《自动控制原理》课程教学大纲

《自动控制原理》课程教学大纲课程名称（中英文）：自动控制原理AutomaticControlTheory课程类别（必修/选修）：必修总学时/周学时/学分：72/5/4.5其中实验（实训、讨论等）学时：16先修课程：高等数学、信号与系统、复变函数与积分变换、电路分析基础、MATLAB与应用等授课时间：二（1-2）、五（5-7）/1-15周授课地点：7B—303（二）、7B206（五）授课对象：2015自动化1、2班开课学院：电子工程与智能化学院任课教师姓名/职称：姜鸣/讲师联系电话：[phone]Email:[e-mail]答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课前、课间和课后(9A414)，采用一对一的问答方式；2.每次讨论课及习题课，采用集中讲解方式。使用教材：《自动控制原理》，潘丰、徐颖秦编，机械工业出版社，2015，第2版。教学参考资料：1.《自动控制原理》，胡寿松编，科学出版社，2013，第6版。2.《MATLAB与控制系统仿真实践》，赵广元编，北京航空航天大学出版社，2016，第3版。课程考核方式：开卷（）闭卷（√）课程论文（）其它（）课程简介:《自动控制原理》是自动化专业的一门学科基础必修课程，是控制相关课程体系中的核心和主干课程，课程主要内容包括了线性控制系统的数学建模、时域分析、根轨迹分析、频域分析、校正方法和校正装置设计，以及非线性控制系统和离散控制系统的分析方法。《自动控制原理》是学生学习“计算机控制系统”、“运动控制系统”、“过程控制系统”、“电梯控制”、“电机控制”等专业课程必需的基础知识，为学生日后从事控制系统性能分析、控制器设计等工作奠定基础。课程教学目标1、知识与技能目标：熟悉线性控制系统数学模型的建立和传递函数的求解、掌握线性控制系统的时域分析方法、熟练计算控制系统的超调量、调节时间、稳定裕量、稳态精度等时域性能指标、掌握线性控制系统的根轨迹分析方法、理解开环根轨迹增益和开环零极点对系统性能的影响、掌握线性控制系统的频域分析方法、熟练绘制线性系统的Nyquist图和Bode图，能够使用Nyquist图分析系统稳定性，使用Bode图分析系统动态性能、掌握线性系统的校正方法、能够使用超前校正和滞后校正改善系统性能、熟悉非线性控制系统性能分析方法、熟悉离散控制系统性能分析方法、掌握MATLAB/Simulink仿真软件的使用。2、过程与方法目标：在学习自动控制原理的过课程支撑学生核心能力达成（可多选，）：□c1.具有较强的思想品德素质，文化素质和身心素质，热爱祖国，树立正确的人生观和价值观，具有较高的道德修养，遵守学术道德；□c2.具有较扎实的自然科学基础，掌握高等数学、线性代数、大学物理等基础性课程的基本理论和应用方法；■c3.掌握本专业领域的基础技术知识，主要包括电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、自动控制原理、电力电子技术、可编程逻辑控制器等；□c4.掌握运动控制和数控技术2个研究方向的专业知识，主要包括计算机控制系统、传感器与检测技术、控制电机、机器人控制技术、过程控制、智能控制系统等；程中，培养学生的自学能力、逻辑理解能力、基本运算技能，以及综合运用所学知识去分析问题和解决问题的能力，使学生的思维和分析方法得到一定的训练，并在此基础上进行归纳和总结，以逐步形成科学的学习观和方法论。3、情感、态度与价值观发展目标：通过本课程的学习，启发学生学习控制类相关课程的积极性，培养作为一个自动化技术人员必须具备的坚持不懈的学习精神，严谨治学的科学态度和健康向上的价值观，为未来的学习、工作和生活奠定良好的基础。■c5.掌握与自动化专业相关的设备与系统的使用方法，熟练使用自动化设备进行实验设计、科技开发与工程实践，具备分析和解决实际工程问题的能力；□c6.具有较强的自学能力和创新意识，具有对新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力；■c7.了解自动化专业前沿和发展趋势，了解国家对于自动化专业相关领域生产、设计、研究与开发等方面的方针、政策和法规；□c8.熟练掌握一门外语，能熟练阅读本专业外文文献资料。理论教学进程周次教学主题教学时长教学的重点、难点及要求教学方式核心能力支撑1控制系统及其数学模型5了解控制系统的一般概念和基本类型；掌握控制系统性能的基本要求；会计算线性系统的微分方程课堂教学C72线性系统的传递函数和时域性能指标5理解传递函数的定义和基本性质；掌握典型环节的传递函数；掌握结构图的等效变换和简化；理解时域性能指标；课堂教学C3、C53线性系统的时域响应分析5掌握一阶系统的单位阶跃响应、单位脉冲响应、单位斜坡响应；掌握二阶系统的单位阶跃响应、二阶系统阶跃响应性能指标；理解闭环主导极点课堂教学C34线性系统的稳定性和稳态误差5掌握劳斯判据判断系统稳定性，理解系统的相对稳定性；掌握给定作用信号下的稳态误差静态误差系数法、扰动信号作用下的稳态误差课堂教学C35线性系统的根轨迹分析5理解根轨迹方程及其幅值和相角条件；掌握绘制根轨迹的基本规则、根轨迹与稳定性分析；掌握根轨迹与动态性能分析；理解增加开环零极点对控制系统图性能的影响课堂教学C36线性系统的频率特性及分析方法5理解频率特性的基本概念和图示法；掌握典型环节的频率特性；掌握开环Nyquist图、开环Bode图的绘制方法；理解最小相位系统；课堂教学C37频率特性与系统性能的关系5理解幅角原理；掌握Nyquist稳定判据；理解系统的相对稳定性；掌握稳定裕量在Nyquist图和Bode图中的表示；掌握稳课堂教学C3定裕量指标的求解；理解开环对数频率特性曲线与系统性能的关系；理解开环频域指标与闭环时域指标的关系；8串联超前校正和滞后校正5理解校正的基本概念和方法；理解校正装置及校正目标；掌握超前校正装置的特点和设计方法；掌握滞后校正装置的特点和设计方法课堂教学C3、C59PID控制器、反馈校正、复合校正5理解PI、PD、PID控制器的特点和实现；理解期望特性法串联校正；理解反馈校正的原理和设计；理解安扰动补偿、按输入补偿的复合校正课堂教学C3、C510非线性系统分析5理解典型非线性特性的描述函数；理解非线性系统的稳定性分析；掌握相平面的基本概念和相轨迹的绘制；理解奇点和奇线、相平面法分析非线性系统课堂教学C3、C711离散系统分析4理解采样过程和采样定理、零阶保持器、z变换的定义和性质；掌握开环/闭环系统脉冲传递函数；理解离散系统的稳定性分析、稳态误差计算、动态性能分析课堂教学C3、C715复习、答疑2复习、答疑课堂教学C3、C7合计：60实践教学进程周次实验项目名称学时重点与难点实验项目类型教学方式核心能力支撑11实验1：利用MATLAB/Simulink进行线性系统仿真（选做）1使用MATLAB/Simulink建立线性系统的数学模型；绘制典型输入信号的响应曲线A验证D实验C3、C712实验2：利用MATLAB/Simulink进行线性系统时域分析（必做）3使用MATLAB/Simulink对控制系统进行仿真；计算系统的时域响应指标，分析系统稳定性A验证D实验C312实验3：利用MATLAB/Simulink进行线性系统根轨迹分析（必做）2绘制给定系统的根轨迹图，分析开环零极点的增减、位置变化对系统性能的影响A验证D实验C313实验4：利用MATLAB/Simulink进行线性系统频域分析（必做）2绘制控制系统的奈奎斯特图，分析系统的稳定性；绘制控制系统的Bode图，计算系统的开环频域指标A验证D实验C313实验5：利用MATLAB/Simulink进行线性系统的校正设计（必做）3使用超前校正控制器对控制系统进行校正，分析校正前后系统性能的变化；使用PID控制器对控制系统进行校正，分析校正前后系统性能的变化A验证D实验C3、C514实验6：利用MATLAB/Simulink进行线性系统性能分析综合实验（选做）2综合使用课程所学内容建立目标系统的数学模型，分析系统性能A验证D实验C314实验7：利用MATLAB/Simulink进行线性系统校正综合实验（选做）3综合使用课程所学内容建立目标系统的数学模型；分析系统性能；根据性能指标选择控制方法、设计控制器B综合/设计D实验C3、C5合计：16成绩评定方法及标准考核内容评价标准权重试验考核（闭卷）1.评价标准：参考解答。2.要求：理解掌握所有的必做和选做试验。10%期中测试（闭卷）1.评价标准：试卷参考解答。2.要求：能灵活运用所学自动控制原理知识和方法进行求解，独立、按时完成题目的解答。20%期末考试（闭卷）1.评价标准：试卷参考解答。2.要求：能灵活运用所学自动控制原理知识和方法进行求解，独立、按时完成考试。70%系（专业）课程委员会审查意见：我系（专业）课程委员会已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。系（专业）课程委员会主任签名：日期：年月日注：1、课程教学目标：请精炼概括3-5条目标，本课程教学目标须与授课对象的专业培养目标有一定的对应关系。2、学生核心能力（c1,c2...）：请从授课对象专业人才培养方案的“毕业要求”中复制。3、教学方式（可多选）：A课堂教学、B户外教学、C分组讨论、D实验/实习。4、实验项目类型：A验证、B综合/设计。5、若课程无理论教学环节或无实践教学环节，可将相应的教学进度表删掉。父亲的格局决定家庭的方向一个家庭的福气运道，不是凭空出现的，它是家庭成员共同努力得来的。家庭要想和谐兴旺，首先要走对方向，父亲的格局就决定着家庭的发展方向。曾国藩曾说：“谋大事者首重格局”,心中格局的大小，决定了眼光是否长远，眼光是否长远又决定了事物的成败。家庭的发展不是一个一蹴而就的过程，家庭需要经营，需要规划。由于社会分工的不同，父亲作为家庭中的男性，承担着家庭领导者的职能，是家庭“权威”的代表。作为家庭列车的火车头，父亲的眼光要远，格局要大，只有父亲的格局大，才能确保家庭的发展方向不出错。老话说“不是一家人，不进一家门”,人的一生中有大部分时间都在家庭中度过，观念、思想等都会通过家人间潜移默化的影响来传递。如果父亲有一个大格局，那在他的妻子、后辈子孙都会受到好的影响。在家庭生活中，父亲有大格局，就是在家庭遭遇困难或变故时，不退缩，能够顶住压力。对待家庭小的损失不斤斤计较，不浑浑噩噩混日子，积极对待生活，对于家庭发展有大致的规划。蒙田曾说：“作为一个父亲，最大的乐趣就在于：在其有生之年，能够根据自己走过的路来启发教育子女。”一个父亲胜过一百个老师，父亲是孩子在人生中接触的第一个男性形象，他肩负着帮助孩子正确认识世界，了解社会的重任。父亲在教育孩子过程中有大格局，孩子才能健康茁壮成长，才能为家庭的兴旺积蓄后备力量。在教育孩子中，父亲的大格局体现在不给孩子贴标签，懂得孩子的品格比能力更重要。说到才女，不少人会想到民国时的“合肥四姐妹”,进而感叹合肥张家是个风水宝地。