自动控制原理
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spContent=“控制”无处不在,控制可以把期望变为现实。想知道如何构造一个能够实现“期望”的自动控制系统吗? 想了解如何分析自动控制系统的性能吗?请跟随西安交通大学自动控制原理教学团队走进系统的建模、分析及校正等环环相扣的篇章。
—— 课程团队
课程概述

自动化技术广泛应用于各行各业中,它不仅把人从繁重的体力劳动,以及恶劣、危险的工作环境中解放出来,而且极地提高劳动生产率。

自动化技术的基础是控制科学。自动控制作为解放人类生产力的至关重要的手段,已经渗透到人类社会的各个领域。而自动化控制原理这门课程研究就是自动控制系统普通的运动规律,以及通用的控制方法。

自动控制原理课程涵盖了控制科学全部的早期理论研究成果。从瓦特关于蒸汽机的离心调速器的发明、麦克斯韦的论文《论调节器》、到布莱克发明的负反馈放大器、奈奎斯特的频域稳定性分析法,以及Bode的对数特性,这些都构成了以传递函数和频率特性为基础的经典控制理论的核心内容。

因此,自动控制原理作为控制科学后续发展的各分支理论的基础,不仅是自动化专业的重要专业核心课程,还是所有电类、机械类、能源动力类、化工类与自动化相关的各专业的基础课程。

自动控制原理课程涉及控制系统的普遍运行规律和通用的控制方法、分析系统稳定性、瞬态性能、稳定性能的时域法、根轨迹法和频域分析法,以及使系统性能满足期望的性能指标的控制器的设计方法。

自动控制原理MOOC课程给出了经典控制理论的基本内容,学习时应注意对基本概念的理解。


课程大纲

第1周  第一章 绪论

1.1 自动控制的基本概念

1.2 开环控制系统与闭环控制系统

1.3 自动控制系统的分类

1.4 对控制系统的要求

第1周作业

第一章综合测验

第2周 第二章 系统的数学模型

2.1 动态系统的微分方程

2.2 控制系统的传递函数

2.3 控制系统的方块图及其等效变换

第2周作业

第2周作业

第3周 第三章系统的时域分析1

2.4 控制系统的信号流图

3.1 典型输入信号和时域性能指标

3.2 一阶系统的瞬态响应

第二章综合测验

第3周作业

第4周 第三章 系统的时域分析2

3.3 二阶系统的瞬态响应

3.4 高阶系统分析

第4周作业

第5周 第三章 系统的时域分析3

3.5 系统稳定性及代数稳定判据

3.6 稳态误差分析

第5周作业

第三章综合测验

第6周 第四章 线性系统的根轨迹分析法1

4.1 根轨迹的基本概念

4.2 普通根轨迹的绘制(1)

4.3 普通根轨迹的绘制(2)

第6周作业

第7周 第四章 线性系统的根轨迹分析法2

4.4 零度根轨迹的绘制

4.5 参量根轨迹的绘制

4.6 根轨迹分析

第7周作业

第四章综合测验

第8周 第五章 控制系统的频率法分析1

5.1 频率特性的基本概念

5.2 对数频率特性(1)

5.3  对数频率特性(2)

第8周作业

第9周 第五章 控制系统的频率法分析2

5.4 极坐标图

5.5 奈奎斯特稳定判据(1)

5.6 奈奎斯特稳定判据(2)

5.7 稳定裕度

5.8 系统瞬态性能与稳态性能分析

第9周作业

第五章综合测验

第10周 第六章 控制系统的校正1

6.1 校正的基本概念和形式

6.2 超前校正

第10周作业

第11周 第六章 控制系统的校正2

第六章测试

6.3 滞后校正

6.4 滞后超前校正

6.5 PID控制器

第11周作业

预备知识

如果在本课程之前有过复变函数与积分变换、线性代数、电路、模拟电子技术、信号与系统相关课程的学习经历,将对本课程的相关部分内容的学习有较大的帮助。

证书要求

成绩以百分计,总分=单元测验(10%)+每周作业(10%)+课程讨论(10%+期末考试(占70%

60~79分:合格证书

80~100分:优秀证书

参考资料

张爱民主编,清华大学出版社,2006,《自动控制原理》