| 英文名称： Automatic Control Theory | |||||||||||||||||||||||||||
课程编号： C05242 | |||||||||||||||||||||||||||
课程类型： 工程科学 | |||||||||||||||||||||||||||
| 学时： 72（其中讲课62，实验10） | |||||||||||||||||||||||||||
| 学分： 5 | |||||||||||||||||||||||||||
适用对象： 自动化专业、信息工程专业、教改班、学硕连读班 | |||||||||||||||||||||||||||
| 先修课程：《复变函数》、《线性代数》、《模拟电子学》、《电路原理》、《信号与系统》 | |||||||||||||||||||||||||||
| 使用教材: | 1.自编教材 | ||||||||||||||||||||||||||
| 2.周其节主编《自动控制原理》，华南理工大学出版社 | |||||||||||||||||||||||||||
| 一、课程性质、目的和任务： | |||||||||||||||||||||||||||
| “自动控制原理”是我校信息工程专业、教改班、学硕连读班的工程科学课。通过学习自 | |||||||||||||||||||||||||||
| 动控制原理，要求学生掌握用频域法、时域法、根轨迹法及状态空间分析法来对控制系统的稳 | |||||||||||||||||||||||||||
| 定性、瞬态性能及稳态性能进行分析的方法。并能根据期望的性能指标对系统进行校正。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 二、教学基本要求： | |||||||||||||||||||||||||||
| 1、自动控制系统的分类和基本工作原理。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 2、自动控制系统的数学模型，以及各种数学模型之间的转换。 | |||||||||||||||||||||||||||
3、从稳定性、动态响应、稳态响应三个方面来描述控制系统的性能。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 4、分析控制系统的基本方法：时域分析法、根轨迹法、频域法和状态空间分析法。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 5、控制系统设计的基本方法。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 三、教学内容及要求：(“*”——了解内容) | |||||||||||||||||||||||||||
| 第一章 绪论 | |||||||||||||||||||||||||||
| 1-1 介绍人工控制与自动控制的基本概念； | |||||||||||||||||||||||||||
| 1-2 自动控制系统的基本工作原理； | |||||||||||||||||||||||||||
| 1-3 从不同的角度出发，对控制系统进行分类； | |||||||||||||||||||||||||||
| 1-4 介绍控制理论发展简史和所研究的内容。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 第二章 控制系统的数学模型 | |||||||||||||||||||||||||||
| 2-1 线性系统微分方程的列写。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 2-2 传递函数的定义、性质、求法；典型环节的传递函数。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 2-3 结构图的组成及其等效变换。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 2-4 信号流图的组成和梅逊增益公式。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 2-5 状态的定义、状态空间描述的建立方法。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 2-6 传递函数和状态空间描述之间的相互转化。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 2-7子系统串联、并联和反馈联接后组成的组合系统的状态空间描述和传递函数。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 2-8 状态空间描述的非唯一性；动态方程的对角线标准形和约当标准形。 | |||||||||||||||||||||||||||
第三章 控制系统的时域分析 | |||||||||||||||||||||||||||
| 3-1 典型输入信号和瞬态过程的性能指标。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 3-2 一阶系统的单位阶跃响应。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 3-3 典型二阶系统的单位阶跃响应；性能指标；带有零点的二阶系统。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 3-4 超调量产生的原因；比例微分控制及速度反馈对系统性能的影响。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 3-5 高阶系统的单位阶跃响应；闭环零极点对系统性能的影响；主导极点的概 念。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 3-6 稳定的基本概念；劳思稳定判据。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 3-7 稳态误差的定义；给定输入信号作用下的稳态误差；扰动输入作用下的稳态误差。 | |||||||||||||||||||||||||||
第四章 控制系统的根轨迹法 | |||||||||||||||||||||||||||
| 4-1 根轨迹的幅值条件和辐角条件。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 4-2 绘制根轨迹的十一条法则，举例说明根轨迹的绘制方法。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 4-3 绘制参量根轨迹的方法。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 4-4 增加开环零极点对根轨迹以及系统性能的影响。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 4-5 利用根轨迹分析系统稳定性、瞬态性能和稳态性能的方法。 | |||||||||||||||||||||||||||
第五章 控制系统的频域分析 | |||||||||||||||||||||||||||
| 5-1 频率特性的定义。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 5-2 典型环节的极坐标图；控制系统极坐标图的绘制方法。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 5-3 对数坐标系；典型环节的对数坐标图；控制系统的对数坐标图；对数幅频特 性和对数相频特性之间的关系；最小相位系统的概念。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 5-4 奈奎斯特稳定判据的内容、应用及推广应用；奈氏判据在对数坐标图中的应 用。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 5-5 相位裕量和增益裕量的概念。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 5-6 * 闭环系统频率特性及性能分析；等M园图和等N园图。 | |||||||||||||||||||||||||||
第六章 控制系统的状态空间分析 | |||||||||||||||||||||||||||
| 6-1 状态方程的求解；矩阵指数函数的计算。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 6-2 能控性的定义和判别方法。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 6-3 能观测性的定义和判别方法。 | |||||||||||||||||||||||||||
第七章 控制系统的设计 | |||||||||||||||||||||||||||
| 7-1 超前网络特性及在频率特性上进行相位超前校正的方法。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 7-2 利用状态反馈来进行极点配置的方法。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 四、实验环节(10学时) | |||||||||||||||||||||||||||
实验一 二阶系统动态性能的研究。 2学时 | |||||||||||||||||||||||||||
| 实验二 典型线性环节的模拟。 2学时 | |||||||||||||||||||||||||||
| 实验三 控制系统频域特性的研究。 2学时 | |||||||||||||||||||||||||||
| 实验四 控制系统根轨迹图的研究。 2学时 | |||||||||||||||||||||||||||
| 实验五 控制系统控制特性的研究。 2学时 | |||||||||||||||||||||||||||
| 五、学时分配表(62学时) | |||||||||||||||||||||||||||
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| 大纲制定者：杜行检 张爱民 | |||||||||||||||||||||||||||
大纲审定者：姚燕南 | |||||||||||||||||||||||||||
大纲批准者：阎鸿森 | |||||||||||||||||||||||||||
教学大纲 - 张 早校
| 课程名称：自动控制原理 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 适应专业班级：自动化、信息工程 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 任课教师： | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 系主任： | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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