《自动控制原理》专科课程标准

《自动控制原理》课程标准

一、课程概述

（一）课程性质地位

自动控制原理是空间工程类、机械控制类、信息系统类等相关专业学历教育合训学员的大类技术基础课程。由于自动控制原理在信息化武器装备中得到了广泛的应用，因此，将本课程设置为大类技术基础课，对培养懂技术的指挥人才有着十分重要的作用。本课程所覆盖的知识面较宽，既有较深入的理论基础知识，也有较广泛的专业背景知识，因而，它在学员知识结构方面将起到加强理论深度和拓展知识广度的积极作用。

（二）课程基本理念

为了贯彻素质教育和创新教育的思想，本课程将在注重自动控制原理的基本概念和基本分析与设计方法的基础上，适当引入自动控制发展中的、学员能够理解的新概念和新方法；贯彻理论联系实际的原则，科学取舍各种主要理论、方法的比例，正确处理好理论与案例的关系，以适应为部队培养应用复合型人才的需要；适当引入和利用Matlab工具来辅助自动控制原理中的复杂计算与作图、验证分析与设计的结果；本课程应该既使学员掌握必要的基础理论知识，并了解它们对实际问题的指导作用，又要促进学员养成积极思考、长于分析、善于推导的能力和习惯。

（三）课程设计思路

本课程主要介绍自动控制原理的基本概念和基本的分析与设计方法。课程采用“一纵三横”的设计思路，具体来说，“一纵”就是在课程讲授中要求贯彻自动控制系统的建模、分析及设计方法这条主线；“三横”就是在方法讲授中要求强调自动控制系统的稳定性、快速性和准确性，稳准快三个字是分析的核心，也是设计的归宿。在课程讲授中，贯彻少而精的原则，即对重点、难点讲深讲透；注意理论联系专业实际，例子贴近生活，注重揭示抽象概念的物理意义；注意传统教法与现代教法的有机结合，充分运用各种教学手段，特别注重发挥课程教学网站的作用。在课程学习中，注重阅读教材、完成作业、课程实验及讨论问题等四个环节，深刻理解课程内容中的重点和难点，重点掌握自动控制原理的基本概念和基本分析与设计方法。

二、课程目标

（一）知识与技能

通过本课程的学习，使学员掌握自动控制原理的基本概念和基本的分析与设计方法，重点培养学生利用自动控制的基本理论分析与解决工程实际问题的思维方式和初步能力，并为学习后续相关专业课程，以及进一步学习和应用自动控制方面的新知识、新技术打下必要基础。

（二）过程与方法

通过本课程的学习，使学员掌握自动控制系统分析与设计的一般过程与基本方法。

（三）情感态度与价值观

通过本课程的学习，使学员在五个方面得到磨练与培养。

（1）实践意识：坚持一切从实际出发，不迷信书本、不迷信权威。

（2）质量意识：认认真真做好每一件事，在学习中的每一个环节都坚持质量至上的思想。

（3）协作意识：现代科学技术已经很少是一个人可以独立完成的了，所以要能与同学协同工作、协调配合。

（4）创新意识：勇于不断追求和探索新意境、新见解。

（5）坚毅意志：具有坚强的意志和顽强的精神，要敢于面对困难、善于克服困难。

三、内容标准

第一章自动控制概述

1．主要内容

(1) 概述

(2) 自动控制的基本思想与历史回顾

(3) 自动控制系统的基本类型

(4) 自动控制系统的基本要求

2．重点难点

重点：自动控制的基本概念和反馈（闭环）控制原理

3．教学要求

（1）了解：自动控制的发展简史、应用领域及发展方向

（2）理解：自动控制的基本概念和反馈（闭环）控制原理

第二章自动控制系统的数学模型

1．主要内容

(1) 系统建模概述

(2) 拉普拉斯变换

(3) 简单物理系统的微分方程建模

(4) 传递函数模型

(5) 方框图模型

(6) 信号流图模型

(7) 模型的互换及总结

2．重点难点

（1）重点：简单物理系统的线性微分方程和传递函数的列写方法；运用方框图和信号流图推导和计算闭环系统的传递函数

（2）难点：拉普拉斯变换和方框图的等效变换与简化的熟练运用

3．教学要求

（1）了解：数学建模的基本原则和基本方法，如近似度与复杂度，线性化近似等

（2）理解：相似系统、传递函数、典型环节、方框图、信号流图等基本概念

（3）掌握：简单物理系统的线性微分方程和传递函数的列写方法；方框图的等效变换与简化方法；信号流图的Mason公式

第三章时域分析法

1．主要内容

（1）时间响应的基本概念与瞬态性能指标

（2）一阶系统的瞬态响应

（3）二阶系统的瞬态响应

（4）高阶系统的瞬态响应

（5）控制系统的稳态误差

（6）稳定性的基本概念

（7） Routh—Hurwitz稳定性判据

（8） Routh—Hurwitz稳定性判据的应用

2．重点难点

（1）重点：时间响应的基本概念；二阶系统的瞬态响应分析与计算；稳态误差的分析与计算（2）难点：高阶系统的瞬态响应分析，反馈的特性

（3）重点：稳定性的基本概念；Routh—Hurwitz稳定性判据

（4）难点：不同意义下的稳定性定义

3．教学要求

（1）理解：典型输入信号、动态性能指标、瞬态响应、阻尼系数、稳态误差等的基本概念；归纳总结反馈的特性，从多个方面理解反馈的优缺点

（2）掌握：一、二阶系统的瞬态响应分析方法；系统稳态误差的计算方法

（3）理解：稳定性的基本概念

（4）掌握：Routh—Hurwitz稳定性判据

第四章频率响应分析

1．主要内容

（1）频率响应的基本概念

（2） Bode图和Nyquist曲线

（3）典型环节的频率特性

（4）开环频率特性的绘制

（5）Nyqwist稳定性判据

（6）相对稳定性与Nyqwist稳定性判据

（7）频域性能指标

2．重点难点

（1）重点：频率响应的基本概念；典型环节的频率特性；频率特性的绘制方法；Nyqwist稳定性判据；相角裕度和幅值裕度的计算