《自动控制原理及系统》教学大纲

《自动控制原理及系统》教学大纲

【课程编号】894

【学时学分】60学时； 3.5 学分【开课模式】必修

【实验学时】6学时【上机学时】

【课程类型】专业基础课【考核方式】考试

【先修课程】高等数学、电路【开课单位】电力学院

【授课对象】电气自动化技术专业、电力系统自动化技术专业、高职高专(3年制) 一、课程的教学目的和任务

（一）教学目的：

为专业课的学习和参加控制工程实践打好必要的理论基础。

（二）教学任务：

通过教学使学生掌握自动控制的基本理论和方法，具有初步解决自动

控制问题的能力。

二、课程的性质、特点及基本要求

（一）性质：

自动控制原理课程是高职高专电力系统自动化、电气自动化及相关专业的一门专业基础课。

（二）特点：

本课程从应用的角度出发，以线性定常单变量连续系统为主要讨论对象，以传递函数模型为主要数学模型，以系统的稳定性、暂态性能和稳态性能为主要中心议题，重点讲授自动控制的基本原理、控制系统的数学描述以及系统分析与综合的基本理论和方法。并适当安排部分实验，教学方法主要采用讲授进行。

（三）基本要求：

使学生熟知自动控制系统的基本结构、基本概念以及常用术语；掌握控制系统数学模型的类型及建立、化简方法；掌握线性定常连续控制系统的时域分析法；掌握线性定常连续控制系统的频域分析法。

三、本课程的主要内容及说明

第一章自动控制的一般概念（4学时）

1、概述

2、自动控制系统的构成、分类及发展阶段

3、自动控制的基本要求

本章要求学生了解自动控制系统的基本原理、类型、要求等，从而使学生对本课程的学习产生更加浓厚的兴趣。

第二章系统的数学模型（12学时）

1、控制系统的微分方程

2、拉普拉斯变换

3、控制系统的传递函数

4、框图及其化简方法

5、信号流图

本章内容要求学生掌握控制系统的数学模型，并熟练系统框图及其化简方法和信号流图的绘制。

第三章线性系统的时域分析（12学时）

1、典型输入信号

2、一阶系统的时域响应

3、二阶系统的时域响应

4、系统的稳定性分析

5、系统的稳态误差分析

6、实验内容：实验二、二阶系统的阶跃响应（2学时）

本章要求学生重点学习一阶、二阶控制系统的暂态响应特性，了解系统的时域分析、系统运动的稳定性等，从而使学生更好的将本章所学内容与以后要学的知识联系起来，综合运用。

第四章根轨迹法（8学时）

1、根轨迹的基本概念

2、根轨迹的绘制基本规则

3、控制系统根轨迹分析

4、实验二、控制系统的稳定性分析（2学时）

本章要求学生学会粗略绘制根轨迹的方法，并会利用根轨迹分析系统性能。

第五章频域分析（14学时）

1、频率特性

2、典型环节的频率特性

3、系统开环频率特性

4、奈奎斯特稳定判据

5、系统的稳定裕度和闭环频率特性

6、实验内容：实验三、控制系统频域特性（2学时）

本章的重点是典型环节的频率特性，难点是奈奎斯特判据、闭环频域性能指标及根据开环频率特性分析闭环系统的特性。本章要求学生对MATLAB绘制频率特性图的方法有一般性了解。

第六章控制系统的校正（8学时）

1、控制系统的基本概念、基本规律分析

2、串联超前校正

3、串联滞后校正

4、串联滞后-超前校正

5、反馈校正

本章主要介绍改善控制系统性能的方案确定和控制器设计，包括：校正的概念；串联校正、反馈校正；串联校正控制器的设计。

总复习（2学时）

四、本课程使用的教材及适用范围、学制

（一）本课程使用的教材：

由侯卓生编著的《自动控制原理及应用》教材，由中国电力出版社出版。属于21世纪高等学校规划教材。

（二）教材的适用范围、学制：

本教材适用于电气自动化及相关专业三年制的高职高专学生使用。

五、课程的学时分配

《自动控制原理》课程安排的总学时 60 ，其中理论教学54学时，实验教学6学时。各章节的学时分配见附表。

六、主要教学参考书

1、《自动控制原理》第四版胡寿松科学出版社 2002年

2、《自动控制原理》刘保录中国电力出版社 2007年

3、《现代控制工程》第四版 [美] Katsuhiko Ogata 著卢伯英等译电子工业出版社 2002年

4、《自动控制理论基础》戴忠达清华大学出版社 2000年

5、《控制原理例题习题集》周春晖等著化学工业出版社 2001年

6、《控制系统MATLAB计算及仿真》黄忠霖国防工业出版社 1999年