武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院《自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)》教學(xué)大綱課程編號(hào)C19課程類(lèi)型專(zhuān)門(mén)科適用專(zhuān)業(yè)自動(dòng)控制總學(xué)時(shí)70理論學(xué)時(shí)60實(shí)踐學(xué)時(shí)10制訂日期2010-02制訂人范偉審核人胡人侃一、課程性質(zhì)和任務(wù)自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)課,課程內(nèi)容涉及到高等數(shù)學(xué)、電工基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、電機(jī)學(xué)和半導(dǎo)體變流技術(shù)等多門(mén)課程的基礎(chǔ)知識(shí)。它的目的與任務(wù)是：使學(xué)生通過(guò)大綱所規(guī)定的全部教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，不但掌握必要的基礎(chǔ)理論知識(shí)，而且還應(yīng)在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、系統(tǒng)性能的分析以及改善系統(tǒng)性能問(wèn)題、解決問(wèn)題和實(shí)際動(dòng)手能力方面得到鍛煉和提高，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和專(zhuān)業(yè)知識(shí)以及今后從事自動(dòng)控制等技術(shù)工作打下初步基礎(chǔ)。二、教學(xué)基本要求本課程是以建立數(shù)學(xué)模型為研究對(duì)象，分析、了解控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是研究一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心問(wèn)題，系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是設(shè)計(jì)、分析、改進(jìn)、完善自動(dòng)控制系統(tǒng)的依據(jù)。通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析和頻域分析的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)性能的分析及其校正環(huán)節(jié)。學(xué)完本課程應(yīng)達(dá)到以下基本要求：了解自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及分類(lèi)；:掌握系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立了解被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性掌握拉普拉斯變換及其應(yīng)用掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析；掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的頻域分析；熟悉自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；熟悉自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析與調(diào)試受到必要的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)技能的訓(xùn)練，能獨(dú)立完成自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，并養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。三、教學(xué)內(nèi)容第一章自動(dòng)控制的基本知識(shí)自動(dòng)控制的應(yīng)用與任務(wù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、控制流程簡(jiǎn)圖與原理方框圖控制系統(tǒng)的負(fù)反饋工作原理控制系統(tǒng)的分類(lèi)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求第二章自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)字模型標(biāo)準(zhǔn)微分方程的列寫(xiě)拉斯（Laplace）變換、反變換及其應(yīng)用傳遞函數(shù)與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的等效變換與信號(hào)流圖、梅遜（Mason）公式系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)及自動(dòng)控制系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)第三章被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性被控對(duì)象的階躍響應(yīng)與動(dòng)態(tài)方程對(duì)象的特性參數(shù)極其對(duì)控制質(zhì)量的影響時(shí)域法測(cè)試對(duì)象動(dòng)態(tài)特性及確定其傳遞函數(shù)第四章自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析系統(tǒng)輸出響應(yīng)組成的分析線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定誤差分析控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析控制系統(tǒng)的校正第五章自動(dòng)控制系統(tǒng)的頻域分析頻率特性的概念與求算典型環(huán)節(jié)的頻率特性系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性曲線繪制及應(yīng)用時(shí)域的穩(wěn)定性判據(jù)系統(tǒng)閉環(huán)、開(kāi)環(huán)頻率特性與時(shí)域階躍響應(yīng)的關(guān)系頻域法分析與設(shè)計(jì)系統(tǒng)的串聯(lián)校正裝置第六章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)概述被控量與操作控制量的選擇信號(hào)測(cè)量與傳送中注意的問(wèn)題基本控制規(guī)律對(duì)控制質(zhì)量的影響及其選擇自動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的工程整定與投運(yùn)第七章復(fù)雜控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)及其應(yīng)用前饋-反饋控制系統(tǒng)及其應(yīng)用其它常用的過(guò)程控制系統(tǒng)四、實(shí)踐環(huán)節(jié)（一）實(shí)驗(yàn)1、自動(dòng)控制系統(tǒng)的模擬2學(xué)時(shí)2、實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模擬的基本方式4學(xué)時(shí)3、對(duì)象傳遞函數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定4學(xué)時(shí)（二）實(shí)訓(xùn)1、基本典型環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的模擬實(shí)訓(xùn)4學(xué)時(shí)內(nèi)容：模擬基本典型環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，了解各環(huán)節(jié)輸入信號(hào)與響應(yīng)之間的關(guān)系，觀察其參數(shù)變化對(duì)環(huán)節(jié)輸出信號(hào)的影響，如慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)T，二階振蕩環(huán)節(jié)的x和T等等，從而增加對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)基本組成的感性認(rèn)識(shí)，幫助加深對(duì)控制理論一些基本概念的理解。2、控制系統(tǒng)的頻率特性模擬實(shí)訓(xùn)4學(xué)時(shí)內(nèi)容：了解個(gè)環(huán)節(jié)的頻率響應(yīng)特性，加深理解控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性概念3、二階系統(tǒng)的擾動(dòng)分析實(shí)訓(xùn)6學(xué)時(shí)內(nèi)容：（1）、了解并分析二階系統(tǒng)在擾動(dòng)作用下過(guò)渡過(guò)程的特點(diǎn)。（2）分析擾動(dòng)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差，并探討降低穩(wěn)態(tài)誤差的方法。（3）結(jié)實(shí)系統(tǒng)靜態(tài)性能與動(dòng)態(tài)性能之間的內(nèi)在矛盾，并尋求使矛盾協(xié)調(diào)統(tǒng)一的有效方法。4、控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的模擬實(shí)訓(xùn)6學(xué)時(shí)內(nèi)容：改變?nèi)A系統(tǒng)增益及時(shí)間常數(shù)，研究其穩(wěn)定性，并與Routh，Nyquist穩(wěn)定判據(jù)的結(jié)果相比較，進(jìn)一步掌握線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定性的理論分析方法；加深理解線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性是系統(tǒng)自身的固有特性，與系統(tǒng)的輸入信號(hào)無(wú)關(guān)；加深理解臨界開(kāi)環(huán)放大系數(shù)的概念。5、控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)及校正裝置的模擬實(shí)訓(xùn)4學(xué)時(shí)內(nèi)容：（1）了解比例微分，比例積分，比例積分微分校正在控制系統(tǒng)中的作用，從而掌握改善已有系統(tǒng)品質(zhì)的方法。（2）進(jìn)一步掌握由開(kāi)環(huán)頻率特性估算閉環(huán)系統(tǒng)瞬態(tài)過(guò)程時(shí)域指標(biāo)的方法，觀察校正后的控制系統(tǒng)的頻域動(dòng)態(tài)品質(zhì)。6、直流位置隨動(dòng)系統(tǒng)的研究的實(shí)訓(xùn)4學(xué)時(shí)內(nèi)容：（1）熟悉直流位置隨動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理；（2）了解開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的工作狀況，掌握系統(tǒng)中反饋信號(hào)極性的實(shí)驗(yàn)判別的方法；（3）掌握開(kāi)環(huán)放大系數(shù)與系統(tǒng)靜差的關(guān)系；（4）掌握開(kāi)環(huán)放大系數(shù)與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的關(guān)系及其對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性之影響；（5）了解并聯(lián)速度反饋校正對(duì)改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的作用。7、直流電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)2學(xué)時(shí)內(nèi)容：（1）掌握調(diào)速系統(tǒng)的組成及其工作原理；（2）了解改善調(diào)速系統(tǒng)性能的方法。五、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配單元（章）分配學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)第一章自動(dòng)控制的基本知識(shí)642第二章自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)字模型14104第三章被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性44第四章自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析16142第五章自動(dòng)控制系統(tǒng)的頻域分析16142第六章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)88第七章復(fù)雜控制系統(tǒng)66合計(jì)706010六、考核方式閉卷筆試。七、推薦教材和教學(xué)參考書(shū)教材：《自動(dòng)控制原理