搜索
教学日历2006——2007学年第1学期课程名称：控制理论（I）任课教师：蒋大明/苗宇教师所在单位：自控系总学时：64课堂教学学时：58周学时：4共16周教材及主要参考资料《自动控制原理》蒋大明戴胜华编著清华大学出版社北京交通大学出版社《自动控制原理》胡寿松主编国防工业出版社上课时间计划教学内容备注授课内容授课方式作业(实验)第1周周22节1绪论：介绍自动控制理论的起源及发展；2第一章：自动控制的一般概念；介绍自动控制系统的概念、组成、分类、举例、性能指标。课堂讲授1-3第1周周51节第二章模型2．1模型的定义和分类；2．2，3，4控制系统的数学模型之一——微分方程的建立；介绍微分方程模型的建立及用拉氏变换求解。课堂讲授2-1，补充题1第2周周22节2．5控制系统的数学模型之二——传递函数的概念及建立介绍传递函数的定义、含义；典型元部件的传递函数；建立；系统传递函数的方法。课堂讲授2-4（b）补充题1，2第2周周51节2．6控制系统的数学模型之三——动态结构图及化简；介绍动态结构图的建立及化简方式。举例说明并做1-2道课堂练习课堂讲授2-8，补充题1，2本章的重点内容，第3周周22节接上节介绍动态图的化简；2．7自动控制系统的传递函数：介绍系统的四个闭环传递函数，做第二章小结并课堂测验及讲解课堂讲授2-13，2-14，补充题1第3周周51节第三章：自动控制系统的时域分析3．1控制系统的典型响应及性能指标；3．2一阶系统分析：重点是阶跃响应的分析。课堂讲授3-13-2第4周周22节3．3二阶系统分析：重点介绍二阶系统的阶跃响应曲线与阻尼比的关系及欠阻尼系统的性能指标。课堂讲授讨论3-4，3-7本章重点一第4周周51节接二阶系统分析：二阶系统的脉冲、斜坡响应分析；改善二阶系统响应特性的措施。3．4高阶系统分析：介绍高阶系统性能指标与零、极点之间的关系课堂讲授3-53-63-10第5周周22节3．6稳定性与代数判据：介绍稳定性的概念及稳定判据。课堂讲授3-11，3-13本章重点二第5周周51节3．7稳态误差分析：介绍稳态误差定义，稳态误差的计算、系统型别、误差系数等课堂讲授3-173-19本章重点三第6周周22节第三章小结及习题课课堂练习及讲解3-243-25补1第6周周51第四章根轨迹法4.1根轨迹的定义4.2绘制根轨迹的基本条件课堂讲4-14-2节和基本规则介绍根轨迹的定义,根轨迹方程及绘制根轨迹的规则授4-3第7周周22节接4.2绘制根轨迹的8条原则及应用.举例说明绘制根轨迹的原则及方法;4.3特殊根轨迹.介绍正反馈及参数根轨迹.课堂讲授及讨论4-64-74-11本章重点第7周周51节4.4.系统闭环零极点与阶跃响应的关系讲述闭环零极点对阶跃响应的影响;主导极点及利用主导极点估算系统的性能课堂讲授4-124-144-15第8周周22节4.5开环零、极点对根轨迹的影响第四章小结及测验课堂讲授及测验4-194-22第8周周51节第五章频率法5.1频率特性.介绍频率响应及频率特性的概念5.2典型环节的频率特性课堂讲授5-15-35-5第9周周22节接5.2典型环节的频率特性5.3系统开环频率特性的绘制.介绍系统奈奎斯特曲线及波特图的绘制课堂讲授5-105-11本章重点第9周周51节习题课课堂讲授及讨论5-125-135-15第10周周22节5.4用频率法分析系统的稳定性重点讲述奈奎斯特稳定判据课堂讲授5-185-19本章重点第10周周51节接5.4控制系统的相对稳定性讲述幅值裕度和相角裕度5.5开环频率特性与系统动态性能的关系课堂讲授5-205-22第11周周22节第五章小结及习题课习题及讲解补1补2第11周周51节第六章控制系统的校正6．1控制系统校正的概念6．2串联校正课堂讲授6-16-2第12周周22节接6．2用频率法设计校正超前、滞后、超前滞后校正系统6．3反馈校正反馈校正的原理及应用课堂讲授6-56-7本章重点第12周周51节6．4前馈校正前馈校正原理及应用课堂讲授6-86-126-13第13周周22节6．5根轨迹法设计校正系统及举例第六章课堂测验及讲解课堂讲授6-146-15第13周周51第七章采样系统分析7．1采样系统7-27-3节7．2采样过程与采样定理7．3信号保持与零阶保持器7．4Z变换理论课堂讲授第14周周22节7．4Z变换理论7．5脉冲传递函数介绍脉冲传递函数的定义及系统闭环脉冲传递函数的建立课堂讲授7-57-7本章重点第14周周51节7．6采样系统分析采样系统稳定性分析及根轨迹法与频率法在采样系统中的应用课堂讲授7-87-97-10第15周周22节实验一二阶系统阶跃响应实验报告第15周周51节实验二系统频率特性测量实验报告第16周周22节实验三控制系统的校正实验报告第16周周51节习题课《控制理论》Ⅰ课程教学大纲ControlTheoryⅠ课程编号:1000191适用专业:自动化学时数:64学分数:4执笔者:蒋大明编写日期:1999年6月一、课程的性质和目的本课程是自动化专业的主要专业基础课和骨干课。本课程的学习目的在于使学生掌握经典控制理论的基本概念，基本原理和基本方法。要求学生在牢固掌握控制理论基本概念的基础上，具备对简单系统进行定性分析、定量估算和动态仿真的能力，为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。〖BT２－２〗二、课程教学内容第一章控制系统的一般概念(4学时)掌握自动控制系统的一般概念,重点是开环控制和闭环控制的概念,理解对控制性能的基本要求,了解各种典型控制系统的工作原理及控制理论的发展过程。本章知识点为:自动控制的定义,开环控制与闭环控制,控制系统举例,控制系统的组成及对控制系统的基本要求,控制理论的发展。第二章控制系统的数学模型(6学时)掌握控制系统的数学模型的基本概念,了解微分方程一般建立方法,理解传递函数的定义和性质,掌握动态结构图的建立和化简规则。本章知识点为:传递函数的定义和性质,典型环节的传递函数,动态结构图的建立,动态结构图的化简,自动控制系统的传递函数。第三章时域分析法(13学时)了解和掌握经典控制理论最基本的方法之一时域分析法,能够用该方法分析控制系统的各种控制性能(包括稳定性,快速性和稳态精度)。本章知识点为:典型控制过程及性能指标,一阶系统分析,二阶系统分析,稳定性与代数判据,稳态误差分析。为进一步加强对控制系统稳定性的理解,安排实验一次:控制系统的稳定性分析。第四章根轨迹法(11学时)本章要求掌握各种类型系统的根轨迹的绘制方法,并能通过根轨迹图来分析控制系统的控制性能。了解各种特殊根轨迹的绘制方法。本章知识点为:根轨迹的基本概念及根轨迹方程,绘制根轨迹的基本法则,特殊根轨迹,系统闭环零极点分布与阶跃响应的关系,开环零极点的变化对根轨迹的影响。第五章频率法（11学时）要求掌握各种系统和环节的幅相频率特性和对数频率特性的画法,并能通过频率特性分析控制系统的控制性能。本章知识点为:典型环节的频率特性，系统开环频率特性，乃奎斯特稳定判据及对数稳定判据，稳定裕度及计算，系统闭环频率特性。第六章控制系统的校正（11学时）在对控制系统的控制性能进行分析的基础上,对控制性能的改进就涉及到系统的校正。要求在建立控制系统校正的一般概念的基础上,对串联校正,反馈校正,前置校正有较为全面的理解。掌握频率法校正和根轨迹法校正的一般方法。本章知识点为:控制系统校正的概念，串联校正，反馈校正，前置校正，根轨迹法在校正中的应用。本章安排实验:控制系统的校正。第七章采样控制系统（8学时）要求理解和掌握采样控制系统的基本概念,采样定理,采样信号的复现,脉冲传递函数,了解采样系统的稳定性,稳态误差及瞬态分析等内容。本章知识点为:采样控制的基本概念，采样过程和采样定理，采样信号的复现，Ｚ变换，脉冲传递函数，采样系统的稳定性分析，采样系统的稳态误差，采样系统的瞬态分析。三、课程教学的基本要求本课程是自动化专业的专业基础课程，理论性较强，是本专业的理论基础课程。在教学方法上，采用课堂讲授，课后自学，课堂讨论等教学形式。(一)课堂讲授本课程属基础理论课程，涉及到较多的数学知识，在讲述的过程中教师应尽量联系生产生活实际，注重物理意义，不要陷入到繁复的数学推导之中。在教学中要求同学重点掌握时域、复域、频域的基本概念、基本方法和基本规律，要着重培养学生定性分析、定量估算和模拟实验研究的能力，在课程内容方面既要保持理论的系统性，又要注意联系工程实际，并且重视技术科学的一般方法学的培养。（二）课后自学为了培养学生整理归纳，综合分析和处理问题的能力，每章都安排一部分内容，课上教师只给出自学提纲，不作详细讲解，课后学生自学。（三）课堂讨论课堂讨论的目的是活跃学习气氛，开拓思路，。教师应认真组织，安排重点发言，充分调动每一名同学的学习积极性，做好总结。（四）习题课习题课以典型例题分析为主，并适当安排开阔思路及综合性的练习及讨论。共4学时（已包括在前述学时分配中）。（五）课外作业课外作业的内容选择基于对基本理论的理解和巩固，培养综合计算和分析、判断能力以及使用计算工具的能力。习题以计算性小题为主，平均每学时１-２道题。（六）平时测验为及时了解教学情况，教师可适当安排平时课堂测验，每次测验不超过30分钟。（七）实验实验以学习自动控制系统的基本试验方法和训练实验研究能力为主，验证理论为辅。通过实验要求掌握自动控制系统的动态模拟以及性能测试方法。（八）考试考试可采用闭卷与开卷相结合的形式，以闭卷为主。闭卷部分的试题包括基本概念，基本理论，分析计算和工程绘图，题型可采用填空，判断，计算，画图，简答等方式。开卷部分的考试采用口试或笔试，难度可适当加大。总评成绩：课外作业，平时测验，实验占30%；期末闭卷考试占60%；期末开卷考试占10%。四、本课程与其它课程的联系与分工先修课程:线性代数,复变函数与积分变换,模拟电子电路。五、建议教材与教学参考书［1］孙虎章主编，《自动控制原理》，中央广播电视大学出版社，1984［2］蒋大明主编，《自控遥控基础》，中国铁道出版社，1998［3］周雪琴主编，《工程控制导论》，西北工业大学出版社，1988《控制理论》II课程教学大纲ControlTheoryII课程编码：1000202适用专业：自动化总学时：32学分数：2执笔者：唐涛编写时间：1999年6月一、课程的性质和目的该课程是自动化专业的选修课。本课程的主要任务是讲授现代控制理论的基本概念、基本原理和基本方法，使学生在学习了控制理论I--经典控制理论的基础上，从一个全新的角度了解控制系统的性能，掌握提出问题、分析问题、解决问题的方法、为研究设计控制系统打下良好的基础。二、课程教学内容引论（2学时）主要介绍现代控制理论的出现背景及现代控制理论研究的主要内容，使学生对现代控制理论发展及所研究的主要问题有一个初步了解。第一章线性系统的状态空间描述（6学时）本章的重点是状态空间描述的基本概念、状态方程建立的基本方法；线性定常系统状态方程的解；状态转移矩阵的特点、性质。要求学生了解特征值规范型。第二章线性系统的结构分析（8学时）本章主要介绍系统状态的可控性、可观性，它们是状态空间描述中的重要概念，应掌握系统可控性、可观性的判据及系统的对偶性原理，了解系统的可控性、可观性的结构分析。本章要求重点掌握：状态可控性及可观性基本概念、状态可观性、可观性判据；对偶原理、可控规范型和可观测规范型、状态反馈。了解系统的结构分解、状态可控性可观性与传递函数矩阵。第三章线性定常系统的综合（8学时）本章主要讨论状态空间分析综合问题中的极点配置问题、解耦问题、观测器问题。本章要求学生重点掌握闭环系统的极点配置、解偶问题（掌握）、状态重构问题。了解带有观测器的反馈控制系统的设计方法。第四章控制系统的稳定性分析（8学时）本章主要介绍稳定性的基本概念及系统稳定性分析的基本方法和定律。本章要求重点掌握稳定性的基本概念、稳定性基本定律、线性系统的稳定性分析。了解构造李亚普诺夫函数的一些常用方法。三、课程教学的基本要求采用课堂讲授和课后自学结合的教学方法。本课程作业的内容