn)掌握典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)的求法，梅森增益公式的應(yīng)用；重點(diǎn)掌握控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，其中包括開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)、誤差傳遞函數(shù)的定義和求取方法。10集中講授、討論13時(shí)域分析法講授時(shí)域分析基礎(chǔ)、一階系統(tǒng)分析與計(jì)算、二階系統(tǒng)分析與計(jì)算、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、穩(wěn)態(tài)誤差分析及計(jì)算。討論時(shí)域分析的基本特點(diǎn)。掌握一階、二階系統(tǒng)在典型輸入信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)和時(shí)域性能指標(biāo)；了解高階系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)的特點(diǎn)和主導(dǎo)極點(diǎn)的意義；掌握系統(tǒng)穩(wěn)定的概念和分析、判別系統(tǒng)穩(wěn)定的方法；掌握系統(tǒng)誤差的概念和計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差的方法。9集中講授、討論2,35頻率域方法講授頻率特性、典型環(huán)節(jié)的頻率特性、系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性、系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性與階躍響應(yīng)的關(guān)系、開(kāi)環(huán)頻率特性與系統(tǒng)階躍響應(yīng)的關(guān)系。掌握頻率特性的基本概念；掌握典型環(huán)節(jié)和控制系統(tǒng)頻率特性圖的繪制方法；掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性的頻率域分析方法；了解頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)之間的關(guān)系；掌握用系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性分析閉環(huán)系統(tǒng)性能的方法。9集中講授、討論2,36控制系統(tǒng)的校正講授系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、串聯(lián)校正、串聯(lián)校正的理論設(shè)計(jì)方法、反饋校正和復(fù)合校正。掌握超前、滯后及滯后—超前校正網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)、頻率特性及其作用；掌握頻率法設(shè)計(jì)和校正系統(tǒng)；了解并聯(lián)校正和復(fù)合校正。7集中講授、討論2,3合計(jì)40序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類(lèi)型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)掌握電路參數(shù)對(duì)環(huán)節(jié)特性的影響要求：必修。2驗(yàn)證1,32二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)掌握控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線(xiàn)確定傳遞函數(shù)要求：必修。2驗(yàn)證2,33系統(tǒng)頻率特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)掌握控制系統(tǒng)及元件頻率特性的測(cè)量方法要求：必修。2驗(yàn)證2,34連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正實(shí)驗(yàn)掌握控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的測(cè)量方法要求：必修。4驗(yàn)證2,35調(diào)速系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)掌握電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)方法要求：必修。6設(shè)計(jì)2,3合計(jì)16四、課程教學(xué)方法1.總體設(shè)計(jì)采用課堂講授和討論、課外自學(xué)等方式，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念，基本分析與校正方法，結(jié)合具體工程案例進(jìn)行系統(tǒng)分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生在自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的能力，為后續(xù)工程實(shí)踐打下理論基礎(chǔ)，并為就業(yè)儲(chǔ)備發(fā)展空間。課堂教學(xué)方法：講授、互動(dòng)提問(wèn)討論。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法：自主練習(xí)、個(gè)別答疑、集中指導(dǎo)、現(xiàn)場(chǎng)個(gè)別答疑。課外學(xué)習(xí)方法：預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)相關(guān)章節(jié)，中國(guó)大學(xué)MOOC、YOUKU等網(wǎng)站上的教學(xué)視頻。集中答疑，線(xiàn)上輔導(dǎo)相結(jié)合。2.課堂教學(xué)課堂講授：結(jié)合相關(guān)工程實(shí)例和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)講解自動(dòng)控制理論相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。涉及自動(dòng)控制理論基本知識(shí)，如數(shù)學(xué)模型建立，時(shí)域分析法，頻域法等。重點(diǎn)支持畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)：1.5，3.2，4.2，7.2。課內(nèi)討論：圍繞預(yù)習(xí)內(nèi)容、講授案例、作業(yè)問(wèn)題，通過(guò)互問(wèn)互答等討論形式，引導(dǎo)深入理解控制系統(tǒng)的本質(zhì)及應(yīng)用。重點(diǎn)支持畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)：1.5，3.2，4.2，7.2。3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)在課外學(xué)習(xí)和作業(yè)實(shí)施的基礎(chǔ)上，通過(guò)集中實(shí)驗(yàn)，理解有關(guān)知識(shí)點(diǎn)，掌握自動(dòng)控制原理基本分析和設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)支持畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)：1.5，3.2，4.2，7.2。4.課外學(xué)習(xí)課前預(yù)習(xí)：要求學(xué)生在課前按預(yù)習(xí)計(jì)劃完成自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，即自學(xué)教材相關(guān)章節(jié)，觀看相關(guān)網(wǎng)站上教學(xué)視頻。重點(diǎn)支持畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)：1.5，3.2，4.2，7.2。課后作業(yè)：包含每次課程后均有對(duì)應(yīng)的課后作業(yè)和課程內(nèi)容相關(guān)的仿真作業(yè)，要求學(xué)生按時(shí)完成相應(yīng)作業(yè)。成績(jī)計(jì)入平時(shí)考核成績(jī)。重點(diǎn)支持畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)：1.5，3.2，4.2，7.2。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核1．考核方式考試（√）考查（）2．成績(jī)記載百分制（√）五級(jí)分制（）3.考核原則強(qiáng)化實(shí)踐——強(qiáng)化課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)突出平時(shí)——注重平時(shí)作業(yè)，測(cè)試等過(guò)程考核提前關(guān)聯(lián)——提前與專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)，提高學(xué)習(xí)的興趣注重分析——理論分析為主，對(duì)應(yīng)具體的實(shí)踐應(yīng)用4.成績(jī)總評(píng)考核評(píng)價(jià)構(gòu)成：課堂表現(xiàn)（課內(nèi)提問(wèn)、討論、紀(jì)律）5%，平時(shí)作業(yè)15%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)15%，課堂測(cè)試15%，期末閉卷考試50%。5.考核方案（1）課堂表現(xiàn)考核方案課堂表現(xiàn)占5%，包括課內(nèi)提問(wèn)、討論和課堂紀(jì)律。每位學(xué)生至少一次提問(wèn)交流機(jī)會(huì)，提問(wèn)一次答出正確答案，得5分，兩次答出正確答案得4分，以此類(lèi)推，扣完為止。課堂紀(jì)律主要考察到課率，學(xué)習(xí)態(tài)度，自主學(xué)習(xí)能力。每次按A、B、C、D、E五等予以記載，總評(píng)時(shí)最終折算成A（5分）、B（4分）、C（3分）、D（2分）、E（1分）。曠課一次扣1分；不遵守課堂紀(jì)律，一次扣1分；扣完為止。（2）平時(shí)作業(yè)考核方案平時(shí)作業(yè)占15%，每次按優(yōu)、良+、良、中+,中，中-,及格七個(gè)等級(jí)予以記載,缺交一次扣1分，總評(píng)時(shí)最終折算成百分制優(yōu)（95分）、良+（90分）、良（85分）、中+（80分）、中（75分）、中-（70）、及格（65分），并根據(jù)按該項(xiàng)總得分×占比15%的方式計(jì)算得到平時(shí)成績(jī)。（3）課堂測(cè)試考核方案課堂測(cè)試占15%，根據(jù)課程將相關(guān)內(nèi)容結(jié)束后，在課堂上當(dāng)堂測(cè)試。（4）實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核方案實(shí)驗(yàn)成績(jī)占15%，共5個(gè)實(shí)驗(yàn)?？傇u(píng)時(shí)，根據(jù)總體表現(xiàn)給定優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格，期末總評(píng)時(shí)最終折算成優(yōu)秀（95分）、良好（85分）、中等（75分）、及格（65分），不及格（50分），并根據(jù)按該項(xiàng)總得分×占比15%的方式計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)成績(jī)。（5）期末閉卷考試考核方案期末成績(jī)占50%，采用閉卷形式，題型為分析題、計(jì)算題，主要考察自動(dòng)控制控制系統(tǒng)性能參數(shù)等的分析設(shè)計(jì)能力。期末考試卷面成績(jī)不能低于50分，低于50分者，其課程總評(píng)成績(jī)?yōu)椴患案?/p>