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自动控制原理
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spContent=你对巡航导弹如何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感到好奇吗?加入本课程的学习,能领略经典控制的奥秘和神奇,能对控制系统进行分析和设计。同学们,来吧,一起开启我们的控制学习之旅!
—— 课程团队
课程概述

自动控制原理是机电类、电子信息类、控制类等专业的一门承上启下的专业基础课。主要讲授工业控制系统建模、分析、设计。该课程的理论知识广泛应用于工农业生产、交通运输、社会发展等各个领域。本课程的教学目标是通过各个教学环节,运用各种教学手段和方法,使学生能够利用数学工具和控制理论,进行自动控制系统的建模、分析和设计,进而掌握如何利用理论知识解决工程问题的思想和方法,具备完成工业自动控制系统建模、分析、设计的能力,同时为

学习后续课程、从事工程技术工作、进行科学研究打下基础。

该课程具有以下特色:

一是基于CDIO工程教学理念的融入。本课程以几个完整的工业系统的控制系统工程项目全过程为主线,按建模、分析、设计、仿真与实施的工程项目全生命周期开展教学。

二是积极开展双语教学。双语班由学生自由选课,双语教学与正常课程教学同步进行。本课程使用的英文原版教材《Modern Control Engineering》(Katsuhiko Ogata )。同时,根据课程教学目标和任务及原版教材内容,撰写双语教学大纲,制作双语教学课件,编写简明的教学辅导讲义。并在作业、实验、考试等环节中,要求学生采用英语来完成,提升学生的英语水平。

三是将Matlab深度融入教学,使课程中一些繁琐的数学计算得以解决,使学生从花大量的时间去做习题中解脱出来,使学生注重掌握基本概念、基本理论和基本方法,提高综合分析能力。

四是充分利用网络化虚拟仿真实验室。该实验室是一个网络开放实验室,集成了多种虚拟实验设备,可以进行多种经典控制、现代控制、先进控制等实时控制仿真。学生可以在网络平台之上,在任何时间上网实验。

目前所建设的独立SPOC课程理论部分主要围绕经典控制理论部分,以传递函数为基础,研究单输入单输出的反馈控制系统,采用的主要研究方法有时域分析法,根轨迹法和频率法。主要内容有:控制系统的数学模型、线性系统的时域分析法、线性系统的轨迹法、线性系统的频域分析法、线性系统的校正方法、线性离散系统的分析与校正等。实验部分主要采用Matlab和Multisim软件,采用Matlab软件仿真,学生可将控制系统抽象成数学模型,通过仿真结果了解控制系统模型与性能之间的关系。采用Multisim硬件模拟方法,学生可利用软件提供的元件搭建控制系统的各个组成部分,实验过程非常接近实际操作的效果。

通过本课程的学习,培养学生分析、设计控制系统的能力,熟练掌握MatLab软件、Multisim软件在控制系统中的应用。通过实践性教学环节的训练,加强学生对理论知识的理解及应用,同时对学生进行工程能力训练,培养学生分析、解决问题的能力,进而使工程能力得以提高。

授课目标

   通过该课程的学习使学生掌握经典控制理论的概念、基本原理和自动控制系统的分析及设计(校正)方法。结合相关的实践教学锻炼,使学生初步掌握系统实验技能,具备利用计算机进行控制系统辅助分析设计的基本能力。


成绩 要求


1    学习课程视频,完成每节后的单元测验(45分); 

2    完成期末考试,试题以客观题为主  45分);     

3    积极参与课程的各项讨论,积极发帖,注重质量,对课程完善有好建议者,可以获得最高10分 

     的加分。 


课程大纲
预备知识

本课程的先修课程主要是微积分、复变函数与积分变换、电路分析、电子技术、信号与系统等,本课程中应用到先修课程中讲授的微分方程、拉普拉斯变换、Z变换、运算放大器、数字芯片等。

参考资料

胡寿松. 自动控制原理基础教程(第4 版). 北京: 科学出版社, 2017

胡寿松. 自动控制原理(第6版). 北京: 科学出版社, 2018

  邹伯敏. 自动控制理论(第3 版). 北京: 机械工业出版社, 2011

[] Katsuhiko Ogata . 现代控制工程(第四版). 卢伯英,于海勋 . 北京: 电子工业出

  版社, 2005

  R.C. Dorf and R.H. Bishop. Modern Control Systems. 10th Edition, Prentice-Hall, 2005

  G.F. Franklin, J.D. Powell, and A. Emami-Naeini. Feedback Control of Dynamic Systems. 3rd

    Edition, Addison-Wesley, 1994