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自动控制原理
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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?“自动控制原理”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。
—— 课程团队
课程概述

“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)使学生掌握经典控制理论的基本概念,学生能够理解并准确描述相关的知识点,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,能够掌握、比较和总结相关的分析和设计方法,能够自己绘制知识树;

(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,能够运用相关知识点进行解题、应用综合分析和应用设计,并运用反馈控制原理解决实际工程中的相关问题,提高分析问题和解决问题的能力;

(3)激发学生学习兴趣,提高学生的自主学习能力、表达沟通能力和团队合作精神,培养学生能综合应用专业理论和技术手段去解决实际问题的创新思维、创新精神和创新能力。


通过本课程的学习,掌握自动控制系统分析、设计 (校正)的基本方法与计算机辅助分析(MATLAB),初步掌握系统实验技能,研究控制系统分析与设计的基础知识,对系统分析、控制、调试有个初步的了解,具备基本的操作技能,丰富本专业的知识结构,使其具有分析和设计自动控制系统的初步能力,使学生对系统的认识上升到更高的层次,为相关后续课程奠定坚实的基础。


授课目标

通过本课程学习,主要实现以下目标:

(1)使学生掌握经典控制理论的基本概念,学生能够理解并准确描述相关的知识点,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,能够掌握、比较和总结相关的分析和设计方法,能够自己绘制知识树;

(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,能够运用相关知识点进行解题、应用综合分析和应用设计,并运用反馈控制原理解决实际工程中的相关问题,提高分析问题和解决问题的能力;

(3)激发学生学习兴趣,提高学生的自主学习能力、表达沟通能力和团队合作精神,培养学生能综合应用专业理论和技术手段去解决实际问题的创新思维、创新精神和创新能力。

 

    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。

成绩要求

本课程的学习环节包含:观看线上视频、完成课后作业、完成单元测验题、完成小论文、完成小组合作课题、参与课程讨论、完成实验设计等。

 

本课程采用如下学习评价考核方式:

 

(1)线上学习评价:考察线上课程资源掌握情况,含线上学习进度和单元测试,占课程总成绩的25%。

 

(2)线下学习评价:考察线下学习过程情况,含考勤、课堂表现(含主题讨论)、作业、实验考核等,占课程总成绩35%。


(3)考试评价:期末考试成绩,占课程总成绩40%。

 


课程大纲
预备知识

高等数学(微分方程),线性代数,复变函数,电路理论

 

参考资料

1. 胡寿松主编,自动控制原理(第八版),科学出版社,2023.

2. 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.

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.

         


常见问题


1. 学习这门课程需要安装什么软件吗?

答:可提前安装MATLAB仿真软件。

2. 这门课程学习包含教材所有内容吗?

答:本学期该课程学习主要讲经典控制部分,即线性系统的控制分析和控制方法,包含教材第一章至第六章内容。