自動控制理論 課程考試大綱

自動控制理論課程考試大綱（AutomaticControlTheory）課程基本信息課程編號：04021505h課程學時：56課程學分：3.5一、課程的性質(zhì)和地位《自動控制理論》是河南農(nóng)業(yè)大學機電工程學院開設(shè)的一門電子信息類專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是面向電子信息類專業(yè)高年級本科生的一門專業(yè)核心課，為培養(yǎng)電子信息工程領(lǐng)域高質(zhì)量的專門人才服務(wù)。本課程的任務(wù)是介紹自動控制的一般原理，使學生掌握自動控制的基本思想和基本方法。二、理論教學部分的考核目標第一章緒論（一）學習目標通過本章的學習，要求能夠描述一個實際控制系統(tǒng)的工作原理，識別控制系統(tǒng)的被控對象、輸入量、輸出量、反饋量和擾動量；能夠識別系統(tǒng)的控制方式，并說明其特點；能夠識別系統(tǒng)的特征：線性、非線性，時變、時不變，連續(xù)、離散，單輸入單輸出、多輸入多輸出，恒值、隨動等；明確控制系統(tǒng)性能的基本要求。1.一般了解：控制系統(tǒng)模型、控制系統(tǒng)的組成和作用2.一般掌握：控制系統(tǒng)性能的基本方式3.熟練掌握：控制系統(tǒng)性能的基本要求（二）考核內(nèi)容控制系統(tǒng)的基本要求；反饋控制的特點，控制的基本方式（三）考核要求1.識記：控制的基本概念2.領(lǐng)會：反饋控制的本質(zhì)3.應(yīng)用：描述一個實際控制系統(tǒng)的工作原理，識別控制系統(tǒng)的被控對象、輸入量、輸出量、反饋量和擾動量 4.評價：線上學習、測試、討論、作業(yè)第二章控制系統(tǒng)數(shù)學模型（一）學習目標通過本章的學習，使學能夠?qū)唵蔚碾娐废到y(tǒng)、機械系統(tǒng)等列寫系統(tǒng)的微分方程；能夠解釋傳遞函數(shù)的定義、明確傳遞函數(shù)的性質(zhì)和適用范圍；能夠熟練寫出各典型基本環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；能夠根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的等效變換求解系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；能夠利用信號流圖和梅森公式求解系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。1.一般了解：數(shù)學模型概念2.一般掌握：數(shù)學模型的建立3.熟練掌握：結(jié)構(gòu)圖變換，信號流圖變換（二）考核內(nèi)容數(shù)學模型間的相互轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖化簡（三）考核要求1.識記：傳遞函數(shù)定義、性質(zhì)、特點2.應(yīng)用：數(shù)學模型間的相互轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖化簡3.評價：線上學習、測試、討論、作業(yè)第三章

控制系統(tǒng)時域分析（一）學習目標通過本章的學習，使學生能夠分析一階系統(tǒng)在典型輸入信號作用下的輸出響應(yīng)，并通過一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)分析計算其性能指標；明確不同阻尼比時二階系統(tǒng)的閉環(huán)極點的位置和其單位階躍響應(yīng)，并計算欠阻尼時系統(tǒng)的動態(tài)性能指標和結(jié)構(gòu)參數(shù)；明確線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件，并熟練利用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；能夠利用靜態(tài)誤差系數(shù)法、拉普拉斯變換的終值定理分析、討論計算和減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的方法。1.一般了解：時域響應(yīng)的概念；2.一般掌握：主導極點的概念，時域性能指標3.熟練掌握：一階和二階系統(tǒng)的時域分析方法，勞斯判據(jù)，靜態(tài)誤差的計算（二）考核內(nèi)容一階和二階系統(tǒng)的時域性能指標的計算，穩(wěn)定性的判斷方法（勞斯判據(jù)的應(yīng)用），穩(wěn)態(tài)誤差的計算等。（三）考核要求1.識記：時域性能指標定義2.領(lǐng)會：穩(wěn)定和漸進穩(wěn)定3.應(yīng)用：勞斯判據(jù)、靜態(tài)誤差系數(shù)法計算誤差，消除穩(wěn)態(tài)誤差的原理及方法。4.評價：線上學習、測試、討論、作業(yè)第四章

控制系統(tǒng)根軌跡（一）學習目標通過本章的學習，使學生能夠熟練掌握并靈活利用根軌跡方程的幅值條件和相角條件；熟練利用根軌跡繪制的基本規(guī)則繪制一般根軌跡、參數(shù)根軌跡和零度根軌跡；能夠利用根軌跡方程以及閉環(huán)主導極點分析系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性。1.一般掌握：根軌跡方程的幅值條件和相角條件，繪制根軌跡的基本規(guī)則。2.熟練掌握：繪制根軌跡，利用根軌跡分析系統(tǒng)性能（二）考核內(nèi)容繪制各類型根軌跡，利用根軌跡分析系統(tǒng)性能。（三）考核要求1.識記：根軌跡的概念，繪制規(guī)則等。2.領(lǐng)會：相角條件3.綜合應(yīng)用：利用根軌跡分析系統(tǒng)性能。4.評價：線上學習、測試、討論、作業(yè)第五章

控制系統(tǒng)頻域分析方法（一）學習目標通過本章學習，使學生能夠熟練畫出典型環(huán)節(jié)的奈氏圖和Bode圖；能夠利用三點法和分段疊加法繪制控制系統(tǒng)的開環(huán)奈氏圖和開環(huán)Bode圖；能夠根據(jù)系統(tǒng)的頻率特性確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)；能夠利用奈氏穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；能夠分析并計算系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量；能夠分析閉環(huán)頻率特性和系統(tǒng)動態(tài)性能之間的關(guān)系。1.一般了解：頻率特性基本概念；2.一般掌握：頻率特性圖示方法；3.熟練掌握：開環(huán)系統(tǒng)伯德圖的繪制，奈氏判據(jù)的應(yīng)用。（二）考核內(nèi)容同名端、互感電壓、理想變壓器的特性、含理想變壓器電路的分析（三）考核要求1.識記：頻率特性的定義，奈氏判據(jù)。2.領(lǐng)會：閉環(huán)頻率特性和系統(tǒng)動態(tài)性能之間的關(guān)系。3.應(yīng)用：根據(jù)系統(tǒng)的頻率特性確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)；奈氏穩(wěn)定判據(jù)4.評價：線上學習、測試、討論、作業(yè)第六章

一控制系統(tǒng)的校正（一）學習目標通過本章的學習，使學生了解各種校正方法的特點和設(shè)計原則；針對控制系統(tǒng)具體特征、穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能要求能夠選擇和設(shè)計合適的校正方案；理解PID控制器的實現(xiàn)形式和各參數(shù)調(diào)節(jié)原則。1.一般了解：各種校正方法的特點2.一般掌握：串聯(lián)校正、PID校正3.熟練掌握：串聯(lián)校正（二）考核內(nèi)容控制系統(tǒng)校正方法（三）考核要求1.領(lǐng)會：各種串聯(lián)校正的特點、作用、局限性3.應(yīng)用：串聯(lián)校正設(shè)計步驟4.綜合：利用各種設(shè)計手段改善控制系統(tǒng)性能5.評價：線上學習、測試、討論、作業(yè)三、實驗、實習教學部分的考核要求1.實驗操作：試驗仿真模型正確，會使用各種方法分析試驗數(shù)據(jù)。2.實驗報告：格式正確，能從理論分析實驗結(jié)果四、考核方式課程考核由平時成績與期末成績相結(jié)合的方式進行。1、平時成績占40%，主要包括：課堂表現(xiàn)占5%、作業(yè)測驗占25%，實驗占10%。2、期末成績占60%，考試采用閉卷筆試方式?？荚嚪秶鷳?yīng)涵蓋所有講授及自學的內(nèi)容，考試內(nèi)容應(yīng)能客觀反映出學生對本門課程主要概念的記憶、掌握程度，對有關(guān)理論的理解、掌握及綜合運用能力?？荚囶}型以判斷題、選擇題、填空題、計算題為主。3、理論部分分為平時的作業(yè)、章節(jié)測試、課堂討論互動等過程考核以及期中、期末筆試；實踐部分包括實驗操作過程和實驗報告。五、成績評定1.平時成績平時成績包含作業(yè)、課堂表現(xiàn)和實驗，平時成績占綜合成績的40%；其中實驗成績占10%，作業(yè)成績占25%，課堂表現(xiàn)占5%。2.期末成績期末采用閉卷考試，成績占綜合成績的60%。綜合成績綜合成績=實驗成績×10%+作業(yè)成績×25%+課堂表現(xiàn)×5%+期末成績×60%六、考核