自動(dòng)控制原理電子教案?一、課程概述1.課程名稱：自動(dòng)控制原理2.課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課3.課程目標(biāo)使學(xué)生掌握自動(dòng)控制的基本概念、基本原理和基本方法。培養(yǎng)學(xué)生分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的能力。為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和從事相關(guān)工程技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。4.課程內(nèi)容自動(dòng)控制的基本概念控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型線性系統(tǒng)的時(shí)域分析線性系統(tǒng)的根軌跡法線性系統(tǒng)的頻域分析線性系統(tǒng)的校正方法非線性系統(tǒng)分析離散控制系統(tǒng)二、教學(xué)方法1.講授法：系統(tǒng)講解課程的基本概念、原理和方法。2.案例教學(xué)法：通過(guò)實(shí)際案例分析，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)法：安排實(shí)驗(yàn)課程，讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力。4.討論法：組織課堂討論，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。三、教學(xué)進(jìn)度安排第一章自動(dòng)控制的基本概念1.教學(xué)目標(biāo)了解自動(dòng)控制的定義、任務(wù)和基本方式。掌握反饋控制的基本原理。熟悉自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成和分類。2.教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：反饋控制原理、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成。難點(diǎn)：反饋控制原理的理解。3.教學(xué)方法：講授法、案例教學(xué)法4.教學(xué)內(nèi)容自動(dòng)控制的定義和任務(wù)自動(dòng)控制的基本方式反饋控制原理自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類5.作業(yè)布置：課后習(xí)題11、12、13第二章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1.教學(xué)目標(biāo)掌握控制系統(tǒng)微分方程的建立方法。理解傳遞函數(shù)的概念，掌握傳遞函數(shù)的求法。熟悉典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的繪制和化簡(jiǎn)方法。2.教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：傳遞函數(shù)的概念和求法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的化簡(jiǎn)。難點(diǎn)：控制系統(tǒng)微分方程的建立、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的化簡(jiǎn)。3.教學(xué)方法：講授法、案例教學(xué)法4.教學(xué)內(nèi)容控制系統(tǒng)的微分方程傳遞函數(shù)典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的化簡(jiǎn)5.作業(yè)布置：課后習(xí)題21、22、23、24第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析1.教學(xué)目標(biāo)掌握一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)特性。理解系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義和計(jì)算方法。掌握穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算方法。2.教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)特性、系統(tǒng)性能指標(biāo)的計(jì)算、穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算。難點(diǎn)：二階系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)特性的分析、穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算。3.教學(xué)方法：講授法、案例教學(xué)法4.教學(xué)內(nèi)容一階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)系統(tǒng)性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)誤差5.作業(yè)布置：課后習(xí)題31、32、33、34、35第四章線性系統(tǒng)的根軌跡法1.教學(xué)目標(biāo)理解根軌跡的概念和繪制規(guī)則。掌握根軌跡的繪制方法。利用根軌跡分析系統(tǒng)性能。2.教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：根軌跡的繪制規(guī)則、根軌跡的繪制方法、利用根軌跡分析系統(tǒng)性能。難點(diǎn)：根軌跡繪制規(guī)則的理解和應(yīng)用、利用根軌跡分析系統(tǒng)性能。3.教學(xué)方法：講授法、案例教學(xué)法4.教學(xué)內(nèi)容根軌跡的基本概念根軌跡的繪制規(guī)則根軌跡的繪制方法利用根軌跡分析系統(tǒng)性能5.作業(yè)布置：課后習(xí)題41、42、43、44、45第五章線性系統(tǒng)的頻域分析1.教學(xué)目標(biāo)理解頻率特性的概念。掌握典型環(huán)節(jié)的頻率特性。掌握系統(tǒng)頻率特性的繪制方法。利用頻率特性分析系統(tǒng)性能。2.教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：頻率特性的概念、典型環(huán)節(jié)的頻率特性、系統(tǒng)頻率特性的繪制方法、利用頻率特性分析系統(tǒng)性能。難點(diǎn)：頻率特性的概念、利用頻率特性分析系統(tǒng)性能。3.教學(xué)方法：講授法、案例教學(xué)法4.教學(xué)內(nèi)容頻率特性的基本概念典型環(huán)節(jié)的頻率特性系統(tǒng)頻率特性的繪制方法利用頻率特性分析系統(tǒng)性能5.作業(yè)布置：課后習(xí)題51、52、53、54、55第六章線性系統(tǒng)的校正方法1.教學(xué)目標(biāo)理解校正的概念和校正的目的。掌握串聯(lián)校正、反饋校正和復(fù)合校正的原理和方法。2.教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：校正的概念、串聯(lián)校正的原理和方法、反饋校正的原理和方法、復(fù)合校正的原理和方法。難點(diǎn)：串聯(lián)校正的設(shè)計(jì)、反饋校正的設(shè)計(jì)、復(fù)合校正的設(shè)計(jì)。3.教學(xué)方法：講授法、案例教學(xué)法4.教學(xué)內(nèi)容校正的基本概念串聯(lián)校正反饋校正復(fù)合校正5.作業(yè)布置：課后習(xí)題61、62、63、64、65第七章非線性系統(tǒng)分析1.教學(xué)目標(biāo)了解非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)。掌握描述函數(shù)法的基本原理和應(yīng)用。理解相平面法的基本概念和應(yīng)用。2.教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：描述函數(shù)法的基本原理和應(yīng)用、相平面法的基本概念和應(yīng)用。難點(diǎn)：描述函數(shù)法的應(yīng)用、相平面法的應(yīng)用。3.教學(xué)方法：講授法、案例教學(xué)法4.教學(xué)內(nèi)容非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)描述函數(shù)法相平面法5.作業(yè)布置：課后習(xí)題71、72、73、74、75第八章離散控制系統(tǒng)1.教學(xué)目標(biāo)了解離散控制系統(tǒng)的基本概念和組成。掌握z變換的定義、性質(zhì)和應(yīng)用。掌握離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和分析方法。2.教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：z變換的定義、性質(zhì)和應(yīng)用、離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和分析方法。難點(diǎn)：z變換的應(yīng)用、離散系統(tǒng)的分析方法。3.教學(xué)方法：講授法、案例教學(xué)法4.教學(xué)內(nèi)容離散控制系統(tǒng)的基本概念z變換離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型離散系統(tǒng)的分析方法5.作業(yè)布置：課后習(xí)題81、82、83、84、85四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排實(shí)驗(yàn)一控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆湛刂葡到y(tǒng)微分方程的建立方法。掌握傳遞函數(shù)的求法。熟悉典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的繪制和化簡(jiǎn)方法。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建立某一控制系統(tǒng)的微分方程。求該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。繪制該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖并化簡(jiǎn)。3.實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，建立系統(tǒng)的微分方程。對(duì)微分方程進(jìn)行拉氏變換，得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。根據(jù)傳遞函數(shù)繪制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。利用結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)規(guī)則對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行化簡(jiǎn)。4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)二線性系統(tǒng)的時(shí)域分析1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆找浑A系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)特性。理解系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義和計(jì)算方法。掌握穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算方法。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容搭建一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)電路。測(cè)量一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)。計(jì)算系統(tǒng)的性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)誤差。3.實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求搭建一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)電路。給系統(tǒng)輸入單位階躍信號(hào)，測(cè)量系統(tǒng)的輸出響應(yīng)。利用測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)的性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)誤差。4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)三線性系統(tǒng)的根軌跡法1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫飧壽E的概念和繪制規(guī)則。掌握根軌跡的繪制方法。利用根軌跡分析系統(tǒng)性能。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容給定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，繪制系統(tǒng)的根軌跡。分析根軌跡與系統(tǒng)性能的關(guān)系。3.實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)給定的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，確定系統(tǒng)的特征方程。利用根軌跡繪制規(guī)則繪制系統(tǒng)的根軌跡。分析根軌跡與系統(tǒng)性能的關(guān)系，如穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能等。4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)四線性系統(tǒng)的頻域分析1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫忸l率特性的概念。掌握典型環(huán)節(jié)的頻率特性。掌握系統(tǒng)頻率特性的繪制方法。利用頻率特性分析系統(tǒng)性能。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容給定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，繪制系統(tǒng)的頻率特性曲線。分析系統(tǒng)的頻率特性與系統(tǒng)性能的關(guān)系。3.實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)給定的傳遞函數(shù)，利用頻率特性的定義計(jì)算系統(tǒng)的頻率特性。利用繪圖軟件繪制系統(tǒng)的頻率特性曲線，如伯德圖、奈奎斯特圖等。分析系統(tǒng)的頻率特性與系統(tǒng)性能的關(guān)系，如穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能等。4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)五線性系統(tǒng)的校正方法1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫庑Ｕ母拍詈托Ｕ哪康摹Ｕ莆沾?lián)校正、反饋校正和復(fù)合校正的原理和方法。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種線性系統(tǒng)的校正方案。比較校正前后系統(tǒng)的性能。3.實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，設(shè)計(jì)一種校正方案，如串聯(lián)校正、反饋校正或復(fù)合校正。搭建校正前后系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)電路。給系統(tǒng)輸入相同的信號(hào)，測(cè)量校正前后系統(tǒng)的輸出響應(yīng)。比較校正前后系統(tǒng)的性能指標(biāo)，如超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間等。4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)六非線性系統(tǒng)分析1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夥蔷€性系統(tǒng)的特點(diǎn)。掌握描述函數(shù)法的基本原理和應(yīng)用。理解相平面法的基本概念和應(yīng)用。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容給定一個(gè)非線性系統(tǒng)，用描述函數(shù)法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。用相平面法分析系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3.實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)給定的非線性系統(tǒng)，確定系統(tǒng)的描述函數(shù)。利用描述函數(shù)法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，如判斷系統(tǒng)是否存在自持振蕩等。確定系統(tǒng)的相軌跡方程，繪制相平面圖。分析系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性等。4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)七離散控制系統(tǒng)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆x散控制系統(tǒng)的基本概念和組成。掌握z變換的定義、性質(zhì)和應(yīng)用。掌握離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和分析方法。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容給定一個(gè)離散控制系統(tǒng)，求系統(tǒng)的z傳遞函數(shù)。用z變換法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能。3.實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)離散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和輸入輸出關(guān)系，確定系統(tǒng)的差分方程。對(duì)差分方程進(jìn)行z變換，得到系統(tǒng)的z傳遞函數(shù)。利用z變換法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，如判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定等。分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，如計(jì)算系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)、階躍響應(yīng)等。4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論五、考核方式1.平時(shí)成績(jī)（30%）出勤情況（10%）：全勤得10分，缺勤一次扣2分，遲到、早退一次扣1分。作業(yè)完成情況（10%）：按時(shí)完成作業(yè)且質(zhì)量較高得10分，未按時(shí)完成作業(yè)或作業(yè)質(zhì)量較差酌情扣分。課堂表現(xiàn)（10%）：積極參與課堂討論、回答問(wèn)題正確得10分，否則酌情扣分。2.實(shí)驗(yàn)成績(jī)（30%）實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量（20%）：實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容完整、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、分析合理