课程概述

    “自动控制原理”课程是多个本科专业的必修基础课程,是自动化、电气工程与自动化、建筑电气、导航制导与控制、测试技术与仪器、生物医学工程、通信、信息等本科专业的一门重要专业基础课程,同时也是自动控制系统、自适应控制、智能控制等专业课程的先修课程。自动控制原理是研究自动控制规律的技术科学,主要介绍自动控制的基本概念、控制系统数学模型、控制系统的性能分析、控制系统的设计和仿真等内容。

通过本课程学习,要求学生掌握自动控制的基本原理,具备对复杂自动控制系统进行定性分析、定量计算的能力,初步具备对系统进行实验研究和仿真研究的技能,为进一步学习后续课程以及从事相关专业技术工作、科学研究工作、管理工作提供重要的理论基础。

为适应“互联网+”新形势下的教学要求,课程教学团队全面建设了在线菜单式自动控制原理精品课程,打造“知识、技能一体,网络、课堂二维,教师、学生、网络同伴多元”的新型学习模式。适合在线上线下课堂开展教学活动,可增强课程的互动性和辐射能力。


课程教学日历:


证书要求

暂无证书

预备知识

高等数学、电路

授课大纲

第一周

005 自动控制系统的组成及基本性能要求

001 课程简介

003 开环控制系统

002 自动控制的应用及发展历程

004 闭环控制系统

第一周 作业(A)

单元测验(1)

第二周

009 系统数学模型的线性近似

013 拉氏反变换(无重根)

008 系统数学模型的建立

015 拉氏变换解微分方程

006 系统建模方法引言

007 线性元件数学模型的建立

011 拉氏变换的微分/积分/初值/终值定理

014 拉氏反变换(有重根)

012 拉氏变换的位移/相似/卷积定理

010 拉普拉斯变换定义

单元测试(2)

第二周作业(B)

单元测试(3)

第二周作业(A)

第三周

016 传递函数的定义

017 传递函数的性质

022 结构图的化简和等效变换

027 传递函数的常用概念

019 由微分方程或传递函数求系统输出释例

021 控制系统的结构图的组成和绘制

025 梅逊公式及用于信号流图化简

026 用梅逊公式对结构图求传递函数

018 由传递函数求系统输出

023 信号流图的组成和绘制

020 传递函数的零极点对系统的影响

024 信号流图中的回路和通路概念

单元测试(4)

第三周作业(A)

第三周作业(B)

单元测试(5)

第四周

034 劳斯判据的难点分析

035 基于劳斯判据的控制器参数设计

032 劳斯判据特殊情况处理

033 劳斯判据的应用

029 控制系统稳定性的定义与基本概念

028 控制系统的时域性能指标

030 线性系统稳定的充分与必要条件

031 劳斯稳定判据

第四周作业(B)

第四周作业(A)

单元测验(6)

第六周

042 高阶系统时域性能近似分析(偶极子)

041 高阶系统时域性能近似分析(主导极点)

036 一阶系统时域分析

037 典型二阶系统模型

040 欠阻尼二阶系统时域分析(二)

039 欠阻尼二阶系统时域分析(一)

038 过阻尼及临界阻尼二阶系统时域分析

单元测验(7)

第六周作业(A)

第六周作业(B)

第七周

043 稳态误差的定义

048 给定输入为幂函数的稳态误差的一般规律

047 给定输入为幂函数的稳态误差分析

053 基于前馈控制的稳态补偿

055 串联比例微分控制

050 幂函数作用下稳态误差分析的统一规律

049 动输入为幂函数的稳态误差一般规律

056 测速反馈控制

057 串联PID控制

044 给定输入作用下的稳态误差

045 扰动输入作用下的稳态误差

052 减小或消除误差的前馈补偿控制

054 基于复合控制的结构参数设计

046 稳态误差分析计算释例

051 基于稳态误差分析的控制系统结构参数设计

单元测验(8)

实验一:基于MATLAB的控制系统时域分析

第七周作业(A)

实验二:基于MATLAB/Simulink的PID控制器设计与研究

第七周作业(B)

单元测验(9)

第八周

059根轨迹的应用

062常规根轨迹的绘制法则 (一)

061根轨迹方程

060闭环零、极点与开环零、极点的关系

065根轨迹绘制计算释例(二)

058 根轨迹的基本概念和定义

063常规根轨迹的绘制法则 (二)

064根轨迹绘制计算释例(一)

单元测试(10)

单元测试(11)

第八周作业(A)

第八周作业(B)

第九周

069参数根轨迹的绘制步骤

074零度根轨迹的绘制法则

067根轨迹绘制法则总结

066 典型的概略根轨迹

070参数根轨迹绘制计算释例(一)

076基于根轨迹的系统性能分析

071参数根轨迹绘制计算释例(二)

073零度根轨迹的基本概念和定义

075零度根轨迹绘制计算释例

068参数根轨迹的基本概念和定义

072参数根轨迹绘制计算释例(三)

第九周作业(B)

第九周作业(A)

单元测验(12)

第十周

078频率特性的基本概念

085 振荡环节

082典型环节的基本概念和定义

080频率特性的几何表示方法(奈奎斯特图)

077 频率分析法引言

083比例、积分、微分环节

084惯性和一阶微分环节

079频率特性的物理意义及计算

086二阶微分环节

081频率特性的几何表示方法(伯德图)

087不稳定环节

单元测验(13)

第十周作业(B)

第十周作业(A)

单元测验(14)

第十一周

091开环幅相曲线绘制计算释例(二)

094延迟环节

090开环幅相曲线绘制规则(一)

089开环幅相曲线绘制计算释例(一)

098奈奎斯特稳定判据计算释例(一)

088开环幅相曲线的绘制

093开环幅相曲线绘制计算释例(三)

097奈奎斯特稳定判据

092开环幅相曲线绘制规则(二)

095频域稳定判据概述

096幅角原理

单元测验(15)

第十一周作业(B)

第十一周作业(A)

第十二周

100奈奎斯特稳定判据计算释例(二)

105频域稳定裕度的概念

107稳定裕度计算释例

101含积分环节的系统稳定性判定

103对数频率稳定判据

102奈奎斯特稳定判据计算释例(三)

104对数频率稳定判据计算释例

106相角裕度与幅值裕度的定义

099正负穿越的定义及判定

单元测验(16)

单元测验(17)

第十二周作业(B)

第十二周作业(A)

第十三周

115离散系统基本概念

108线性系统的校正方法概述

113串联滞后—超前校正网络频率特性分析

116信号的采样

117信号的保持

110超前校正网络设计步骤

111串联滞后校正网络频率特性分析

112滞后校正网络设计步骤

109串联超前校正网络频率特性分析

114滞后—超前校正网络设计步骤

单元测验(18)

单元测验(19)

第十三周作业(B)

第十三周作业(A)

第十四周

119 Z变换性质

120 Z反变换

124闭环脉冲传递函数

122脉冲传递函数

121差分方程及其求解

123开环脉冲传递函数

118 Z变换定义及性质

单元测验(20)

第十四周作业(A)

第十四周作业(B)

第十五周

127离散系统的稳态误差

125离散系统稳定定义及充要条件

128离散系统动态性能分析

126离散系统稳定性判断

第十五周作业(B)

第十五周作业(A)

单元测验(21)

第十六周

129非线性控制系统基本概念

131描述函数的基本概念及求取

130常见非线性特性及其对系统的影响

第十六周作业(A)

单元测验(22)

第十六周作业(B)

第十七周

132描述函数法分析非线性系统的稳定性

133描述函数法应用举例

第十七周作业(A)

单元测验(23)

参考资料

教材:


自动控制原理 胡寿松主编科学出版社 2013

常见问题

Q:这门课程是免费学习的吗?

A:这门课程是开设在中国大学MOOC平台上的课程,是免费学习的。而课程证书则分为免费证书(电子版)和认证证书(可查询验证的电子版和纸质版),你可以在课程结束后根据需要进行申请。证书发放工作由爱课程网负责,有关问题请咨询:010-58556579

 

Q:学习这门课程需要哪些课程基础?

A:如果已经学过如下几门课程的基础知识,将更有利于《自动控制原理》课程的学习。大学物理、电路、高等数学、线性代数、复变函数、信号与线性系统

 

Q:学习这门课程需要什么数学工具或者软件吗?

A:学习该课程的同时,建议自学MATLAB等数学工具在控制系统分析和设计中的应用,以此达到更好的学习效果。

 

Q:这门课程的重点和难点是什么?

A: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。

 

Q:为什么我不能登录?

A:请输入正确的用户名和密码。如忘记密码,在登录页点击“忘记密码”进行密码找回,输入用户名,查收邮件进行密码重置。

 

Q:为什么我不能加入课程?

A:可能原因有:1)该课程教师设置不能自由选择加入课程;2)课程开课时间未到;3)课程已结束。

 

Q:为什么我收不到安全邮箱激活邮件?

A:可能原因有:1 激活邮件被误加入垃圾邮件;2 Gmail, Outlook等邮箱服务器在国外,邮件可能被拦截或有延迟,建议您更换国内邮箱注册。

 

Q:为什么我播放课程视频时没有图像只有声音?我使用的是Chrome浏览器。

A:请在浏览器的 设置 - 显示高级设置 中,将 使用硬件加速模式(如果可用) 一项取消勾选,并重新启动浏览器,即可正常观看。

 

Q:为什么我无法提交课后作业?

A:每次课后作业有截止时间,在左侧章节列表中显示。超过截止时间,课后作业将无法提交。

 

Q:如果我提交课后作业后发现答案有误,该如何更改?

A:每道题目都有提交次数的限制,具体情况根据老师对题目的设置有所不同。在提交次数超过限制次数之后,就不能再更改了。