自动控制原理(经典部分)课程教案
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
xx科技大学
《自动控制原理》(经典部分)课程教案
授课时间:
适用专业、班级:
编写人:
编写时间:
)()
)()
m n s z s p --221)
(1)
21)
(1)
i j s s T s T s ζττζ++++++ 极点形成系统的模态,
授课学时:2学时章节名称第二章第三节控制系统的结构图与信号流图(1)备注
教学目的和要求1、会绘制结构图。
2、会由结构图等效变换求传递函数。
重点难点重点:结构图的绘制;由结构图等效变换求传递函数。难点:复杂结构图的等效变换。
教学方法教学手段1、教学方法:课堂讲授法为主;用精讲多练的方法突出重点,用分析举例的
方法突破难点。
2、教学手段:以传统的口述、粉笔加黑板的手段为主。
教学进程设计(含教学内容、教学设计、时间分配等)一、引入(约3min)从“用数学图形描述系统的优点”引入新课。
二、教学进程设计
(一)结构图的组成(约7min)
1、信号线:表示信号的传递方向。
2、方框:表示输入和输出的运算关系,即C(S)=R(S)*G(S)。
3、比较点:表示两个以上信号进行代数运算。
4、引出点:一个信号引出两个或以上分支。
(二)结构图的绘制(约40min)绘制:列写微分方程组,并列写拉氏变换后的子方程;绘制各子方程的结构图,然后根据变量关系将各子结构图依次连接起来,得到系统的结构图。
例题讲解。
(二)结构图的简化(约46min)任何复杂的系统结构图,各方框之间的基本连接方式只有串联、并联和反馈连接三种。方框结构图的简化是通过移动引出点、比较点、交换比较点,进行方框运算后,将串联、并联和反馈连接的方框合并,求出系统传递函数。
1、串联的简化:
12
()()()
G s G s G s
=
2、并联的简化:
12
()()()
G s G s G s
=±
3、反馈连接方框的简化:
1
1
()
()
1()()
G s
s
G s H s
Φ=
4、比较点的移动:移动前后保持信号的等效性。
比较点前移
比较点后移
5、引出点的移动:移动前后保持信号的等效性。
引出点前移
引出点后移
例题讲解。
三、小结:(约3min)
1、结构图的绘制
2、结构图的简化
四、作业:(约1min)P74习题2-17(c)(d)
,称为特征式;条前向通路相接触的部分。
授课学时:2学时
章节名称
第三章线性系统时域分析法
第三章第一节系统时间响应的性能指标
第三章第二节一阶系统的时域分析
备注
教学目的和要求1、掌握系统时间响应的性能指标;
2、掌握一阶系统的数学模型和典型响应;
3、熟练计算一阶系统性能指标。
重点难点重点:一阶系统的数学模型和典型响应;一阶系统性能指标的计算。难点:一阶系统的典型响应。
教学方法教学手段1、教学方法:课堂讲授法为主;用精讲的方法突出重点,用分析举例的
方法突破难点。
2、教学手段:以传统的口述、粉笔加黑板的手段为主。
教学进程设计(含教学内容、教学设计、时间分配等)一、引入(约3min)从“时域分析法的特点”引入新课。
二、教学进程设计
(一)典型输入信号(约15min)名称时域表达式复域表达式单位阶跃函数1()t
1
s
单位斜坡函数t
2
1
s 单位加速度函数2
1
2
t
3
1
s
单位脉冲函数()t
δ 1
正弦函数sin
A tω
22
A
s
ω
ω
+
(二)动态过程与稳态过程(约5min)5、动态过程:系统在典型信号作用下,系统输出量从初始状态到最终状态的响应过程。
6、稳态过程:系统在典型信号作用下,当时间t趋于无穷时,系统输出量的表现方式。
(三)动态性能与稳态性能(约20min)1、动态性能:
(1)延迟时间t d
(2)上升时间t r
调上升过程。 (三)欠阻尼二阶系统动态过程分析 (约50min ) 1、 延迟时间:10.7d n
t ξ
ω+=
2、 上升时间: r d t πβ
ω-=
3、 峰值时间:p d
t πω=
4、 超调量:2
-/1%=e 100%πξξσ-⨯
5、 调节时间: 3.5
s n
t ξω=
例题讲解 (四)过阻尼二阶系统动态过程分析 (约20min ) 例题讲解
(五)二阶系统性能的改善 (约30min ) 1、比例-微分控制:超前作用,详细分析
2、测速反馈控制:增加阻尼,详细分析。
举例分析比例-微分控制和测速反馈控制控制性能。
(六)高阶系统的单位阶跃响应 (约30min ) 1、闭环主导极点
距离虚轴最近且其附近无零点的极点,利用主导极点概念可以把高阶系统近似为一阶或二阶系统。 例题讲解
2、高阶系统单位阶跃响应的近似分析 例题讲解
三、小结: (约5min ) 1、二阶系统的数学模型 2、二阶系统的单位阶跃响应
3、 欠阻尼二阶系统动态过程分析
4、 二阶系统性能的改善
5、 高阶系统的单位阶跃响应
四、作业: (约2min ) P134习题3-5,3-7