教學標準
目錄一、 前言
1.課程的地位和作用
1.1課程的地位
1.2課程的作用
二、主要教學內容描述
1. 自動控制系統的基本概念
2. 自動控制系統的數學模型
3. 自動控制系統的分析方法
4. 自動控制系統的校正方法
5. 非線性控制系統的分析
三、重點和難點
1.重點
2.難點
四、內容及要求
1.模組一自動控制系統的基本概念
2.模組二自動控制系統的數學模型
3.模組三自動控制系統的時域分析法
4.模組四自動控制系統的根軌跡法
5.模組五自動控制系統的頻域分析法
6.模組六自動控制系統的校正方法
7.模組七非線性控制系統分析
五、說明
1.建議使用教材和參考資料
2.模組學時分配
3.考核方法及手段
4.注意事項
課程名稱：自動控制原理與系統
適用專業：電氣自動化
必備基礎知識：高等數學、物理學、電路、模擬電子技術
一、前言
1、課程的地位和作用
1.1課程的地位
《自動控制原理與系統》是電氣自動化專業的一門專業基礎課，也是該專業的主幹必修課之一。本課程研究控制系統分析與設計的基礎知識，包括線性控制系統的建模，時域分析法，根軌跡法，頻域分析法三大分析方法，以及系統的校正與計算機輔助分析。
1.2課程的作用
通過本課程的學習，要求學生掌握反饋控制系統的構成，控制系統數學模型的建立方法及系統時域、頻域分析和校正方法，能初步具備理論聯絡實際，應用控制理論初步解決實際問題的能力，為以後的工作打下良好的基礎。
二、主要教學內容描述
1、自動控制系統的基本概念
2、自動控制系統的數學模型
3、自動控制系統的分析方法
4、自動控制系統的校正方法
5、非線性控制系統的分析
三、重點和難點
1、重點
開環與閉環控制的基本原理和特點，傳遞函式的概念，閉環系統傳遞函式的求取，時域分析法，根軌跡法和頻域分析法的概念和特點，熟練運用開環對數頻率特性曲線分析系統的穩定性，穩態性和動態性指標，各環節對系統效能指標的影響以及提高系統效能指標的方法，校正環節對系統效能的影響
2、難點
由原理圖繪製系統方塊圖的方法，系統框圖的等效變換，根軌跡的繪製，系統開環對數頻率特性曲線的繪製，由最小相位系統的開環對數頻率特性曲線確定系統的開環傳遞函式的方法，穩定裕度概念以及與系統相對穩定性的關係，開環對數頻率特性曲線的三頻段法分析系統的效能指標，串聯校正環節對系統效能指標的影響
四、內容及要求
模組一：自動控制系統的基本概念
1、教學內容
（1）自動控制系統及其任務、控制的基本方式、負反饋控制原理
（2）自動控制系統的基本組成及分類、對自動控制系統的基本要求
2、教學要求
（1）掌握開環、閉環控制系統的特點及閉環系統的組成和分類。
（2）了解由系統工作原理圖畫出系統方塊圖的方法。
（3）理解自動控制的基本概念（被控物件，被控量，給定量，干擾量等）
模組二：自動控制系統的數學模型
1、教學內容
（1）自動控制系統的微分方程
（2）自動控制系統的傳遞函式
（3）自動控制系統的系統框圖
2、教學要求
（1）掌握傳遞函式的概念，系統框圖的建立與等效變換
（2）了解控制系統微分方程的建立，常用部件的傳遞函式
（3）理解傳遞函式與微分方程之間的關係，傳遞函式的性質及侷限性。
模組三：自動控制系統的時域分析法
1、教學內容
（1）時域分析的基本概念
（2）一二階系統的時域響應
（3）線性系統穩態誤差的概念
（4）穩定判據，控制系統的穩態誤差
2、教學要求
（1）掌握時域分析的一般方法以及穩態誤差的求取
（2）了解穩定判據和控制系統的型別，一二階系統階躍響應與系統引數間的關係
（3）理解穩態誤差的概念
3、教學手段及方法：計算機**
4、實訓專案及要求
（1）專案1：用simulink軟體建立系統模型及系統**
內容：g(s)=100/[s(s+4)]
要求：用simulink軟體建立該系統的框圖模型，並**其單位階躍響應曲線
目的：熟練運用simulink軟體，並通過系統**驗證理論。
（2）專案2：控制系統特性分析的matlab實現
內容：g(s)=3(2s+1)/[s(s+2)(s-1)]
要求：用matlab軟體繪出該系統的單位斜坡響應曲線，並求單位斜坡響應穩態誤差
目的：深化穩態誤差的概念，熟練運用matlab軟體求解系統穩態誤差
模組四：自動控制系統的根軌跡法
1、教學內容
（1）根軌跡的基本概念
（2）根軌跡的繪製法則，用根軌跡分析系統的暫態特性
（3）開環零極點的變化對根軌跡的影響
2、教學要求
（1）掌握根軌跡法的繪製法則，並能夠用根軌跡分析系統的特性
（2）了解根軌跡和根軌跡方程的一般概念
（3）理解根軌跡中入射角和出射角的繪製方法以及新增零極點對根軌跡的影響
3、教學手段及方法：計算機**
4、實訓專案及要求
（1）專案1：用matlab軟體繪製根軌跡
內容：g(s)=k(s+1)/[s(s+3) (s2+4s+8)]
要求：應用matlab軟體繪製該開環傳遞函式的閉環根軌跡
目的：熟練運用matlab軟體繪製系統的根軌跡。
模組五：自動控制系統的頻域分析法
1、教學內容
（1）頻域分析的基本概念
（2）典型環節的頻率特性
（3）系統開環頻率特性曲線的繪製與奈奎斯特穩定判據
（4）穩定裕量與相對穩定性
（5）三頻段的概念：開環對數頻率特性與系統穩定性，穩態性，動態性的關係
2、教學要求
（1）掌握系統開環對數頻率特性的繪製，並能由開環對數頻率特性曲線確定系統的開環傳遞函式，掌握三頻段法分析系統效能的方法
（2）了解典型環節的頻率特性，奈奎斯特穩定判據
（3）理解穩定裕量與相對穩定性的概念
3、教學手段及方法：計算機**
4、實訓專案及要求
（1）專案1：控制系統特性分析的matlab實現
內容：g(s)=100/[s(s+4)]
要求：用matlab軟體直接求解閉環特徵根，並判別系統穩定性
目的：熟練運用matlab軟體求解方程的根。
（2）專案2：控制系統特性分析的matlab實現
內容：g(s)=5/[s(0.1s+1)(0.01s+1)]
要求：用matlab軟體求系統的幅值裕度和相位裕度，並判斷系統的相對穩定性
目的：深化穩定裕度與相對穩定性的關係，熟練運用matlab軟體求解系統的幅值裕度和相位裕度。
模組六：自動控制系統的校正方法
1、教學內容
（1）系統校正的基本概念和校正裝置
（2）串聯超前（微分）校正，串聯滯後（積分）校正，串聯滯後超前（積分微分）校正，反饋校正，順饋校正
2、教學要求
（1）掌握串聯校正對系統效能的影響
（2）了解常用的無源校正裝置與有源校正裝置的區別和特點
（3）理解串聯校正、反饋校正、順饋校正的優點與不足
3、教學手段及方法：計算機**
4、實訓專案及要求
（1）專案1：控制系統校正的matlab實現
內容：g(s)= 35/[s(0.2s+1)(0.01s+1)(0.005s+1)]
gc(s)=2(0.2s+1)(0.1s+1)/0.2s
要求：用matlab軟體繪出該系統校正前後的單位階躍響應曲線，並分析pid較正對系統效能的影響
目的：熟練運用matlab軟體求解系統的單位階躍響應曲線，了解pid校正對系統的影響
模組七：非線性控制系統分析
1、教學內容
（1）非線性系統的基本概念
（2）非線性系統的線性化
（3）描述函式法
2、教學要求
（1）了解非線性系統的線性化及描述函式法
（2）理解非線性系統的概念
五、說明
1、建議使用教材和參考資料
教材：參考書：李友善主編，《自動控制原理（修訂版）》，國防工業出版社，2000
任彥碩主編，《自動控制原理（第1版）》，機械工業出版社，2006
2、模組學時分配
3、考核方法及手段
（1）本課程為閉卷考試（70%-80%）
（2）適當考慮平時作業和出勤情況（10%-20%）和上機成績（10%）
4、注意事項
（1）主要講述古典控制理論，研究物件為線性連續系統，研究方法以頻率特性發為重點。
（2）為適應高職教學，在講解時應避免過多的數學推導，力求講清基本概念，注意加強基本理論和方法的應用。
（3）習題內容的選擇是基於對基本理論的理解和鞏固，以計算性小題為主，培養綜合計算和分析判斷能力以及使用計算機工具的能力。習題課則重在講解作業中普遍存在的問題，並適當安排一些綜合性的習題。
（4）上機內容以學習自動控制系統的基本實驗方法和訓練實驗研究能力為主，驗證理論為輔。
自動控制原理
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自動控制原理
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自動控制原理
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