自动控制原理的先修课程
《自动控制原理》课程简介
《自动控制原理》课程简介
本课程为理工科院校电子相关专业重要的必修专业基础课，。
通过本课程的学习培养学生分析、设计控制系统的能力，熟练掌握MatLab软件在控制系统中的应用。
通过实践性教学环节的训练，培养学生工程实践能力。
本课程以课堂理论教学为主干，配有多样先进的实验仪器设备和丰富的可供选择的实验内容，从而调动学生主动学习的热情。
自动控制原理理论教学与实验教学共72学时，理论教学占54时，实验教学占18学时。
主要内容：控制系统的数学模型、线性系统的时域分析法、线性系统的轨迹法、线性系统的频域分析法、线性系统的校正方法、线性离散系统的分析与校正、非线性控制系统分析。
先修课程：数字电路、模拟电路、复变函数
适用专业：电子信息、电气工程与自动化、测控技术与仪器、生物医学工程等。
自动控制原理 前置课程
自动控制原理前置课程1. 电路理论在学习自动控制原理之前，我们首先需要掌握电路理论的基础知识。
电路理论是研究电流、电压、电阻等电学量之间的关系的学科。
了解电路理论可以帮助我们理解自动控制原理中的电路模型和信号传输。
2. 数学分析自动控制原理是一门应用数学的学科，因此在学习之前，我们需要具备一定的数学基础。
数学分析包括微积分、线性代数等内容，这些内容在自动控制原理中经常被用到。
熟练掌握数学分析可以帮助我们理解自动控制原理的数学模型和求解方法。
3. 信号与系统信号与系统是自动控制原理的基础，它研究的是信号的产生、传输和处理。
在学习自动控制原理之前，我们需要了解信号的基本概念、信号的分类以及信号的时域和频域表示方法。
此外，我们还需要学习系统的定义、系统的性质以及系统的时域和频域分析方法。
自动控制原理概述自动控制原理是一门研究如何设计、分析和应用控制系统的学科。
控制系统是由传感器、执行器和控制器组成的，它能够自动调节系统的输出，使其达到预期的目标。
自动控制原理涉及到信号处理、数学建模、系统分析、控制器设计等方面的知识。
自动控制原理的主要内容包括：1.系统建模与分析：通过数学建模的方法，将实际系统抽象成数学模型，并对系统进行分析，得到系统的性质和行为。
2.控制器设计：根据系统的数学模型和性质，设计合适的控制器来实现对系统的控制。
3.系统稳定性分析：分析系统的稳定性是自动控制原理中非常重要的一部分。
稳定性分析可以保证系统在各种工况下都能够正常运行。
4.鲁棒性设计：自动控制系统通常会受到外界干扰和参数变化的影响，鲁棒性设计可以保证系统对这些干扰和变化具有一定的抵抗能力。
5.优化控制：优化控制是在满足系统约束条件的前提下，寻找系统输出的最优解。
通过优化控制可以提高系统的性能和效率。
自动控制原理的应用自动控制原理广泛应用于各个领域，包括工业控制、航空航天、电力系统、交通运输、环境保护等。
下面列举了一些自动控制原理在实际应用中的例子：1.温度控制：在工业生产中，常常需要对温度进行控制。
自动控制原理课程标准
《自动控制原理》课程标准1. 课程基本信息课程编码：31927课程名称：自动控制原理课程类型：A类课程属类：职业能力课程课程学分：4 参考课时：64课程性质：专业平台课开课部门：电子电气工程学院适用专业（层次）：电力系统自动化技术专业（普专）先修课程：《高等数学》、《电工电子技术》等后续课程：《电机控制技术》、《可编程控制器》等职业资格：高级维修电工入网作业电工证制订：《自动控制原理》课程开发团队批准人：课程负责人：2. 课程详细信息（1）课程简介《自动控制原理》课程通过学习性的工作任务教学方式，采取情境教学方法使学生理解和掌握自动控制原理的基本理论知识（数学建模、性能分析、系统校正的方法），并以典型自动控制系统（随动系统和调速系统）为案例指导学生运用自动控制理论的思想和方法对实际工程系统进行综合分析达到理论联系实际，逐步培养学生解决自动控制系统调试与维护方面实际问题的能力，达到电气从业人员从事相关工作的基本要求。
（2）课程性质与定位《自动控制原理》课程是电气自动化技术专业(普专) 中职业能力课程类下的一门专业必修课，在整个人才培养过程中具有承上启下的重要地位。
通过前修课程《高等数学》、《电路分析》、《电工电子技术》的学习，将高等数学基础知识和电学相关的简单电路知识融合在本课程的教学中，使复杂的理论知识变的简单，便于学生理解和掌握；同时为后续课程《电机控制技术》、《可编程控制器》等的学习打下必要的理论知识和实践基础。
（3）课程设计思路①本课程教学内容设计采用“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数学建模、时域分析方法、根轨迹法、频域分析方法等课程教学项目这条主线；“三横”就是在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，也是自控系统设计分析、维修调试的归宿。
②本课程教学方法设计采用传统教学手段与现代化教法的有机结合。
教学过程中，有针对性地运用多媒体教学、视频教学、实物教学、现场教学、网络教学等多种教学手段优化教学过程，有效地激发学生学习热情；并根据具体的要求，模拟实际现场情况，培养学生的实践技能、工作素质以及岗位适应能力。
自动控制原理 前置课程
自动控制原理前置课程【自动控制原理前置课程】导语：在学习自动控制原理之前，我们需要掌握一些前置课程的知识，这将为我们深入理解和应用自动控制原理打下坚实的基础。
本文将介绍一些重要的前置课程，以及它们与自动控制原理的关系。
一、电路理论电路理论是学习自动控制原理的重要前置课程之一。
电路理论研究电流和电压在电路中的传导和分布规律，其中包括基本的电路元件和其组合电路的分析方法。
在自动控制原理中，我们将会使用到电路理论中的一些基本概念和方法，如电流、电压、电阻、电容和电感等。
理解电路理论将有助于我们理解控制系统中的电气部分，并能更好地分析和设计电路。
二、数学分析数学分析是自动控制原理的另一个重要前置课程。
数学分析是研究函数、极限、导数、积分等数学概念和方法的学科，这些概念和方法在自动控制原理中具有重要的作用。
在系统建模的过程中，我们需要使用微积分中的导数和积分来描述系统的动态特性；在系统稳定性分析中，我们需要使用极限和收敛性等概念；在控制器设计中，我们需要使用函数逼近和优化等数学方法。
深入理解数学分析将有助于我们更好地理解和应用自动控制原理。
三、信号与系统信号与系统是自动控制原理学习的重要基础。
信号与系统研究信号的表示、传输和处理，系统的性质和特性，以及它们之间的关系。
在自动控制原理中，我们研究的是控制系统，其包括输入信号、输出信号和控制器等组成部分，而这些都属于信号与系统的范畴。
控制系统中的信号可以是电压、电流、温度、速度等各种信号，而系统可以是连续系统或离散系统。
学习信号与系统将有助于我们理解和分析控制系统中的信号传输和处理过程。
四、工程数学工程数学是自动控制原理学习中不可或缺的前置课程。
工程数学是将数学方法和技巧应用于工程问题的学科，其中包括线性代数、概率论和变换等内容。
在自动控制原理中，我们会用到线性代数中的矩阵和向量运算来描述系统的状态方程，用到概率论来分析系统的随机性，用到变换来进行系统的频域分析。
《自动控制原理》课程教学大纲
《自动控制原理》课程教学大纲课程名称：Automatic Control Theory课程类型：学科基础课学 时：80学时 理论学时：74 实验学时：6学 分：5适用对象：自动化、测控技术与仪器专业本科一、课程的性质、目的和任务本课程是自动化及测控技术与仪器专业的学科基础课。
本课程的学习任务要求学生掌握经典控制论的基本概念、基本原理和基本方法。
目的在于使学生掌握控制理论基本概念的基础上，具备对系统进行定性分析、定量估算和动态仿真能力，为专业课学习和工程实践打下必要的基础。
先修课程：《高等数学》、《复变函数》、《电路》、《模拟电子技术》。
二、教学基本要求1 熟练掌握线性定常连续系统建模方法及各类数学模型之间的相互转换；2 熟练掌握线性定常连续系统的分析方法(包括时域分析法、根轨迹法和频率法），并能够利用这些方法分析系统的稳定性、动态性能和稳态性能；3 掌握线性定常连续系统的串联校正法，了解反馈校正和复合校正基本原理；4掌握线性定常离散系统的数学描述及分析方法。
三、课程内容及学时分配1 概述 （2学时）2 控制系统数学模型（8学时）（1）时域数学模型（2）复域数学模型（3）结构图与信号流图（4）闭环传递函数3 控制系统时域分析（14学时）（1）时域性能指标（2）一阶系统时域分析（3）二阶系统时域分析（4）高阶系统时域分析（5）线性系统稳定性分析（6）线性系统稳态误差计算（7）顺馈控制的误差分析4 控制系统根轨迹分析（8学时）（1）根轨迹法的基本概念（2）根轨迹的绘制法则（3）零度根轨迹（4）参数根轨迹（5）系统性能分析5 控制系统频域分析（16学时）（1）频率特性概念（2）典型环节频率特性（3）开环系统频率特性绘制（4）频域稳定判据（5）稳定裕度（6）闭环频域性能6 线性系统校正方法（6学时）（1）系统的设计与校正（2）常用校正装置及其特性（3）串联校正（4）反馈校正7 离散系统分析（10学时）（1）离散系统基本概念（2）信号的采样与保持（3）z变换理论（4）离散系统数学模型（5）稳定性与稳态误差（6）动态性能分析8 非线性系统分析（10学时）（1）非线性控制系统概述（2）常见非线性特性及其对系统运动的影响（3）相平面法（4）描述函数分析法四、实验教学内容及要求模拟实验2学时：①典型环节模拟 ②*一阶、二阶系统分析上机实验4学时：①系统建模与时域分析 ②根轨迹与频域分析 ③*线性定常系统校正 五、教材及参考书教材：《自动控制原理》 李友善 主编 国防出版社出版《自动控制原理》 胡寿松 主编 科学出版社出版参考书目：《自动控制原理习题集》 胡寿松 主编 科学出版社出版《自动控制原理300题》 李友善等 主编 国防出版社出版《现代控制工程》（第三版）卢伯英等译电子工业出版社出版《自动控制原理讲义》（上） 自编大纲制定：宋雪玲大纲审定：刘朝英制定日期：2005年4月《自动控制原理》课程教学大纲课程名称：Automatic Control Theory课程类型：学科基础课 理论学时：40 实验学时：8学 时：48学时学 分：3适用对象：工业工程专业本科一、课程的性质、目的和任务本课程是工业工程专业的学科基础课。
自动控制原理课程简介
一、课程编号010304-1二、课程名称自动控制原理（90学时）三、先修课程高等数学、工程高等代数、复变函数、电子电路基础、电机与电力拖动四、课程教学目的本课程是自动控制专业的一门必修的专业基础课程。
目的是使学生建立经典控制理论部分的基本概念，掌握和了解其基本理论和方法以及对系统的改善。
培养运用基本理论解决工程实际问题的能力。
为进一步学习现代控制理论，计算机控制等专业课打下一定的基础。
五、课程教学基本要求1. 掌握自动控制原理的基本概念、理论和主要研究方法；2. 能够建立线形定常系统的数学模型、传递函数；求出线形定常系统的结构图、信号流图；3. 掌握时域分析法、频域分析法和根轨迹法；4. 能够按要求校正系统；5. 用描述函数法和相平面法分析非线性系统6. 利用差分方程和脉冲传递函数求解离散系统7. 掌握自动控制原理的基本实验技能。
六、教学基本内容骨学时分配一、学时分配：讲课90学时；实验17学时（共5个实验）二、授课安排第一章自动控制理论的一般概念第一节引言（2学时）第二节自动控制的基本方法（2学时）第三节自动控制系统的分类（1学时）第四节自动控制系统的组成（1学时）第二章控制系统的数学模型第一节数学模型的建立及线形化（4学时）第二节线形系统的传递函数（4学时）第三节典型环节的传递函数（2学时）第四节结构图（4学时）第五节信号流图（4学时）第六节反馈控制系统的传递函数（2学时）第三章时域分析法第一节典型输入信号（1学时）第二节一阶系统的暂态响应（2学时）第三节二阶系统的暂态响应（2学时）第四节高阶系统的暂态响应（1学时）第五节稳定性分析（4学时）第六节劳斯稳定判据（3学时）第七节稳态误差分析（3学时）第八节给定稳态误差和扰动稳态误差（2学时）第四章根轨迹法第一节根轨迹的基本概念（2学时）第二节根轨迹的性质及绘制法则（2学时）第三节根轨迹草图绘制举例（2学时）第四节参量根轨迹（2学时）第五章控制系统的频域分析第一节频率特性的基本概念（2学时）第二节典型环节的频率特性（2学时）第三节系统开环频率特性的绘制（2学时）第四节奈奎斯特稳定判据（2学时）第五节根据闭环频率特性分析系统的时域响应（1学时）第六章自动控制系统的校正第一节控制系统校正的概念（2学时）第二节线性系统的基本控制规律（2学时）第三节相位超前与滞后校正装置（2学时）第四节频率特性法在系统校正中的应用（2学时）七、教学重点、难点1. 反馈控制原理；2. 稳定性分析，奈奎斯特稳定判据，劳斯稳定判据；3. 二阶系统的阶跃响应；4. 稳态误差分析5. 描述函数和相轨迹6. Z变换与脉冲传递函数八、主要教学形式（方法）1. 课堂面授2. 课下辅导3. 习题讲解4. 实验九、使用教材名称、作者及出版社《自动控制原理》，顾树生等，冶金工业出版社，2001十、参考教材名称、作者及出版社http://202.120.16.83/，《自动控制原理》在线教学。
《自动控制原理与应用》课程标准
《自动控制原理与应用》课程标准一、教学对象适用于电气自动化技术专业学生。
二、建议课时及学分建议课时：52学分：3.5三、先修和后续课程先修课程：《电工基础与电气测量》《电子电路设计与制作》后续课程：《过程控制技术》《计算机控制技术》四、课程性质《自动控制原理与应用》是电气自动化技术专业的一门专业支撑课程。
本课程旨在培养学生具备自动控制系统的识别能力，典型控制系统的分析能力，简单控制系统的建模、系统校正能力，应用MATLAB软件进行系统仿真的能力和智能控制系统识别能力。
五、教学目标1.识别自动控制系统的能力通过对人工控制与自动控制的学习，使学生具备识别自动控制系统，分析自动控制系统组成的能力。
2.典型控制系统分析能力通过对水位控制系统、温度控制系统、位置控制系统的学习，使学生具备分析典型控制系统控制原理的能力，并达到正确绘制系统方框图的能力。
3.控制系统建模、系统校正能力通过对控制系统建模方法和简单系统校正的学习，使学生具备对给定的系统进行建模，并进行校正的能力。
4.MATLAB软件仿真能力通过对MATLAB软件的学习和应用，使学生能够对控制系统进行MATLAB仿真。
六、能力要求1.识别自动控制系统的能力20分钟内能够列举出1-2个自动控制的例子，并指出其组成及各部分功能2.典型控制系统分析能力20分钟内能够正确分析飞机俯仰角自动控制系统的控制原理，并画出其控制方框图。
3.控制系统建模、系统校正能力30分钟内能够对给定的控制系统进行建模，正确分析构成系统的典型环节，并进行相应的系统校正。
4.MATLAB软件仿真能力30分钟内能够正确应用MATLAB软件中的SIMULINK仿真工具对给定系统进行仿真。
七、教学内容项目任务学时（52）项目1 自动控制系统的识别任务一自动控制系统组成的识别8 任务二自动控制系统性能指标的分析项目2 典型控制系统分析任务一水位控制系统分析14 任务二温度控制系统分析任务三位置控制系统分析项目3 控制系统建模与校正任务一一阶系统建模18 任务二二阶系统建模任务三控制系统PID校正项目4 MATLAB软件仿真任务一 MATLAB系统时域仿真12 任务二 MATLAB系统频域仿真任务三 MATLAB系统校正八、教学要求1.每次授课前做好课程教学设计方案，做好相关的准备工作。
自动控制原理大纲
《自动控制原理》课程教学大纲课程编号：课程名称：自动控制原理英文名称：Automatic Control Theory课程类型:专业必修课总学时：63讲课学时：45 上机学时：18学分：2.5（0.5）适用对象：能源动力及其自动化专业先修课程：高等数学、大学物理、积分变换、电路、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能源动力及其自动化专业的主要专业基础课程之一，目的是使学生掌握负反馈控制原理、控制系统数学模型的建立和系统性能分析、设计的基本方法，培养学生分析和设计自动控制系统性能的基本能力并能满足其它后续专业课程对自动控制理论知识的需要。
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．掌握负反馈控制原理掌握负反馈控制原理，能够分析负反馈控制系统的调节过程并画出相应的控制系统方框图。
了解控制系统的基本构成和分类。
2．熟悉建立控制系统数学模型的方法熟悉用拉氏变换法求解线性系统微分方程的基本方法。
掌握控制系统传递函数、动态结构图建立和简化方法。
3．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。
4．熟悉用根轨迹分析法分析控制系统性能的方法掌握根据系统开环传递函数的零、极点分布绘制闭环系统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。
5．熟悉频率分析法分析控制系统性能的方法熟悉典型环节频率特性的求取以及频率特性曲线，掌握系统开环对数频率特性曲线、极坐标曲线绘制的基本方法。
了解根据开环对数频率特性曲线分析闭环系统性能的方法。
熟悉用奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性的方法。
掌握稳定裕度的计算方法。
6．熟悉非线性控制系统的分析方法了解非线性控制系统的特点和常见非线性特性。
自动控制原理教学大纲 (自动化专业)
《自动控制理论A》课程教学大纲课程名称：自动控制理论A英文名称：Automatic Control Theory A课程代码：190807439学分/学时：3.5学分60学时（其中理论52学时、实验8学时）开课学期：第4学期适用专业：自动化专业先修课程：大学物理、电路分析基础、模拟电子技术等后续课程：自动化专业综合设计、自动化专业生产实习、自动化专业毕业设计等课程负责人：开课单位：电气与电子信息学院一、课程性质和课程目标1.课程性质自动控制理论是自动化、轨道交通信号与控制、电气工程及其自动化等专业的一门重要的专业基础必修课。
通过本课程学习，使学生掌握自动控制理论的基本知识，具备应用控制的思想分析问题的意识，能够利用自动控制理论的相关知识分析、设计实际控制系统的能力，为后续控制类专业课程打下重要的基础。
2.课程目标课程目标1：掌握系统数学模型的建立方法。
课程目标2：掌握模拟控制系统分析的时域法、根轨迹法、频域法，离散控制系统的分析方法，掌握每种方法下对系统稳定性、准确性、快速性指标的计算。
课程目标3：了解PID控制规律，掌握控制系统校正的串联超前、滞后、滞后-超前等手段，改善控制系统性能指标。
课程目标4：通过使用MA TLAB/SIMULINK仿真平台结合控制理论演示控制系统搭建与分析，掌握仿真平台分析控制系统的手段，拓展学生对控制理论的自我研究与探索。
课程目标5：能根据提供的实验设备，搭建实验对象，在实验中验证控制系统分析的不同方法，通过调节调节器，改善系统性能指标并能对实验数据进行分析和解释，得出有效结论。
二、课程目标与毕业要求指标点的对应关系三、教学内容、教学方式（环节）与课程目标的关系四、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合实验和作业共同实施，辅以自学。
1. 课堂讲授(1) 采用多媒体教学与板书教学相结合，以老师讲授为主，并辅以课堂讨论、多媒体演示等教学手段，提高课堂教学信息量，增强学生的学习积极性和主动性。
自动控制原理 前置课程
自动控制原理前置课程自动控制原理的前置课程主要包括以下几部分：一、数学基础1. 高等数学：提供数学分析和微积分的基础知识，包括极限、导数、积分、级数等。
2. 线性代数：提供矩阵运算、行列式、特征值、向量空间等基础知识，这对于理解控制系统中的状态空间表示以及系统稳定性分析非常重要。
3. 概率论与数理统计：提供概率论和统计的基础知识，包括随机变量、概率分布、统计推断等。
这些知识对于理解控制系统的噪声模型和性能评估非常重要。
二、物理和电路基础1. 大学物理：提供物理学的基础知识，包括力学、热学、电磁学等。
这些知识对于理解控制系统中的物理现象和建模非常重要。
2. 电路理论：提供电路设计的基础知识，包括电阻、电容、电感、二极管等元件的性质和行为，以及基本电路的原理和分析方法。
这些知识对于理解控制系统的信号处理和电路设计非常重要。
三、计算机科学基础1. 计算机科学导论：提供计算机科学的基础知识，包括计算机体系结构、操作系统、编程语言等。
这些知识对于理解控制系统的数字实现和算法设计非常重要。
2. 数据结构和算法：提供数据结构和算法的基础知识，包括数组、链表、栈、队列、树等数据结构，以及排序、搜索等基本算法。
这些知识对于理解控制系统的优化和实现方法非常重要。
四、工程基础1. 工程力学：提供工程力学的基础知识，包括静力学、动力学、材料力学等。
这些知识对于理解控制系统的机械设计和分析非常重要。
2. 工程图学：提供工程图学的基础知识，包括制图标准、投影原理、机械制图等。
这些知识对于理解控制系统的机械表示和设计非常重要。
前置课程的结构和内容可能会因不同的教育体系和专业方向而有所不同。
例如，对于电气工程或机械工程专业的自动控制原理课程，可能需要更深入的数学知识、物理知识和电路知识；对于计算机科学或软件工程专业的自动控制原理课程，可能需要更深入的计算机科学和编程知识。
此外，不同的课程设置也可能需要学生修习一些其他相关课程，如信号处理、系统辨识等。
2020161 自动控制原理(中英文)
《自动控制原理》课程教学大纲课程编号：2020161课程类别：必修授课对象：本科三年级先修课程：复变函数，积分变换，信号与系统。
学分：4总学时：56 课内学时：48 实验学时：8一、课程性质、教学目的与任务课程性质：专业基础课，专业知识链条中的关键环节之一，自动控制原理是仪器仪表类、测控类专业的重要基础课之一，这些专业主要学习信号传感（获取）、信号处理、控制及光机电系统等知识，而控制是知识链条中的重要一环，随着科技发展，自动化、智能化已成为仪器、产品、系统等的重要功能，这就要求学生必须具备自动控制方面的知识。
教学目的与任务：培养学生自动控制原理的基础知识，学习掌握经典控制的基本理论、基本方法和控制系统的基本设计方法，重点学习分析和设计线性控制系统的基本理论、基本方法及控制系统设计方法。
主要内容包括：控制系统的数学模型、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹法、控制系统的频域分析法、控制系统的常用校正方法等。
二、教学基本要求学习经典控制的基本理论和基本方法，重点学习分析和设计线性控制系统的基本理论和基本方法。
主要内容包括：控制系统的数学模型、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹法、控制系统的频域分析法、控制系统的常用校正方法等。
三、教学内容第一章控制系统的一般要概念（4课时）自动控制的基本原理与方式，自动控制系统示例，自动控制系统的分类，对自动控制系统的基本要求1、基本概念；2、反馈系统基本组成；3、基本控制方式；4、控制系统分类：开环、闭环、复合控制；第二章控制系统的数学模型（8课时）控制系统的时域数学模型，拉普拉斯变换，控制系统的复域数学模型，控制系统的状态空间模型，控制系统的结构图与信号流图2-1 时域模型、微分方程表示方法；2-2 复域模型1、传递函数的定义与性质；2、传递函数的零、极点表示，开环增益、根轨迹增益等；3、典型环节的传递函数（比例、惯性、微分、积分、振荡）；2-3 控制系统的结构图与信号流图1、结构图的等效变换与化简2、信号流图组成与性质A．性质、术语（理解）B ．由结构图转化为信号流图方法C ．梅逊公式第三章 线性系统的时域分析法 （10课时）线性系统时间响应的性能指标，一阶系统的时域分析，二阶系统的时域分析，高阶系统的时域分析，线性系统的稳定性分析，线性系统的稳态误差计算。
自动控制原理课程简介
目录1.课程名称：《自动控制原理》 (1)2.课程名称：《半导体器件物理》 (6)3.课程名称：《微电子封装工程》 (9)4.课程名称：《微电子制造学》 (12)5.课程名称：《材料成型加工Ⅰ》 (20)6.课程名称：《金属塑性成形原理》 (23)7.课程名称：《光电检测技术》 (27)8.课程名称：《集成电路工艺原理》 (33)9.课程名称：《集成光子器件制造理论与技术》 (37)10.课程名称：《传感器原理和技术》 (40)11.课程名称：《MEMS技术》 (48)12.课程名称：《微电子制造装备》 (53)13.课程名称：《压电学与超声驱动》 (58)14.课程名称：《光纤通信器件与技术》 (61)15.课程名称：《工程热力学》 (67)16.课程名称：《传热学》 (70)17.课程名称：《机械振动》 (73)18.课程名称：《有限单元法》 (76)19.课程名称：《金属凝固及控制》 (79)20.课程名称：《材料成型加工Ⅱ》 (83)21.课程名称：《材料成型的计算机仿真》 (86)22.课程名称：《摩擦学》 (91)23.课程名称：《工程图学》 (95)24.课程名称：《C及C++可视化程序设计》 (101)25.课程名称：《工程制图》 (105)26.课程名称：《工程制图基础》 (110)27.课程名称：《现代设计方法》 (114)28.课程名称：《机械原理》 (118)29.课程名称：《机械设计》 (123)30.课程名称：《机械设计基础Ⅱ》 (128)32.课程名称：《机械设计学》 (140)33.课程名称：《轨道车辆工程》 (143)34.课程名称：《工程机械底盘》 (146)35.课程名称：《现代工程实验方法》 (152)36.课程名称：《内燃机构造与原理》 (155)37.课程名称：《车辆液压传动系统设计》 (159)38.课程名称：《高速铁路养护设备》 (163)39.课程名称：《车辆动力学》 (167)40.课程名称：《金属结构设计及计算》 (171)41.课程名称：《车辆电传动及控制》 (175)42.课程名称：《流体力学》 (178)43.课程名称：《互换性与测量技术》 (183)44.课程名称：《机械制造工艺学》 (187)45.课程名称：《机械制造装备技术》 (190)46.课程名称：《计算机辅助制造》 (194)47.课程名称：《金属成形与模具设计》 (198)48.课程名称：《非金属成型与模具设计》 (204)49.课程名称：《机械工程材料》 (208)50.课程名称：《先进制造技术导论》 (215)51.课程名称：《机床数控原理与系统》 (220)52.课程名称：《数控加工编程与应用》 (223)53.课程名称：《计算机辅助工艺设计》 (226)54.课程名称：《金属切削原理与刀具》 (230)55.课程名称：《现代模具制造技术》 (235)56.课程名称：《模具CAD/CAM》 (239)57.课程名称：《热流道模具设计》 (242)58.课程名称：《注射成型过程计算机模拟技术》 (246)59.课程名称：《机械制造工艺学》 (250)60.课程名称：《极限配合与测量技术基础》 (253)61.课程名称：《工程机械机电液一体化》 (257)62.课程名称：《电液比例控制技术》 (260)64.课程名称：《设备管理》 (268)65.课程名称：《机电一体化系统设计》 (273)66.课程名称：《机电传动控制》 (276)67.课程名称：《机械工程控制基础》 (279)68.课程名称：《机械工程测试技术》 (283)69.课程名称：《液压传动与控制》 (286)70.课程名称：《微机原理与应用》 (289)71.课程名称：《可编程序控制器原理及应用》 (293)72.课程名称：《数控技术》 (297)73.课程名称：《单片机接口技术》 (300)74.课程名称：《计算机控制系统》 (304)75.课程名称：《工业机器人导论》 (308)76.课程名称：《机械系统动力学建模与分析》 (311)77.课程名称：《控制系统数字仿真》 (314)《自动控制原理》课程简介课程编号：08010011课程名称：自动控制原理英文名称：Principles of Automatic Control学时与学分：40/2.5先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《电路分析》、《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》等课程简介：《自动控制原理》是一门探索自动控制系统普遍规律的学科。
自动控制原理课程教学大纲
物理电子工程学院自动控制原理课程教学大纲课程编号：04210164课程性质：专业必修课先修课程：高等数学、函数变换、模拟电路、电路分析总学时数：76学分：4适合专业：电子信息工程、机械与电子工程、机械自动化、电器自动化、通信、包装工程等专业一课程教学目标自动控制理论是电子信息科学与技术专业的一门重要的专业基础课程..它侧重于理论角度;系统地阐述了自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律;介绍了自动控制技术从建模分析到应用设计的各种思想和方法;内容十分丰富..通过自动控制理论的教学;应使学生全面系统地掌握自动控制技术领域的基本概念、基本规律和基本分析与设计方法;以便将来胜任实际工作;具有从事相关工程和技术工作的基本素质;同时具有一定的分析和解决有关自动控制实际问题的能力..二课程的目的与任务本课程是电子通信工程、机电一体化、包装工程等专业、工科及相关理科的必修基础课程..通过本课程的学习;使学生掌握自动控制的基础理论;并具有对简单连续系统进行定性分析、定量估算和初步设计的能力;为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础..学生将掌握自动控制系统分析与设计等方面的基本方法;如控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、状态空间分析法、采样控制系统的分析等基本方法等..为各类计算机控制系统设计打好基础..三理论教学的基本要求1、熟练掌握自动控制的概念、基本控制方式及特点、对控制系统性能的基本要求..2、熟练掌握典型环节的传递函数、结构图化简或梅森公式以及控制系统传递函数的建立和表示方法;初步掌握小偏差线性化方法和通过机理分析建立数学模型的方法..3、熟练掌握暂态性能指标、劳思判据、稳态误差、终值定理和稳定性的概念以及利用这些概念对二阶系统性能的分析;初步掌握高阶系统分析方法、主导极点的概念..4、熟练掌握根轨迹的概念和绘制法则;并能利用根轨迹对系统性能进行分析;初步掌握偶极子的概念以及添加零极点对系统性能的影响..5、熟练掌握频率特性的概念、开环系统频率特性Nyquist图和Bode 图的画法和奈氏判据;掌握绝对稳定系统、条件稳定系统、最小相位系统、非最小相位系统、稳定裕量、频域性能指标的概念;以及频率特性与系统性能的关系..6、熟练掌握校正的基本概念、基本校正方式和反馈校正的作用;初步掌握复合校正的概念和以串联校正为主的频率响应综合法;了解以串联校正为主的根轨迹综合法;掌握常用校正装置及其作用..四教学学时分配数五大纲内容第一章自动控制的一般概念1、教学目的: 掌握自动控制系统组成结构和基本要素;理解自动控制的基本控制方式和对系统的性能要求;了解一些实际自动控制系统的控制原理..2、基本要求：掌握基本概念：自动控制、反馈、控制系统的构成..要求初步了解如何由系统原理图形成系统的原理方块图及判别控制方式的方法.. 要求初步了解本门课程的意义与作用..3、教学提示：透彻分析自动控制系统的反馈原理..4、教学内容：a、自动控制的任务b、自动控制的基本方式c、对控制系统的性能要求5、教学重点与难点：重点：基本控制方式及特点；对控制系统性能的基本要求难点：建立元件方块图的方法；自动控制系统实例6、小结：本章内容包括自动控制的定义、基本控制方式及特点;对控制系统性能的基本要求;建立元件方块图的方法;自动控制系统的分类;自动控制系统实例..7、作业：1-1、1-2、1-3第二章自动控制系统的数学模型1、教学目的：掌握传递函数及动态结构图的概念、意义、求取方法和简化方法；理解自动控制系统的建模方法和步骤；了解非线性微分方程的线性化方法..2、基本要求：掌握基本概念：传递函数及动态结构图.. 掌握求传递函数基本方法：结构图的变换..3、教学内容：a、自动控制系统微分方程的建立b、非线性微分方程的线性化c、传递函数d、动态结构图e、系统的脉冲响应函数f、典型反馈系统的传递函数4、教学提示：着重阐明拉普拉斯变换与传递函数、动态结构图的关系..5、教学重点与难点：重点：典型环节及其传递函数；信流图和梅森公式难点：拉氏变换；小偏差线性化6、小结：典型环节及其传递函数、结构图及化简、信流图和梅森公式;控制系统传递函数的表示方法;小偏差线性化;分析建模法..7、作业：2-4、2-8、2-12、1-15..第三章时域分析法1、教学目的: 掌握系统微分方程的拉普拉斯变换解法及判定系统稳定性赫尔维茨判据、林纳德判据、劳思判据;理解针对一阶和二阶系统的分析计算以及稳态误差的分析计算;了解改善系统响应的措施..2、基本要求：掌握基本概念：典型响应、渐近稳定性及时域性能指标、稳态误差..3、教学内容a、时域分析介绍b、一阶和二阶系统分析与计算c、系统稳定性分析d、稳态误差分析及计算4、教学提示：一、二阶系统的时间响应;暂态性能指标;主导极点的概念;稳定性概念;劳思判据;稳态误差及终值定理..着重阐明稳定性判据和稳态误差计算..5、教学重点与难点重点：一、二阶系统的时间响应；稳定性概念；稳态误差难点：稳态误差的分析和计算6、小结：掌握基本方法：一、二阶系统性能指标的计算和参数选择；系统稳定性和稳态误差的分析和计算.. 典型响应以阶跃响应为主..7、作业：3-2、3-10、3-15、3-25第四章根轨迹1、教学目的: 掌握根轨迹概念、闭环零极点与开环零极点的关系;理解绘制根轨迹的基本法则及其应用;了解系统闭环零极点分布与阶跃响应的关系..2、教学要求掌握基本概念：根轨迹、零极点、主导极点、偶极子..掌握基本方法：根轨迹草图的绘制..掌握基本规律：根轨迹方程及其应用；零极点分布与阶跃响应的关系..3、教学内容a、根轨迹与根轨迹方程b、绘制根轨迹的基本法则c、广义根轨迹d、系统闭环零、极点分布与阶跃响应的关系e、系统阶跃响应的根轨迹分析4、教学提示: 着重阐述根轨迹基本法则及其应用..5、教学重点与难点：重点：根轨迹的概念、原理、绘制法则难点：利用根轨迹对系统性能的分析6、小结、基本知识点：根轨迹的概念、原理、绘制法则;利用根轨迹对系统性能的分析;偶极子和主导极点的概念、添加零极点对系统性能的影响..7、作业：４-2、4-7、4-11、4-14、4-19第五章频率域方法1、教学目的：掌握系统频率特性概念、一些典型环节的频率特性以及系统开环频率特性曲线的绘制方法;并掌握频率稳定性判据..理解稳定欲度以及系统闭环、开环频率特性与阶跃响应的关系..2、教学基本要求：掌握基本概念：频率特性、峰值、频带、截止频率、稳定裕度、三频段..掌握基本方法、环节及开环系统对数频率特性曲线的绘制、稳定性的判别及裕度的计算..掌握基本原理：稳定判据、频率特性和时域响应的关系..要明确单反馈的最小相位与非最小相位在计算中的差别..3、教学内容a、频率特性b、典型环节的频率特性c、系统开环频率特性d、频率稳定性判据e、系统闭环频率特性与阶跃响应的关系f、系统开环频率特性与阶跃响应的关系4、教法提示：着重讲解傅立叶变换与频率特性的联系以及频率特性的求法..5、教学重点与难点重点：频率特性的概念；典型环节频率特性；开环频率特性Nyquist 图和Bode图的绘制难点：奈氏判据6、小结：基本知识点：频率特性的概念;典型环节频率特性;最小相位系统;非最小相位系统;开环频率特性Nyquist图和Bode图的绘制;奈氏判据;稳定裕量;频域性能指标;频率特性与系统性能的关系..7、作业：5-1、5-6、5-13、5-16、5-20、5-26第六章控制系统的校正1、教学目标：理解系统校正和设计概念;掌握系统校正的基本方式和方法..2、教学基本要求：掌握基本概念：串联超前、滞后、PID、反馈及复合校正的特性及其作用..掌握基本方法：串联校正计算的对数频率法二阶最佳模型法校正器参数的计算..3、教学内容a、系统校正设计基础b、串联校正c、串联校正的理论设计方法d、反馈校正e、复合校正4、教法提示：重点阐明串联校正及其各种方法..5、教学重点与难点重点：校正的基本概念；基本校正方式难点：各种校正方式对系统性能的影响..6、小结：基本知识点：校正的基本概念;常用校正装置及作用;基本校正方式;以串联校正为主的频率响应综合法和根轨迹综合法;反馈校正的作用;复合校正的概念..7、作业：6-2、6-5、6-11、6-16、6-18第七章非线性系统分析1、教学目标：掌握相平面法和描述函数法;掌握相平面结构和奇点类型;了解非线性系统的稳定性分析方法..2、教学基本要求：掌握基本概念：串联超前、滞后、PID、反馈及复合校正的特性及其作用..掌握基本方法：串联校正计算的对数频率法二阶最佳模型法校正器参数的计算..3、教学内容a、非线性问题概述b、常见非线性因素对系统运动特性的影响c、相平面法基础d、非线性系统的相轨迹分析e、描述函数f、用描述函数法分析非线性系统4、教法提示：着重阐明相平面法和描述函数法及其应用..5、教学重点与难点：常见非线性因素对系统运动特性的影响、非线性系统的相轨迹分析、用描述函数法分析非线性系统..6、小结：本章主要介绍工程上常用的相平面法和描述函数法;并通过这两种方法揭示非线性系统的一些出别于线性系统的现象..7、作业：6-2、6-5、6-11、6-16、6-18第八章系统采样理1、教学目的：理解采样过程、采样定理以及脉冲传递函数的意义、掌握Z变换及其反变换方法;并能对采样系统进行性能分析和数字校正..2、教学基本要求：学习数字系统的数学模型、分析与设计方法; 重点掌握差分方程和脉冲传递函数数学模型;主要掌握数字控制系统的分析;学会模拟控制器的数值化方法..3、教学内容a、采样过程和采样定理b、信号的恢复和零阶保持器c、Z变换及其反变换d、脉冲传递函数e、采样系统的性能分析f、采样系统的数字校正4、教法提示：重点讲明采样过程分析和Z变换及其反变换方法..5、教学重点和难点教学重点：采样过程与采样定理;信号保持;Z变换及Z反变换..教学难点：开环及闭环脉冲传递函数;采样系统的性能分析..6、小结：概述..采样过程及采样定理..Ｚ变换..脉冲传递函数..采样系统时域分析..采样系统根轨迹法..采样系统的稳态误差..7、作业：7-2、7-6、7-11、15、7-16六课程有关说明本课程的先修课程主要有高等数学、复变函数与积分变换、信号与系统、模拟电子线路和电路分析基础等..本课程的很多内容都与信号与系统有联系;是信号与系统的主要后续课程之一..所以;与信号与系统课程有重复的内容可以只做简要讲解;以突出重点..该课程是自动化专业最重要的专业基础课之一;也是其他专业的选修课程;学习一定要紧密结合工程背景;通过多练习有助于学生掌握课程内容;希望每章后多布置习题给同学们练习..这门课是“自动控制原理实验课”的理论基础;因而该课要覆盖实验课所要用到的理论知识;而通过实验课则能帮助学生更好的掌握课程内容;加深对理论知识的理解;建立自动控制系统框架..该课程由于学时限制;数字控制系统与非线性系统理论的内容学生只有通过初步自学与老师辅导相结合;进一步深入可通过后续课程计算机控制系统和研究生课程非线性系统来学习和提高..七主要教学方法与媒体要求传统教学与多媒体教学相结合；matlab数学应用软件与相应的自动控制实验装置..八使用教材及主要参考书本课程的使用教材：程鹏. 自动控制原理M. 北京：高等教育出版社;2003.可供参考的教材：1 胡寿松. 自动控制原理M. 北京：科学出版社;2001.2 蒋大明等. 自动控制原理M. 北京：清华大学出版社/北方交通大学出版社;2003.3 翁思义等. 自动控制原理M. 北京：中国电力出版社;2001.4 周其节等. 自动控制原理M.广州：华南理工大学出版社;1996.5 美Katsuhiko Ogata 着卢伯英; 于海勋等译. 现代控制工程第四版M. 北京：电子工业出版社;2003.九推荐的教学网站和相关专业文献网站http:十其他鉴于课时量的限制;没有开设专项的讨论课;关于学法和教法改进与适应性问题的讨论放在课间或课余..加强学生对作业的训练;并做到详细批改每个学生所作的每道作业题;适时发现并及时纠正学生的错误以加强学生对所学知识的理解..考核方式为闭卷考试;且卷面考试成绩占期末总成绩的70%;平时考查成绩占30%;根据教学情况和学生对知识的掌握情况独立命题而不是从试题库中提取试题..根据学生的要求进行适当的考研指导..。
自动控制原理 前置课程
自动控制原理前置课程
（原创实用版）
目录
1.自动控制原理的概述
2.自动控制原理的前置课程
3.自动控制原理的应用领域
4.自动控制原理的发展前景
正文
自动控制原理是一门研究自动化控制系统的理论和方法的学科，它是控制科学的一个重要分支。
在现代工业生产和科学研究中，自动控制原理的应用非常广泛，它对于提高生产效率、降低生产成本、提高系统的稳定性和精度都起到了关键的作用。
在学习自动控制原理之前，需要先掌握一些前置课程，这些课程包括数学、物理、电路理论、数字信号处理等。
数学是自动控制原理的基础，因为自动控制原理中的很多理论和方法都需要用到数学的知识，比如微积分、线性代数、概率论等。
物理和电路理论则是理解自动控制系统的基础，因为自动控制系统的核心是电气信号的传输和处理。
数字信号处理则是为了处理自动控制系统中的模拟信号和数字信号。
自动控制原理的应用领域非常广泛，包括工业控制、航空航天、交通运输、医疗设备等。
例如，在工业控制中，自动控制原理可以用于控制流水线的生产速度、温度、压力等参数，以保证产品的质量和效率。
在航空航天领域，自动控制原理可以用于控制飞行器的姿态和轨道，以保证飞行器的稳定性和安全性。
随着科技的不断发展，自动控制原理的发展前景也非常广阔。
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自动控制原理的先修课程
自动控制原理先修课程是许多工程和科学领域学习的基础之一、这门
课程旨在向学生介绍自动控制系统的基本原理和概念，包括系统建模、传
递函数、控制方法和控制器设计等。
学生在学习这门课程之前，通常需要
具备一些数学、物理和工程学科的基础知识。
下面将详细介绍自动控制原
理的先修课程内容及其重要性。
首先，自动控制原理的先修课程要求学生具备一定的数学基础。
数学
是自动控制理论的基础，因此学生需要掌握微分方程、线性代数、概率论
和数值分析等数学知识。
微分方程在系统建模和控制器设计中起着重要作用，线性代数用于描述系统的状态方程和矩阵运算，概率论和数值分析则
涉及到控制系统的性能分析和数值求解方法。
只有具备了这些数学基础，
学生才能够更好地理解和应用自动控制原理。
其次，物理学科的基础知识也是自动控制原理的先修课程的一部分。
物理学涉及到力、运动和能量等概念，而自动控制系统中的机械和电子元
件都与这些物理概念有关。
对于电气自动化工程师来说，了解电路原理和
电子器件的基本原理以及运动控制系统的动力学特性是至关重要的。
因此，学生需要在学习自动控制原理之前，掌握基础的物理知识，如牛顿运动定律、基本电路原理和能量守恒定律等。
此外，计算机科学和工程学科的基础知识也是自动控制原理的先修课
程内容之一、计算机在自动控制系统中扮演着重要的角色，学生需要了解
计算机编程和控制算法的基本原理。
学习计算机科学和工程学科的基础知
识可以帮助学生理解数字控制系统的工作原理，并能够进行控制系统的仿
真和实验。
此外，学生还需要学习控制系统的传感器和执行器的基本原理，这些知识在工程实践中起着重要作用。
综上所述，自动控制原理的先修课程包括数学、物理和计算机科学等学科的基础知识。
这些先修课程提供了学生理解自动控制系统的基本原理和概念所必需的知识基础。
通过学习这些先修课程，学生可以更好地理解和应用自动控制原理，并能够在工程和科学领域中进行自动控制系统的设计和实施。
因此，先修课程对于学生在学习自动控制原理中起着重要的作用。