函授本科,电气工程及自动化专业《自动控制理论》课程教学大纲
时间：2022/12/25 编辑：admin 热度： ℃
课 程 名 称：自动控制理论 总 学 时：80（自学：50；面授：30）
专业：电气工程及自动化 学 分：5
考核方式：考 试 课程性质：学科基础课
一、课程性质和教学目标
自动控制理论是具有一般方法论特点的技术基础课程。目的在于使学生掌握自动控制理论的基本原理和方法，舟山函授本科并具备对自动控制系统进行分析、计算、实验和设计的初步能力，为专业课的学习和参加控制工程实践打好必要的理论基础。
掌握建立电气系统、机械系统数学模型的方法，掌握线性定常系统分析和设计方法，函授专升本对应用理论解决工程实际问题有所了解。
二、课程教学内容和基本要求
第一专题 引论
1、自动控制的基本原理与方式
2、自动控制系统示例
3、自动控制系统的组成、分类、常用术语及定义。
4、对自动控制系统的基本要求
5、自动控制理论的发展状况及本课程任务。
基本要求
重点掌握自动控制的基本概念，自动控制系统的组成，常用的控制方式，成人高考了解自动控制理论的发展。
第二专题 线性系统的数学模型
1、线性系统的时域数学描述。
2、非线性数学模型的线性化。
3、线性系统的复域数学描述-传递函数。
4、典型环节的数学模型。
5、方框图及其等效变换。
6、信号流图的基本概念，梅逊公式。
7、系统的开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数等概念。
基本要求
掌握线性系统数学模型的建立方法，传递函数的定义、性质及其与微分方程之间的关系，方框图、信号流图的等效变换，梅逊公式。了解系统的开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数等概念。
第三专题 控制系统的时域分析
1、典型输入信号。
2、系统时域性能指标。
3、典型一、二阶系统的时域分析。
4、改善二阶系统性能指标的措施。
3、高阶系统的时域分析。
4、系统稳定性的定义及代数稳定判据。
5、稳态误差的定义及计算。
基本要求
掌握控制系统时域分析的方法，典型一、二阶系统在单位阶跃信号作用的响应及性能指标。学会用主导极点和偶极子的概念分析高阶系统。了解系统定常系统稳定性的概念、定义及代数判据，掌握系统误差、稳态误差的定义及计算。
第四专题 根轨迹法
1、根轨迹的基本概念
2、绘制根轨迹的基本法则
3、参数根轨迹、零度根轨迹的绘制
4、用根轨迹分析和估算系统性能指标的方法。
基本要求
掌握频率特性的定义及其物理意义，频率特性与传递函数、微分方程之间的关系。学会 系统开环幅相曲线和伯德图近似曲线的绘制、乃奎斯特稳定判据的应用，稳定裕度的计算。了解频域指标与时域指标之间的关系。
第五专题 控制系统的频域分析
1、频率特性的物理特性、数学本质及定义
2、典型环节频率特性
3、系统开环频率特性的绘制，最小相位系统的对数幅频特性曲线与传递函数的关系。
4、乃奎斯特稳定判据和对数频率稳定判据。
5、稳定裕度
6、由开环频率特性求闭环频率特性的图解法
7、系统的频域性能指标和时域性能指标之间的关系，三频段概念
基本要求
掌握频率特性的定义及其物理意义，频率特性与传递函数、微分方程之间的关系。学会 系统开环幅相曲线和伯德图近似曲线的绘制、乃奎斯特稳定判据的应用，稳定裕度的计算。了解频域指标与时域指标之间的关系。
第六专题 自动控制系统的校正
1、校正的概念
2、常用的无源与有源校正装置
3、串联校正
4、复合校正
5、综合校正
基本要求
掌握校正的概念、校正的方式，学会用频率法进行串联超前校正、串联迟后校正、串联迟后—超前校正以及复合校正的计算。
第七专题 线性离散系统的分析与校正
1、采样系统的有关概念、采样定理
2、Z变换、Z反变换的定义及性质
3、零阶保持器的含义、作用，零阶保持器的传递函数、频率特性。
4、脉冲传递函数的定义及计算
5、采样系统稳定性的定义及判据。
6、采样系统稳态误差
7、采样系统极点分布与瞬态响应之间的关系
8、离散系统的数字校正方法。
基本要求
掌握信号的采样与复现、采样定理。能用Z变换法求解差分方程。学会脉冲传递函数的定义及其求法，掌握采样系统稳定性的定义、稳定的充要条件及其判据，利用静态误差系数法计算稳态误差。了解采样系统极点分布与瞬态响应之间的关系、离散系统的数字校正方法。
三、学时分配表
| 教学基本内容 | 学时分配 | ||
| 自学 | 面授 | 习题/讨论 | |
|
第一专题 引论 |
5 | 3 | |
| 第二专题 线性系统的数学模型 | 5 | 2 | |
| 第三专题 控制系统的时域分析 | 5 | 3 | |
| 第四专题 根轨迹法 | 5 | 2 | |
| 第五专题 控制系统的频域分析 | 10 | 5 | |
| 第六专题 自动控制系统的校正 | 10 | 5 | |
| 第七专题 线性离散系统的分析与校正 | 10 | 10 | |
| 小 计 | 50 | 30 | |
| 总 计 | 80 | ||
教材：
《自动控制原理》第四版，胡寿松主编， 科学出版社
主要参考书：
1.《自动控制理论》，夏德黔主编，机械工业出版社
2.《自动控制原理》，吴麒主编，清华大学出版社
3.《现代控制工程》，绪方胜彦著，卢伯英等译，科学出版社
4.《自动控制原理》，孙虎章主编，中央广播电视大学
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