自动控制理论
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课程评价
spContent=本课程是电气工程及自动化专业一门重要的专业基础课,涵盖了古典控制的主要内容。围绕控制系统稳定性、动态特性和稳态特性,从时域和频域的角度讲授控制系统分析和综合的基本原理和方法。主要内容包括:反馈的基本概念、控制系统的数学模型、控制系统的时域分析方法、根轨迹法、频率特性法分析和校正等。
—— 课程团队
课程概述

      自动控制在当今的各个应用领域几乎无处不在,自动化技术是衡量科技发展水平的一个重要标志。自动控制理论从工程实际中产生,借助于数学方法对控制系统进行分析和设计,以期使之按预定的规律运行。自动控制是沟通实际工程与数学、物理等基础理论的桥梁,是认识和改造客观对象的有力工具。

      自动控制理论是自动化技术的基础理论,它是研究应用于不同被控对象的普遍性的控制规律的科学,具有丰富的辩证思想和科学方法论的内涵。它以反馈为手段,通过修正对系统过程产生作用的控制行为来达到预期的控制目的。古典控制理论主要采用传递函数来描述系统的数学模型,通过对系统的输入-输出的时域和频率响应的特性来研究单输入-单输出的线性定常系统的分析和设计问题。古典控制理论是控制理论的基石,它直观地把控制系统的主要性能特征与控制对象和控制规律的关系揭示出来,在当今实际应用中仍占用重要的地位。

      本课程对自动控制理论的基础内容加以提炼,去粗取精。对基本原理和方法做比较详尽的介绍,强调控制系统分析和设计方法与系统的结构、参数和性能之间的联系,加深对控制方法本质规律的认识。它将引领学生逐步培养系统的思维方法,为从事科学研究和工程实践打下基础。

授课目标

通过本课程的学习,应能够深入理解古典反馈控制基本思想和理论体系,掌握控制系统分析和设计所必需的基本概念、原理和方法,初步培养系统和辩证的科学思维方法,为解决实际的工程问题打下基础。具体目标如下:

1. 理解和掌握基于传递函数和方框图的系统模型描述方法;系统的时域和频域响应的求取和系统的稳定性、稳态特性、动态特性的分析方法;系统的校正设计方法。 

2. 理解所学的各种原理和方法的本质以及它们之间的联系,学会采用不同的方法分析和设计系统,融汇贯通,达到对控制对象、控制规律和控制性能之间的关系较为深入的认识。

3. 初步领会从理论到实际,从具体到抽象,从分析到综合的认识和解决控制问题的科学方法。


课程大纲
预备知识

微积分,复变函数与积分变换,电路,模拟电子技术


证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

主要参考教材

1. 夏德钤翁贻芳. 自动控制理论(第四版). “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材,机械工业出版社, 2012

2. 胡寿松自动控制原理(第六版)科学出版社, 2016

3..Richard C .Dorf, Robert. H. Bishop. 现代控制系统(第十二版).电子工业出版社,2015 6.


常见问题

Q :  学好控制理论的建议是什么?

A : 1.注重对基本概念的理解和方法的灵活运用,切忌为了做题将方法生搬硬套。

    2.阅读教材,巩固和加深对知识的理解,把握整体的知识体系和脉络,避免只看视频造成知识碎片化。

    3.注重培养知识的综合运用能力,学会从不同的角度理解和分析控制理论问题。

    4.克服畏难心理,实际上本课程对数学基础的要求并不高,使用的是微积分、复变函数和拉氏变换、以及复数运算等一些基本的数学工具,熟练掌握这些数学工具也有助于对问题的分析和理解。

    5.学会使用Matlab进行控制系统的分析和设计仿真,对所学的理论加以验证,并发现规律,有助于加深对所学理论的理解,以达到更好的学习效果。

Q :  是否需要做大量的习题?

A :  学习的目的是学以致用,相比于做题,理解原理和思想更为重要,学习中始终围绕解决问题的目的、方法和原理进行理解和思考,为了熟练掌握方法,习题也是必要的,但不能舍本逐末。

Q :  是否需要很好的数学基础?

A :  控制理论以数学工具研究和分析实际的控制对象,古典控制需要的数学基础并不高深,涉及到微积分、拉氏变换、复变函数的一些基本知识,这些并不能成为学习的主要障碍。 

Q :  学完控制理论好象并不能在实际中拿来就用?

A :  任何理论和实际都会存在一些差距,控制理论是具有方法论性质的一门学科,它更注重对于对象和控制问题的理解,以及解决的方法,“有之以为利,无之以为用”。实际的系统千差万别,在实际中我们要考虑更多的约束条件,只有对理论有更深刻的理解,才能在实际中更好地运用,同时也需要我们不断探索新的规律和方法。