《自动控制原理》课程教学大纲课程编号：0806303001课程名称：自动控制原理英文名称：TheoryofAutomaticControl课程类型:：专业基础必修课总学时：72讲课学时：64实验学时：8学时：72学分：4.5适用对象：自动化专业先修课程：电路原理、数字电子技术、模拟电子技术一、课程性质、目的和任务本课程为自动化专业的主要专业基础课程之一，目的是使学生掌握控制系统数学模型的建立和系统性能分析、设计的方法，培养学生分析和设计自动控制系统性能的基本能力，以及分析问题、解决问题的能力和自学能力。为学生学习后续课程打下基础。二、教学基本要求本课程采用时域法、根轨迹法和频率特性法对自动控制系统的性能进行分析和设计，学完本课程应达到以下基本要求：1．熟悉建立系统数学模型的方法。熟悉用拉氏变换解线性微分方程的基本方法。掌握求系统传递函数、动态结构图建立和简化的方法。2．熟悉运用时域分析法分析系统性能的方法。掌握典型二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求取。掌握用劳斯代数稳定判据判断系统的稳定性的方法。掌握求系统的稳态误差及误差系数的方法。3．熟悉用根轨迹分析法分析控制系统性能的方法。了解根据系统开环传递函数的零、极点分布绘制闭环系统的根轨迹图的基本方法。根据根轨迹图分析控制系统的性能。了解开环零、极点对系统性能的影响。4．用频率分析法分析控制系统的性能熟悉典型环节频率特性的求取以及频率特性曲线的绘制，掌握开环系统频率特性曲线的绘制。了解根据开环频率特性曲线分析闭环系统性能的方法。熟悉用奈氏稳定判据判断系统稳定性的方法5．熟悉控制系统性能的设计与校正的方法。掌握串联超前校正、串联滞后校正的校正装置参数的设计。了解串联滞后—超前校正的校正装置参数的设计。三、教学内容及要求（一）自动控制系统的基本概念了解自动控制原理的主要任务以及研究对象，熟悉自动控制系统的基本结构，自动控制系统的类型，对控制系统的基本要求，自动控制原理课程的主要内容：自动控制与自动控制系统自动控制系统的分类3．对控制系统的性能要求4．自动控制理论发展简述（二）自动控制系统的数学模型熟悉系统微分方程的建立，拉氏变换及其应用。掌握系统传递函数的定义及求取，系统动态结构图的建立及其简化以及系统不同传递函数的定义及求取。1．控制系统的微分方程2．数学模型的线性化3．传递函数4．动态结构图5．反馈控制系统的传递函数（三）自动控制系统的时域分析法熟悉控制系统的时域指标，一阶系统的单位阶跃响应、斜坡响应以及性能指标的求取。掌握典型二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求取。运用劳斯稳定判据分析系统的稳定性。熟悉控制系统稳态误差分析以及稳态误差、误差系数的求取。系统性能指标2．一阶系统性能分析3．二阶系统性能分析高阶系统的时域分析5．控制系统的稳定性分析6．控制系统的稳态误差分析（四）根轨迹分析法了解根轨迹的基本概念，熟悉根轨迹的绘制规则，掌握最小相位系统的根轨迹图绘制，了解非最小相位系统根轨迹图的绘制。运用根轨迹法分析系统的暂态特性。1．根轨迹的基本概念2．绘制根轨迹的基本方法3．广义根轨迹4．用根轨迹法分析系统性能（五）频率法了解频率特性的基本概念，频率特性的表示方法，熟悉典型环节的频率特性曲线绘制，掌握系统开环频率特性曲线绘制，运用奈奎斯特稳定判据判断系统的稳定性，了解系统暂态特性和开环频率特性的关系。1．频率特性的基本概念2．典型环节与系统的频率特性3．用实验法确定系统的传递函数4．用频率特性法分析系统稳定性5．频率特性与系统性能的关系（六）控制系统性能的校正了解校正装置和校正方法，熟悉串联超前校正、串联滞后校正、串联滞后—超前校正的校正方法。了解工程设计的基本方法。系统校正的一般方法2．控制系统的工程设计方法四、所含实践环节（一）实验自动控制原理的实验安排在课程内，开设4个实验：1．典型环节及系统性能的模拟（验证性实验）2学时2．系统频率特性的测试（验证性实验）1学时3．自动控制系统性能的校正（设计性实验）3学时4．计算机仿真控制系统性能分析（验证性实验）2学时（二）选做的实验1．自动控制系统的稳定性和稳态误差分析（验证性）2小时五、课外习题及课程讨论为达到本课程的教学基本要求，课外习题（包括自测题）不应少于40题。六、教学方法与手段本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。七、各教学环节学时分配章节（或内容）讲课习题课讨论课实验其它合计自动控制系统的基本概念2自动控制系统的数学模型14时域分析法122根轨迹分析法121频率特性法142控制系统的校正与设计103合计64872八、考核方式本课程考核为期末闭