spContent=自动控制技术无处不在,它推进社会发展,解放了人类的体力和脑力。“自动控制原理”是学习自动控制技术的基础课程。
想知道如何构造一个能够实现“期望”的自动控制系统吗?想明确如何描述控制过程中信息传递的数学关系吗?想了解如何分析自动控制系统的性能吗?“自动控制原理”会告诉你系统是如何实现“期望”达到预定目标的,请跟随教学团队走进自动控制系统的基本概念和基本要求、数学建模、性能分析等环环相扣的章节,探索控制科学之奥妙!
自动控制技术无处不在,它推进社会发展,解放了人类的体力和脑力。“自动控制原理”是学习自动控制技术的基础课程。
想知道如何构造一个能够实现“期望”的自动控制系统吗?想明确如何描述控制过程中信息传递的数学关系吗?想了解如何分析自动控制系统的性能吗?“自动控制原理”会告诉你系统是如何实现“期望”达到预定目标的,请跟随教学团队走进自动控制系统的基本概念和基本要求、数学建模、性能分析等环环相扣的章节,探索控制科学之奥妙!
—— 课程团队
课程概述
本课程面向能源动力、机械、材料、土建、电力等非自动化类专业学生,讲述经典控制理论的核心内容,研究自动控制系统普通的运动规律以及通用的分析方法。
课程内容涵盖了控制科学早期理论研究成果,讲授瓦特关于蒸汽机的离心调速器的发明、麦克斯韦的论文"论调节器"、自动控制系统的基本概念和分类方法、传递函数、劳斯稳定判据、时域分析法、频率特性、奈奎斯特的频域稳定性分析法、Bode图以及相对稳定性等内容,架构了以传递函数和频率特性为数学模型的经典控制理论的知识体系。
成绩 要求
1. 总分设置
本课程按百分制计分。单元测验最终成绩占50%,视频学习最终成绩占40%,参与讨论最终成绩占10%。
课程成绩=单元测验最终成绩*50%+视频学习最终成绩*40%+参与讨论得分。
2. 题型设置
单选题:每题2分,答对2分,答错0分;
多选题:每题3分,答对3分,答错0分;
判断题:每题1分,答对1分,答错0分;
问答题/分析题/计算题:依具体情况设分。
3. 评分标准
第一章单元测验总分为20分,第二章单元测验总分为25分,第三章单元测验总分为25分,第四章单元测验总分为30分。每章单元测验最多可以提交3次,其成绩为多次有效提交的最高得分。
单元测验最终成绩为每章单元测验成绩的代数和。
视频学习最终成绩为学习者学习时长*2/课程视频总时长*100分(最高100分)。
参与讨论2次及以上得10分,不参与讨论或者参与讨论1次均不得分。
本课程的学习由线上和线下的学习配合组成。
课程大纲
绪论
课时目标:了解自动控制发展简史,掌握自动控制基本概念,熟悉自动控制系统的类型以及对自动控制系统的基本要求。
1.1自动控制系统简介
1.2自动控制系统的类型
1.3控制系统性能的基本要求
连续系统的数学模型
课时目标:了解控制系统微分方程的数学模型,掌握控制系统常用数学模型--传递函数、结构图的定义、求解方法,熟悉环节的定义和分类,会用拉普拉斯变换数学工具。
2.1系统数学模型的概念
2.2微分方程模型
2.3拉普拉斯变换基础
2.4传递函数
2.5结构图
时域分析法
课时目标:掌握控制系统稳定的充分必要条件,会用劳斯判据判断系统的稳定性。理解线性定常连续系统的暂态性能指标以及它们的求解方法,掌握稳态误差分析方法。
3.1稳定性分析
3.2暂态性能分析
3.3稳态性能分析
频率法
课时目标:理解和掌握控制系统频率特性的定义、求解方法和图示方法,根据系统的频率特性,可以分析系统的稳定性。
4.1频率特性(频率特性和频率响应)
4.1频率特性(频率特性的几何表示)
4.2典型环节的伯德图
4.3控制系统开环频率特性的伯德图(Bode图)
4.3控制系统开环频率特性的伯德图(Nyquist图)
4.4由伯德图确定传递函数
4.5奈奎斯特稳定判据
4.6相对稳定性分析
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预备知识
参考资料
[1]王万良,王铮编著. 自动控制原理(非自动化类)第3版[M]. 北京:机械工业出版社,2023.07.
[2]胡寿松编著. 自动控制原理 第6版[M]. 北京:科学出版社,2015.12.
[3]徐颖秦,潘丰主编. 自动控制原理学习辅导与习题解答 第2版[M]. 北京:机械工业出版社,2015.09.