自动控制原理
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spContent=《自动控制原理》课程是自动化、测控技术及仪器、电子信息工程及通信工程等相关专业的平台课。通过本课程的教学,使学生了解自动控制系统的组成、特点及专业术语,学习并掌握古典控制理论的基本分析、设计方法,从而为进一步的理论学习和研究打下坚实的基础。
—— 课程团队
课程概述

在现代科学领域中,自动控制技术起着愈来愈重要的作用。自动化科学技术也改变了我国工业的整体面貌,另外,自动化学科对一些交叉学科(如人工智能、机器人等)的发展同样也起到了积极的促进作用。

《自动控制原理》课程是自动化、测控技术及仪器、电子信息工程及通信工程等相关专业的平台课。自动控制原理是自动化专业的专业基础课。

本课程的主要内容有:自动控制系统的分类和基本工作原理,控制系统的性能指标:稳定性、瞬态响应、稳态精度;建立系统数学模型的方法——传递函数和微分方程的方法以及各模型之间的转换;分析控制系统性能的基本方法——时域分析法、根轨迹法和频域分析法;控制系统的校正及综合;非线性系统分析;线性离散系统的理论基础等。

通过本课程的教学(讲课、实验和习题课),将使学生了解自动控制系统的组成、特点及专业术语,学习并掌握古典控制理论的基本分析、设计方法;培养学生理论联系实际,独立分析、解决问题的能力;为进一步的理论课、专业课学习和创新性研究以及专业课的学习打下坚实的理论基础。

授课目标

通过本课程的学习,培养学生理论联系实际,独立分析、解决问题的能力;为进一步的理论课、专业课学习和创新性研究以及专业课的学习打下坚实的理论基础。

课程大纲

1自动控制系统的基本概念

   开环控制系统与闭环控制系统

   闭环控制系统的组成和基本环节

   自动控制系统的类型

   自动控制系统的性能指标

2自动控制系统的数学模型

   动态微分方程式的编写

   非线性数学模型的线性化

   传递函数

   系统动态结构图

   系统传递函数和结构图的等效变换

   信号流图

3 自动控制系统的时域分析

   自动控制系统的时域指标

   一阶系统的阶跃响应

   二阶系统的阶跃响应

   高阶系统的暂态响应

   自动控制系统的代数稳定判据

   稳态误差

4 根轨迹法

   根轨迹法的基本概念

   根轨迹的绘制法则

   用根轨迹法分析系统的暂态性能

5 频率法

   频率特性的基本概念

   非周期函数的频谱分析

   频率特性的表示方法

   典型环节的频率特性

   系统开环频率特性的绘制

   奈奎斯特稳定判据及其应用

   系统暂态特性和开环频率特性的关系

   闭环系统频率特性

   系统暂态特性和闭环频率特性的关系

6 控制系统的校正及综合

   控制系统校正的一般概念

   串联校正

   反馈校正

   前馈校正

7 非线性系统分析

   非线性系统动态过程的特点

   非线性特性及其对系统结构的影响

   线性系统的描述函数

   非线性系统的描述函数法

   改善非线性系统性能的措施及非线性特性的利用

   相平面法

8线性离散系统的理论基础

   线性离散系统的基本概念

   离散时间函数的数学表达式及采样定理

   Z变换

   线性常系数差分方程

   脉冲传递函数

   采样控制系统的时域分析

   采样控制系统的频域分析

   线性离散系统的数字校正

   最少拍离散系统的分析与设计

预备知识

电路理论,复变函数和拉氏变换,电子技术基础,电力电子电路,电机拖动

证书要求

单元测试占50%;

期末考试占50%

按百分制计分,60分至84分为合格,85分至100分为优秀。


参考资料

王建辉、顾树生主编.《自动控制原理》(第2版).北京:清华大学出版社;

吴麒主编.《自动控制原理》.北京:清华大学出版社;

李友善主编.《自动控制原理》. 北京:机械工业出版社;