《控制理论基础》课程教学大纲概要

《控制理论基础》课程教学大纲

课程名称：控制理论基础/ Foundation of Control Systems

课程代码：050102

学时：32 学分：2 讲课学时：26上机/实验学时：6 考核方式：考查

先修课程：高等数学，电子技术基础，英语

适用专业：材料成型与控制工程专业（本科）、模具CAD/CAM（本科）

开课院系：材料工程学院材料工程系

教材：《Foundation of Control System》．自编教材．2003．

主要参考书：

1. 李友善．《自动控制理论》国防工业出版社．1980．

2. 董景新、赵长德．《控制工程基础》．清华大学出版社．1992．

一．课程的性质和任务

本课程为双语（中、英）教学课程。

自动控制理论是实现高效率、高性能、高可靠性的现代化材料加工过程中不可缺少的技术手段。《控制理论基础》是材料成型与控制工程专业及模具CAD/CAM的必修课之一，它是一门实现材料成型过程控制和质量控制的必学课程。

《控制理论基础》课程的任务是使学生获得自动控制系统的基础理论，了解材料加工自动控制分析和设计的方法，为从事材料加工自动控制系统设计和研究工作打下一定的基础。

二．教学内容和基本要求

通过本课程的学习，要求学生掌握：（1）根据具体的工程要求建立自动控制系统数学模型；（2）时域分析控制系统的性能；（3）频域分析控制系统的特性。（4）控制系统的稳定性分析。

Chapter 1 Introduction

1-1 Concept of control systems

1-2 Classification of control systems

1-3 Types of control systems

1-4 Requirement to control systems

Chapter 2 Mathematical Foundation

2-1 Complex variable and its function

2-2 Laplace Transform

2-3 Inverse Laplace Transform

Chapter 3 Mathematical Model of Control Systems

3-1 Modeling steps

3-2 Time-domain mathematical models of systems---Differential equations

3-3 Frequency-domain mathematical models of systems ---Transfer Function

3-4 Block models and Simplification of block diagrams

Chapter 4 Dynamic Response Analysis of Control Systems

4-1 Standard input signals

4-2 Response of first-order systems

4-3 Response of second-order systems

4-4 Properties of the dynamic response

Chapter 5 Frequency Properties of Control Systems

5-1 Concept of frequency property

5-2 Mathematical tool of frequency analysis to systems---Foriour Transform

5-3 Bode Plot of frequency response

Chapter 6 Stability Analysis of control systems

6-1 Concept of system stability

6-2 Stability condition of systems

6-3 Algebraic criterion of stability ---Routh Criterion

三、实验（上机、习题课或讨论课）内容和基本要求

习题课及课外习题：拉氏变换和拉氏反变换、控制系统的传递函数、控制系统的时域瞬态响应分析、控制系统的频率特性、控制系统的稳定性分析、材料加工过程自动控制系统分析。

根据学校条件，开设“二阶控制系统的稳定性分析的计算机仿真”、“简单材料加工过程的建模及计算机仿真”上机实验，增加学生对材料加工过程的感性认识和系统分析的能力，并掌握这种现代的自上而下的研究方法。每个课程设计安排3个学时。

通过对该课程的学习，使学生具有一定的材料加工过程的自动控制系统设计能力。

六．说明

1．本课程与其它课程的联系与分工。

本课程应在修完《高等数学》、《电工与电子技术》、《英语》等课程后开设。《英语》应该有一定的听力能力，以保证课堂上能听懂；《高等数学》是本课程的数学基础；

电工与电子技术》是本课程的工程基础。

2．课程内容的重点和难点。

本课程重点在于根据实际的工程要求建立自动控制系统的数学模型及对控制系统的分

析。难点在于时域分析和频域分析结果的对应关系及系统稳定性分析和稳定性的改善。3．关于考核问题

本课程是考查课，平时成绩占70％，期终闭卷笔试成绩占30％。

4．其它需要说明的问题

习题课是增加控制系统分析的有效手段之一。