文档介绍：《自动控制原理A》课程教学大纲
学分:4 总学时:72
理论学时:63 面向专业:电气工程及其自动化
大纲执笔人:赵法起大纲审定人:李有安
一、说明
、地位和任务
自动控制原理是电气工程与自动化专业必修的技术基础课,是以原理为主的理论性课程;主要讲述自动控制原理与控制系统设计、实验等内容。本课程的任务主要是培养学生:⑴掌握经典控制论中,线性定常连续、单输入单输出闭环控制系统的工作原理、分析和综合,掌握反馈控制原理的应用以及分析和设计的一般规律,使其具有分析和设计自动控制系统的初步能力,使学生对系统的认识上升到更高的层次;⑵了解控制系统中常用的检测装置,常用执行机构的工作原理,数学模型的建立过程,以及自控原理、经典控制论在当今的发展状况;⑶了解并掌握对系统的仿真,其中包括模拟仿真和数字仿真,使学生建立起仿真的概念,并灵活应用于解决实际问题,掌握用模拟和数字仿真方法来进行原理实验,获得仿真实验技能的基本训练。
先修课程:高等数学、线性代数、复变函数、普通物理、电路原理、电子技术、电机原理及拖动基础等。在这些课程中应该注意讲授:电路的分析与计算;零输入和零状态响应的求法;拉氏变换、付氏变换。
后续课程:自动控制系统、变频调速系统及应用,计算机控制系统等。
在教学过程中应力求使学生掌握自动控制系统的基本概念、基本分析与设计方法,重在提高学生提出问题、分析问题、解决问题的能力和创新意识。要求授课教师在深刻理解教材内容的基础上,注意前后课程的衔接及本学科的发展,及时补充新内容,使学生及时了解到本学科的重要进展及发展动向。
本课程的教学环节包括:课堂讲授、习题课、课外作业、实验。通过本课程各个教学环节的学习,重点培养学生对经典控制论,自动控制理论系统的掌握。注重培养学生的自学能力、动手能力、分析问题、解决问题的能力,培养学习设计计算以及利用已掌握的知识分析问题的能力。
计算机知识和应用是培养学生能力的重要方面,本课程要适当安排学生采用计算机仿真(数字仿真)来模拟各种类型系统的工作,用MATLAB语言对系统进行计算,以及不同参数上的PID调节和对系统动态特性,静态特性的影响。
总体设想:为解决授课学时少授课内容多的矛盾,在有限的教学时间里较好的完成授课任务,必须做到重点突出、精讲多练,尽量使用现代教学手段如多媒体教学等,在增加信息量的前提下也能保证教学质量。采用启发式教学,培养学生的自学能力,自动控制原理内容较多且繁,教学中力求把每章节的内容在结构上联系起来,系统起来。课堂上增加讨论,调动学生的学习兴趣,以及学习的主观能动性。
二、教学大纲内容
㈠课程理论教学
第一章  自动控制概论(讲课4学时)
§1-1自动控制的基本方式
开环控制;闭环控制、复合控制。
§1-2 自动控制系统的基本组成
§1-3 自动控制系统的类型
§1-4 对于自动控制系统的基本要求
稳定性、稳态特性、动态特性、动态过程、稳态误差。
要求:了解本课程的内容、性质和任务,掌握控制的基本方式、基本要求。
本章重点:自动控制系统的基本要求和系统的组成。
建议:课上至少举两个例子来说明自动控制系统的组成,以及系统动态调节的过程,至少布置两道作业题,帮助学生熟悉系统的组成和对控制系统的基本要求。
思考题:1、自动控制系统的基本组成。
2、对自动控制系统的基本要求。       
第二章  线性系统的数学模型(讲课8学时)
§2-1 系统的微分方程
§2-2 传递函数
传递函数的概念、意义,传递函数的描述形式。
§2-3 非线性数学模型的线性化
§2-4 典型环节的数学模型
比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、振荡环节、延迟环节。
§2-5 方框图
方框图(结构图)的概念、方框图(结构图)绘制方法、方框图(结构图)等效变换和简化、闭环传递函数。
§2-6 信号流程图
基本概念、常用术语、信号流程图的绘制、信号流程图的简化、梅逊公式及其应用。
§2-7 线性系统的状态变量描述
状态、状态变量、状态方程、单变量系统状态变量描述、多变量系统状态变量描述。
要求:对系统的讨论从定性到定量,建立起系统中各组成部分的数学模型:传递函数,并掌握自控原理中定量数学模型的表示法以及求一个自控系统的传递函数,并对非线性系统怎样进行线性化有一定的了解。要求理解掌握传递函数的本质,对于线性定常连续系统,怎样求一个系统的传递函数。
本章重点:准确掌握传递函数的概念,以及系统中开环传递函数和闭环传递函数的概念;怎样由一个系统的方框图求系统的闭环传递函数。
本章难点:系统微分方程的建立、梅逊公式的应用、系统状态变量描述。
建议:典型环节的传递函数实验可帮助学生对