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spContent=想知道如何控制巡航导弹精确命中千里之外的目标、无人化智能工厂如何控制机床实现精密加工吗?“自动控制原理”将告诉你系统是如何实现自动控制,达到预定目标的。本课程介绍自动控制系统的基本原理和基本要求、动态建模、常用分析和设计方法。一旦你掌握了这些方法,“系统”将在你的“控制”之中。
—— 课程团队
课程概述

“自动控制原理”课程是自动化专业及相关专业的学科基础课程,是一门理论与实践并重,工程性、综合性、方法性、实践性很强的课程。

自动控制技术已经广泛地应用于各类工程学科以及各类非工程学科。“自动控制原理”课程是自动化类专业的核心课程,是电气类、电子信息类、计算机类、仪表类专业的重要课程。根据教育部发布的《普通高等学校本科专业目录(2012年)》,“自动控制原理”课程面向的相关专业包括自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、电子信息工程、计算机科学与技术等。

 本课程主要介绍经典控制理论的基本内容,通过课程教学达到以下目标:

1)使学生掌握经典控制理论的基本概念,掌握在时域和频域中,对线性定常系统的稳定性、动态性能和稳态性能进行分析的方法。

2)使学生能理论联系实际,将抽象的数学模型与实际系统联系,根据性能指标的要求,合理地选择参数,对系统进行综合与校正。

3)使学生了解自动控制技术在社会发展中的作用及与其他学科的关系,了解自动控制学科的发展,为“自控原理(二)”和其他后续专业课程打下良好基础。

本课程2005年获湖北省精品课程。

 


授课目标

通过本课程学习,掌握自动控制系统的建模,分析和基本控制系统设计方法。

课程大纲
预备知识

微分方程,线性代数,复变函数,电路理论


证书要求

        通过对本课程的学习,要求学生掌握自动控制的基本理论和基本分析方法,能应用控制理论对自动控制系统进行性能分析,能对系统进行校正和提出改善系统性能的途径和方法,具体要求如下:

       1) 掌握自动控制系统的组成及其分类方法;

       2) 了解自动控制系统的性能要求及分析系统性能的方法;

       3) 掌握用传递函数、结构图、信号流图等建立系统数学模型的方法;

       4) 掌握常规控制器的基本控制规律、动态特性和对控制系统的作用;

       5) 掌握对控制系统进行分析和综合的方法:时域分析法、频域分析法、根轨迹法;

       6) 掌握控制系统的校正和设计方法,为解决实际控制问题打好基础。


       本课程平时讨论和单元测验成绩占50%,期末考试占50%。

       合格证书:课程总成绩60分至84分;

       优秀证书:课程总成绩85分至100分。


参考资料

1.王永骥, 王金城, 王敏主编,自动控制原理(第3版),普通高等教育"十一五"国家级规划教材, 化学工业出版社,2015

2.胡寿松主编,自动控制原理(第6版),科学出版社,2013

3.王敏主编,自动控制原理试题精选题解,华中科技大学出版社,2002

4.Richard C .Dorf, Robert. H. Bishop,现代控制系统(第十二版),电子工业出版社,2015

5.王艳秋,德湘轶,金亚玲,刘寅生编著,自动控制理论题库与详解,清华大学出版社,北京交通大学出版社,2013


                 教学日历


知识点视频时长单元测验
第1周第1讲 绪论1.1    自动控制系统工作原理12'01第13周周一10:00以前提交测试结果
1.2  自动控制系统分类8'28''
1.3 自动控制系统基本要求8'30''
1.4 自动控制发展历史9'36''
   第1章绪论测试 
第2讲 自动控制系统的数学模型2.1 数学模型的引出12'第13周周一10:00以前提交测试结果
2.2 微分方程模型的建立17:46
第2周第2讲   自动控制系统的数学模型2.3 非线性微分方程的线性化13:40
2.4  控制系统的传递函数20:10
2.5 典型环节及其传递函数9:16
2.6 结构图的绘制16:39
第3周第2讲   自动控制系统的数学模型2.7  结构图等效变换准则13:24
2.8  结构图等效变换的应用18:51
2.9  信号流图19:06
2.10 梅逊公式17:09
   第2章数学模型测试 
第4周第3讲 自动控制系统的时域分析3.01  线性系统时间响应的性能指标6'53''第13周周一10:00以前提交测试结果
3.02 一阶系统的时域分析11'04
3.03 二阶系统的时域分析9'13''
3.04 欠阻尼二阶系统的动态性能分析13'39''
第5周第3讲 自动控制系统的时域分析3.05  二阶系统性能的改善10'57''
3.06  高阶系统的时域分析14'42''
3.07  线性系统的稳定性8'59''
3.08 稳定性的赫尔维茨判据8'11''
第6周第3讲   自动控制系统的时域分析3.09 劳斯判据18'34''
3.10 稳态误差的定义域求取16'50''
3.11 稳态误差的减小与消除10'24''
    第3章时域分析测试 
第7周第4讲 根轨迹4.1 根轨迹的基本概念11'49第13周周一10:00以前提交测试结果
4.2 普通根轨迹的绘制113'36
4.3 普通根轨迹的绘制213'51
4.4 绘制根轨迹的基本规则12'12
第8周第4讲   根轨迹4.5  绘制普通根轨迹法则小结15'29
4.6 正反馈根轨迹的绘制10'42
4.7 参数根轨迹的绘制11'40
4.8 基于根轨迹的系统分析12'06
第4章根轨迹测试 
第9周第5讲 频域分析5.1 频率特性的基本概念7'59第14周周一10:00以前提交测试结果
5.2 幅相频率特性曲线的绘制(一)12'03
5.3 幅相频率特性曲线的绘制(二)16'42
5.4 对数频率特性曲线的绘制18'11
第10周第5讲 频域分析5.5  线性系统的开环对数频率特性曲线13'31
5.6 奈奎斯特稳定判据25'51
5.7 控制系统的相对稳定性9'36
5.8 闭环频域特性及时域频域指标15'02
      第5章频域分析测试 
第11周第6讲 线性系统的校正方法6.1 综合与校正的基本概念10'53第15周周一10:00以前提交测试结果
6.2 常用校正装置及其特性17'25
6.3 串联校正19'43
第12周第6讲   线性系统的校正方法6.4 串联校正实例分析13'56
6.5 期望频率特性法校正18'37
6.6 反馈校正11'19
       第6章校正方法测试 
                                      课程总测试


常见问题

课程重点:控制系统分析、校正与综合、系统设计的理论和方法。

课程难点:控制系统的各种分析方法与设计方法的综合应用。