1、PAGE PAGE 3自動控制原理專業級課程教學大綱Automatic Control Principles 適用本科四年制自動化、測控技術與儀器專業（64學時 4學分）2009版課程的目的和任務在生產過程和科學技術日新月異的飛速發展過程中，自動控制技術起著十分重要的作用，各行各業都離不開自動化技術。通過本課程的學習，使學生掌握生產過程自動控制的基本原理和方法，為學習后續課程打下基礎。課程的基本要求和特點本課程是大學本科電氣信息類專業的主要學科基礎課。內容包括經典控制理論和現代控制理論中的狀態空間分析方法。本課程要求的數學知識較多，因此要求學生已有較好的高等數學和工程數學的基礎。本課程與其它課

2、程的聯系本課程的先修課為高等數學、線性代數、復變函數、積分變換和電路等。后續課程有過程控制系統，計算機測控技術與系統，控制系統計算機仿真，自動化儀表系統，自適應控制和模糊控制等。課程的主要內容及教學要求教學內容：第一章 緒論 1.1 引言1.2 反饋控制系統的基本概念1.3 自動控制系統的組成和方框圖1.4 自動控制系統的分類1.5 自動控制系統的性能分析1.6 自動控制系統的性能要求 第二章 控制系統的數學模型 2.1 引言2.2 微分方程、傳遞函數和階躍響應2.3 機理分析建模方法 2.4 典型環節的動態特性2.5 方框圖的等效轉換和信號流圖2.6 狀態空間模型及求解2.7 狀態空間模型的

3、標準形2.8 狀態空間模型的標準形變換2.9 實驗建模方法第三章 控制系統的時域分析 3.1 引言3.2 時域性能指標3.3 一階系統的時域分析3.4 二階系統的時域分析3.5 高階系統的動態響應及簡化分析3.6 零極點分布對系統動態響應的影響3.7 控制系統的穩定性與代數判據3.8控制系統的穩態誤差分析及誤差系數3.9李亞譜諾夫穩定性分析第四章 控制系統設計導論4.1 引言4.2 控制系統結構設計4.3 控制規律選擇4.4 控制參數整定4.5 串級控制系統4.6 多環控制系統4.7 比值控制系統4.8 前饋控制系統4.9 解耦控制系統4.10 遲延補償控制系統4.11 其他控制系統第五章 控

4、制系統的根軌跡分析與設計5.1 引言5.2 根軌跡的基本概念5.3 繪制根軌跡圖的規則和方法5.4 開環零極點對根軌跡的影響5.5 控制系統的根軌跡設計5.6 參變量根軌跡族5.7 零度根軌跡第六章 控制系統的頻域分析與設計 6.1 引言6.2 頻率特性的基本概念6.3 頻率特性的極坐標圖6.4 頻率特性的對數坐標圖6.5 控制系統的奈氏圖分析 6.6 控制系統的伯德圖分析6.7 閉環系統頻率特性分析6.8 控制系統的頻域設計離散控制系統的分析與設計 7.1 引言7.2 連續信號的采樣與復現7.3 離散控制系統的數學模型7.4 離散控制系統的性能分析7.5 離散控制系統的設計 第八章 控制系統

5、的狀態空間分析與設計 8.1 引言8.2 離散狀態方程及時域解8.3 連續與離散狀態方程的變換8.4 狀態轉移矩陣的計算8.5 穩定性、能控性和能觀測性分析8.6 線性定常系統的結構分解8.7 閉環控制系統的狀態空間分析8.8 狀態控制器的極點配置設計8.9 狀態觀測器的極點配置設計8.10 最優控制概論第九章 非線性控制系統的分析 9.1 引言9.2 非線性系統的描述函數分析9.3 非線性系統的相平面分析9.4 非線性控制系統設計教學目標： 1。掌握自動控制系統的基本概念：組成、分類、性能、要求。 2。掌握控制系統的模型化技術：方框圖表示與簡化、信號流圖及Mason公式、機理建模和典型環節動

6、態特性、傳遞函數與狀態方程、實驗建模、PID控制器特性。 3。掌握控制系統的時域分析法：零極點分析、穩定性和穩態誤差計算、二階系統性能指標計算。 4。掌握控制系統設計的基本概念：結構設計、規律選擇、參數整定、典型控制系統設計。 5。掌握控制系統的根軌跡分析和設計技術。 6。掌握控制系統的頻域分析和設計技術。 7。掌握離散控制系統的分析和設計技術。 8。掌握狀態空間控制系統的分析和設計技術。 9。理解非線性控制系統的常用分析方法。學習建議：1）本課程重在掌握模型化技術和系統分析技術，只有通過多做習題才能做到應用自如，建議學生在做題上狠下功夫。2）本課程的內容比較抽象有比較多，教師上課進度較快，最

7、好采取課前預習和課后復習措施，否則容易掉隊。3）建議利用計算機輔助分析工具MATLAB去做題和自學。4）建議利用精品課程網站上的信息。5）建議課內外學時數安排的比例為1：2。6）建議自發組織小組學習，互幫互學，提高學習效率。7）建議加強與教師的交流，主動求助，抓住要點。學時分配與進度安排章次課 程 內 容講授學時實驗學時學時小計1概論222自動控制系統的數學模型10103控制系統的時域分析884控制系統設計導論445根軌跡分析與設計886頻域分析與設計88期中考試227離散控制系統888控制系統的狀態空間分析與設計889非線性控制系統66課時合計64考核方式考核方法：考勤、作業、分散與集中測驗、考試。成績評定算法：考勤10%、作業和分散測驗30%、期中考試（限定性開卷）25%、期末考試（限定性開卷）35%七、教材及參考書教科書：1. 楊平，翁思義，郭平，自動控制原理，北京，中國電力出版社.，2009.2。2. 楊平，翁思義，王志萍，自動控