由于疫情影响，本次线上教学采用华中科大自动控制原理进行教学。

“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、能够结合数学、物理、电路原理及反馈控制原理的知识对电气工程领域的复杂工业过程进行表述、建模和求解。

2、能够应用数学、物理、电路原理及反馈控制基本原理，对电力系统、电能变换及电力传动系统的稳定性、准确性和快速性进行分析计算。

3、能够依据系统性能指标要求设计校正装置并加以校验。

4、能应用专业软件仿真验证电力系统、电能变换及电力传动系统的性能，并与计算结果作对比分析。

        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。

       本课程为面向重修学生开课，采用线下考试形式，线下考试成绩100分。

       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。

微分方程，线性代数，复变函数，电路理论，模拟电子技术，数字电子技术

1  引论（支撑教学目标1）

教学目标：

通过本章学习，使学生了解自动控制、自动控制系统的基本概念和分类，自动控制系统的两种基本形式，掌握对控制系统的基本要求。

课程内容：

1.1概述

自动控制理论课程主要阐述的是有关自动控制技术的基础理论。当前，现代工业、农业、国防和科学技术发展的一个明显而重要的趋势是越来越广泛而深刻的引入了控制理论。控制理论不仅是一门极为重要的科学，而且也是科学方法论之一。因此本课程是一门非常重要的技术基础课。“古典控制理论”的内容是以传递函数为基础，主要研究单输入，单输出这类控制系统的分析和设计问题。

1.2控制理论在工程中的应用

控制理论在工程中的应用大致可分为三类：

一、研究工程技术中广义系统的动力学问题

二、研究反馈控制系统的性能和设计

三、研究生产过程的组织和管理

1.3自动控制系统的基本概念

    一、自动控制系统工作原理

二、开环控制与闭环控制

三、反馈控制系统的基本组成

四、自动控制系统的基本类型

五、对控制系统的基本要求

[本章重点]：

1．自动控制系统工作原理及组成。

2．对控制系统的基本要求。

[本章难点]：

自动控制系统工作原理及组成

2 线性系统数学模型（支撑教学目标1）

教学目标：

自动控制理论研究是以控制系统的数学模型为对象的，控制理论中出现的数学模型主要有：微分方程，传递函数，方框图，信号流图，状态方程以及它们相应的离散形式，本章只讨论前三种。通过本章学习，使学生掌握如何建立一个实际系统适当的数学模型，建立系统输入输出量化关系的方法。

本章主要内容：

2.1 分方程与传递函数及其建模方法

2.2 典型环节数学模型及方框图结构

2.3 框图化简

[本章重点]：

1．掌握传递函数的概念，用传递函数（或微分方程）与方框图描述系统的方法。

2．重点掌握电气系统的建模，方框图的化简。

[本章难点]：

1．数学模型的作用

2．方框图化简

3 线性系统的时域分析（支撑教学目标1,2）

教学目标：

通过本章学习，掌握用时域分析控制系统的动、静态性能，到达对系统稳、快、准的分析。

本章主要内容：

3.1 典型输入信号及系统响应

3.2 一阶系统、二阶系统暂态响应

3.3 高阶系统暂态响应

3.4 线性系统的稳定性及判据

3.5 控制系统的稳态误差

[本章重点]：

1.重点掌握劳斯稳定性判别、稳态误差误差终值

2.一、二阶系统暂态响应性能指标的计算

[本章难点]：

1.系统稳定的定义及充要条件

2.二阶系统暂态响应性能指标的计算

4 线性系统的根轨迹分析（支撑教学目标1、2）

教学目标：

通过本章学习，掌握利用绘制根轨迹实现分析系统性能的方法。

本章主要内容：

4.1 轨迹基本概念

4.2 绘制根轨迹的基本规则

4.3 参数根轨迹与零度根轨迹

4.4 用根轨迹分析系统性能

[本章重点]：

1.基本概念及绘制方法

 2.利用根轨迹分析系统暂态响应

[本章难点]：

1.根轨迹与系统各项性能指标的关系

2.理解绘制常规根轨迹的基本条件

5线性系统的频域分析（支撑教学目标1、2）

教学目标：

通过本章学习，掌握利用频率特性分析系统性能的方法。

本章主要内容：

5.1 频率特性、频域响应的基本概念，频率特性与时域响应的关

5.2 典型环节的频率特性及绘制

5.3 Nyquist稳定判据及相对稳定性

5.4 闭环频率特性

[本章重点]：

1.Nyquist图、Bode图绘制方法

2.Nyquist稳定判据及相对稳定性，相角裕度、幅值裕度的计算

3.利用最小相位系统Bode图确定系统传递函数，分析系统性能

[本章难点]：

1. Nyquist稳定判据及应用

2. Nyquist图、Bode图绘制方法

6线性系统的校正（支撑教学目标1、2、3、4）

教学目标：

通过本章学习，掌握当系统的性能指标达不到要求时，通过给系统加入一些装置引入新的运算，使系统在某几方面可以达到规定指标的要求，实现系统综合的方法。

本章主要内容：

6.1 系统校正的基本概念及类型

6.2 超前与迟后校正装置、滞后-超前校正及特性

6.3 频率法在校正中的应用

6.4 反馈校正、复合校正

[本章重点]：

1.串联校正的作用

2.重点掌握用频率特性法确定串联校正装置参数的方法

[本章难点]：

频率法在校正中的应用

7采样控制系统（支撑教学目标1、2、3、4）

教学目标：

通过本章学习，掌握当采样控制系统建模与分析方法。

本章主要内容：

7.1采样过程及采样定理、保持器

7.2脉冲传递函数

7.3线性采样系统的稳定性分析

7.4采样系统的稳态误差分析

[本章重点]：

1.脉冲传递函数的意义及作用

2.重点掌握采样系统的分析方法

[本章难点]：

采样过程的实现与分析描述

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

6 夏德钤，翁贻方编著，自动控制理论，机械工业出版社，2012（2014重印）第四版

教学日历

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。1