spContent=想知道如何控制巡航导弹精确命中千里之外的目标、无人化智能工厂如何控制机床实现精密加工吗？“自动控制理论”将告诉你系统是如何实现自动控制，达到预定目标的。本课程介绍自动控制系统的基本原理和基本要求、动态建模、常用分析和设计方法。一旦你掌握了这些方法，“系统”将在你的“控制”之中。
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—— 课程团队
课程概述
《自动控制理论》课程是自动化、电气工程及其自动化等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。 本SPOC课程主要包含经典控制理论的基本内容，通过课程教学达到以下目标：
1）使学生掌握经典控制理论的基本概念，掌握在时域和频域中对线性定常系统的稳定性、动态性能和稳态性能进行分析的方法。
2）使学生能理论联系实际，将抽象的数学模型与实际系统联系，根据性能指标的要求，合理地选择参数，对系统进行综合与校正。
3）使学生了解自动控制技术在社会发展中的作用及与其他学科的关系，了解自动控制学科的发展,为其他后续专业课程打下良好基础。
成绩 要求
线上学习参与度与线上测试成绩计入课程总成绩，占比20%。
课程大纲
自动控制系统的一般概念
课时目标：（1）了解自动控制理论的发展及应用；理解自动控制的基本概念。（2）了解自动控制系统的分类，掌握自动控制系统的组成及相关术语。（3）理解对自动控制系统的性能要求。
1.1 自动控制理论的发展及应用
1.2 自动控制与自动控制系统
1.3 自动控制系统的分类
1.4 开环控制与闭环控制
1.5 对自动控制系统的基本要求
自动控制系统的数学模型
课时目标：（1）理解动态系统数学模型的初步知识。（2）掌握微分方程的建立及求解方法。（3）掌握传递函数的概念及性质。（4）掌握电气系统的数学建模方法。（5）掌握方框图建立与化简的方法。（6）了解信号流图与梅逊（Mason）公式。
2.1 自动控制系统微分方程模型的建立
2.2 非线性微分方程的线性化
2.3 传递函数
2.4 自动控制系统结构及其等效变换
2.5 典型闭环系统的传递函数
2.6 信号流图和梅森增益公式
2.7 基于MATLAB的控制系统数学模型
自动控制系统的时域分析法
课时目标：（1）掌握一阶系统的时域响应。（2）掌握二阶系统的时域响应及动态性能指标的计算。（3）了解高阶系统的时域响应。（4）理解稳定性的定义，掌握稳定性的充要条件，掌握劳斯稳定判据及其应用。（5）理解稳态误差、系统型别的概念，掌握静态误差系数、稳态误差的计算。
3.1 自动控制系统的时域性能指标
3.2 线性系统的稳定性与稳定判据
3.3 线性系统的稳态误差
3.4 一阶系统的时域分析
3.5 二阶系统的时域分析
3.6 高阶系统的时域分析
3.7 基于MATLAB的自动控制系统时域分析
自动控制系统的根轨迹分析法
课时目标：（1）理解根轨迹的概念。（2）掌握根轨迹的幅相条件和绘制根轨迹的基本规则。（3）了解参数根轨迹。（4）掌握利用根轨迹图分析控制系统的方法。
4.1 根轨迹的基本概念
4.2 绘制根轨迹的规则
4.3 广义根轨迹
4.4 用根轨迹分析系统性能
4.5 基于MATLAB的根轨迹分析
自动控制系统的频域分析法
课时目标：（1）理解频率特性的概念及其表示方法。（2）掌握Bode图的绘制方法。（3）掌握Nyquist图的绘制方法。（4）掌握Nyquist判据及其应用方法。（5）掌握相角裕度、幅值裕度的概念及计算方法。（6）了解闭环频率特性及频域指标与时域指标之间的关系
5.1 频率特性
5.2 典型环节的频率特性
5.3 开环系统频率特性的绘制
5.4 频率域稳定判据
5.5 自动控制系统相对稳定性分析
5.6 频域性能指标与时域性能指标的关系
5.7 利用MATLAB绘制系统的频率特性
自动控制系统的校正
课时目标：（1）理解控制系统综合与校正的基本概念及方式。（2）掌握超前、滞后校正装置的特性。（3）掌握频域法超前校正、滞后校正。（4）掌握PID控制算法及其参数整定方法。
6.1 自动控制系统校正的性能指标
6.2 基于频域分析法的串联校正
6.3 基于根轨迹分析法的串联校正
6.4 PID控制
6.5 反馈校正
6.6 复合校正
6.7 应用MATLAB进行校正设计
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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。
参考资料
1.张爱民主编. 自动控制原理（第2版）[M]. 北京：清华大学出版社，2019年.
2. 绪方胜彦. Modern Control Engineering(第四版)[M]. 清华大学出版社，2006年.
3. 胡寿松等. 自动控制原理(第五版) [M]. 北京: 国防工业出版社，2007年.
4. 程鹏主编. 自动控制原理(第一版) [M]. 北京: 高等教育出版社，2003年.
浙公网安备 33010802012594号
