东南大学自动化学院自动控制原理大纲
东南大学自控课件(内部资料) 50页PPT文档
根据黄坚《自动控制原理与应用》电子课件改编
第一节 自动控制与自动控制系统
苏格兰科学家展示新近研制成功的高仿真仿生学假肢。
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第一节 自动控制与自动控制系统
图1-4住宅看护机器人（法新社报道）
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第一节 自动控制与自动控制系统
图1-7 1989年，人工智能模糊控制全自动洗衣机在三洋研制成功 （引自人民网）
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第一节 自动控制与自动控制系统
一、自动控制的基本概念
现代科学技术中的 自动控制技术得到
了广泛的应用
航天器 工业控制 机器人
家用电器
自动控制：
在无人直接参与下，利用控制装置操 纵受控对象，使受控对象的被控量按给定 信号变化规律去变化。
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第一节 自动控制与自动控制系统
例 水温人工控制系统 系统蒸的汽构通成： 过受热控传手对导动象器调:水箱 件节被把阀控热门制量的量传开:水温 递温控 度 度 节度给（，蒸制与水汽蒸 从量蒸,水的汽而:阀汽的流调流门量开） 的量流,来量控成制正水 比的. 温度.
精品课程
自动控制理论
26/4/2009
根据黄坚《自动控制原理与应用》电子课件改编172.25.13.150/
第一章 自动控制的基本原理
第一节 自动控制与自动控制系统 第二节 自动控制系统的分类 第三节 对控制系统性能的要求 第四节 自动控制理论发展简述 课程安排、学习方法、实验安排
根据黄坚《自动控制原理与应用》电子课件改编
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《自动控制原理》教学大纲
《自动控制原理》教学大纲一、课程概述《自动控制原理》是自动化专业的核心课程之一，旨在让学生掌握自动控制的基本理论和方法，培养学生的自动控制思维和分析问题的能力。
通过本课程的学习，学生将能够理解自动控制系统的基本概念、建模和分析方法，掌握常见的控制器设计方法，了解自动控制的应用领域和未来发展方向。
二、教学目标1.理论知识与概念：掌握自动控制的基本概念和理论知识，包括控制系统的建模和分析、控制器的设计与调整等内容。
2.实践能力培养：掌握自动控制实验的基本原理和方法，能独立设计和实施自动控制实验，并对实验结果进行分析和评估。
3.思维能力培养：培养学生的自动控制思维和分析问题的能力，能够通过理论知识解决实际自动控制问题。
4.综合素质提高：通过自主学习、团队合作和报告撰写等方式，提高学生的综合素质和实践能力。
三、教学内容1.控制系统的基本概念和分类1.1控制系统的定义和基本概念1.2控制系统的分类和组成2.控制系统的建模和分析2.1控制系统的数学建模2.2控制系统的传递函数表示2.3控制系统的稳定性分析3.控制器的设计和调整3.1PID控制器的设计原理和方法3.2控制器调整的经典方法4.线性控制系统分析与设计4.1样差环节系统分析4.2器件与设备系统分析4.3各级系统趋势与扩展5.非线性控制系统分析与设计5.1状态空间方法5.2反馈线性化方法5.3非线性控制器设计方法6.高级控制方法与应用6.1模糊控制理论与应用6.2自适应控制理论与应用6.3鲁棒控制理论与应用四、教学方法1.理论讲授：通过课堂讲解、示意图和实例分析等方式，向学生讲解自动控制的基本理论和方法。
2.实验演示：开展自动控制相关的实验演示，让学生亲自操作和实践，加深对理论知识的理解和应用。
3.课堂讨论：组织学生进行课堂讨论，解答学生对理论知识和实践问题的疑惑，增强学生的自主学习和思维能力。
4.基于项目的学习：组织学生选择一个自动控制相关的项目，进行分析和设计，并撰写报告进行展示，培养学生的实践能力和综合素质。
(完整)《自动控制原理》考试大纲概要
《自动控制原理》考试大纲一、考试对象电气工程及其自动化、测控技术与仪器等专业本科插班生二、考试目的《自动控制原理》课程考试旨在考察学生对自动控制系统的基本概念、基本原理及基本分析方法的掌握和运用,着重考察学生应用适当数学工具和基本原理，用不同方法对系统进行分析的能力.本门课程考核要求由低到高共分为“了解"、“掌握"、“熟练掌握”三个层次。
其含义：了解，指学生能懂得所学知识，能在有关问题中认识或再现它们;掌握,指学生清楚地理解所学知识(例如定理的条件与结论，公式的表述与使用范围等），并且能在基本分析和简单应用中正确地使用它们;熟练掌握，指学生能较为深刻理解所学知识，在此基础上能够准确、熟练地使用它们分析解决较为简单的实际问题。
三、考试方法和考试时间1、考试方法：(闭卷笔试）2、记分方式:百分制，满分为100分3、考试时间：120分钟4、试题总数:五大题（部分大题中含有若干个小题）5、命题的指导思想和原则命题的总的指导思想是:全面考查学生对本课程的基本原理、基本概念和主要知识点学习、理解和掌握的情况。
命题的原则是：最基本的知识一般要占60％左右，稍微灵活一点的题目要占20％左右，较难的题目要占20%左右，其中大多数是大题目。
客观性的题目占的分量较少。
6、题目类型（1）填空题(每题3分，约15分)（2)选择题（每题3分，约15分）（3）简答题(每题10分，约10分）(4)分析计算题（约40分）(5）作图题（每题10分，约20分）7、答题要求（1）简答题：只要求答出要点，如果本身所表示的意思不明确,则需要对要点稍作说明.若要点本身所表示的意思已经很明确，就无需再作说明。
（2)分析计算题：分析思路清晰,公式表述清楚；解题时思路清楚，步骤完整，格式规范化。
这类题一般按演算步骤记分,如果计算结果不对，但演算步骤对了，仍可得一定分数。
（3）作图题：要求作图步骤清楚，若图未做完，可按作图步骤得一定分数。
【2024版】自动控制原理经典部分课程教学大纲
可编辑修改精选全文完整版《自动控制原理（经典部分）》课程实验教学大纲课程编号课程名称（中文）自动控制原理（经典部分）课程名称（英文）Theory of Automatic Control(classical)实验性质非独立设课课程属性专业基础适用专业自动化先修课程数学分析，高等代数，复变函数与积分变换，电路，模拟电子技术，数字电子技术总学时90 实验学时18 总学分 5制定单位信息与电气工程学院制定时间一、实验的性质、目的和任务《自动控制原理》课是自动化专业的专业基础课程，自动控制原理实验课程是一门理论验证型实验课程，结合自动控制理论课开设了一系列相应的实验，使学生理论与实践结合，更好的掌握控制理论。
通过实验，学生可以了解典型环节的特性、模拟方法及控制系统分析与校正方法，掌握离散控制系统组成原理、调试方法；使学生加深对控制理论的理解和认识，同时有助于培养学生分析问题和解决问题的工程综合能力，拓宽学生的专业面和知识面，为以后的深入学习与工作打下扎实的基础。
二、实验的基本内容与要求序号实验项目学时数内容与要求实验属性必开选开1 典型环节的时域响应2 （1）掌握自动控制原理实验箱的使用方法。
（2）学习用电路构成所需要的系统仿真模型(传递函数)。
（3）掌握典型环节模拟电路的研究方法，观测各种典型环节的阶跃响应曲线。
（4）通过对典型电路分析和实验，掌握系统数学模型的理论建模方法和实验测定法。
验证√2 典型系统瞬态响应和稳定性分析2 （1）掌握瞬态性能指标的测试技能。
（2）了解参数变化对系统瞬综合√态性能和稳定性的影响。
（3）研究二阶系统阻尼系数ξ和自然振荡频率ωn与系统结构之间的关系。
（4）按实验步骤绘出实验线路、标出原始数据，画出输出波形图。
3 线性系统的根轨迹分析2 （1）掌握绘制根轨迹的基本法则。
（2）掌握闭环主导极点的概念。
（3）了解闭环极点的分布与系统性能的关系。
综合√4 线性系统的频率响应分析2 （1）学习测量系统（或环节）频率特性曲线的方法和技能。
东南大学自动化自控考纲
东南大学仪器科学与工程学院自动控制原理课程研究生入学考试大纲1 本课程的地位、作用和任务自动控制原理（含现代控制部分）是测控技术与仪器专业必修的一门主要的专业基础课。
本课程的教学目的，是使学生在学习电路分析基础和信号与系统的基础上，进一步建立系统的概念，学会描述系统的多种数学方法，掌握分析系统动态性能、静态性能和稳定性的分析方法和工具，初步了解系统校正的一些常用方法，为进一步学习后续课程打下必要的控制理论基础。
2 本课程的基本内容及要求2.1 自动控制的一般概念主要内容：自动控制的任务，基本控制方式：开环、闭环（反馈）及复合控制。
自动控制的性能要求：稳、快、准及最优化。
基本要求：重点是反馈控制原理与动态过程的概念，以及建立方块图的方法。
2.2 控制系统的数学模型主要内容：动态方程的建立及线性化，传递函数，结构图（方块图）的等效变换，梅逊公式及应用，典型环节。
基本要求：重点是传递函数和结构图的概念，结构图等效变换法则。
熟练运用梅逊公式。
利用复阻抗直接建立电路结构图的方法。
典型环节的概念。
2.3 线性系统时域分析法主要内容：典型响应及性能指标。
一阶、二阶系统的分析与计算。
系统稳定性的分析与计算：劳斯判据。
稳态误差的计算及一般规律。
基本要求：重点是典型响应，性能指标诸概念及计算指标的方法，重视结构参数对系统响应影响的一般规律。
典型响应以阶跃响应为主。
劳斯判据和结构稳定性的概念。
终值定理的使用条件。
2.4根轨迹法主要内容：根轨迹的概念与根轨迹方程，根轨迹的绘制法则，广义根轨迹，零、极点分布与阶跃响应性能的关系，阶跃响应的根轨迹分析。
基本要求：根轨迹法则的应用，利用根轨迹估算阶跃响应的性能指标。
2.5 线性系统频域分析法主要内容：线性系统的频率响应，典型环节的频率响应，系统开环的频率响应，Nyquist稳定判据和对数频率稳定判据，稳定裕度及计算，峰值与带宽，开环频率响应与阶跃响应的关系，三频段（低频段、中频段和高频段）的分析方法。
东南大学自动化学院自动控制原理硕士研究生入学考试大纲
东南大学自动化学院自动控制原理硕士研究生入学考试大纲
东南大学自动化学院硕士研究生入学考试自动控制原理大纲
参考2007年的几乎每年都是这些东西，全面复习专业课是没问题的，祝你成功2007年03月21日星期三上午 11:11
《自动控制原理》考试大纲
一、基本要求
了解自动控制系统的基本构成，理解自动控制的基本原理，熟悉并掌握线性定常控制系统的数学描述、系统稳定性分析、动态和稳态性能分析以及控制系统的校正、综合方法。
二、考试范围
1．自动控制系统的基本构成和基本控制原理分析。
2．线性定常控制系统（含连续时间系统和离散时间系统）的输入输出描述（运动方程、传递函数、频率特性函数）和状态空间描述以及机理建模方法。
3．线性定常系统（含连续时间系统和离散时间系统）稳定性的基本概念和常用分析方法（代数判据、根轨迹法、频率特性法）。
4．线性定常控制系统（连续时间系统为主）的动态性能分析（二阶系统为主）和稳态性能分析。
5．单输入单输出系统的常用校正方法（根轨迹法和频率特性法）。
6．线性定常控制系统（含连续时间系统和离散时间系统）的结构分析（对角线和约当规范形、能控性、能观性）。
7．单输入单输出系统的综合方法（极点配置、状态观测器设计和基于状态观测器的反馈控制）。
三、题型（共150分）
1．选择题
2．填空题
3．简答题
4．计算题
四、主要参考书
1．田玉平主编，自动控制原理，电子工业出版社。
2．吴麒主编，自动控制原理，清华大学出版社。
自动控制原理考试大纲
根轨迹绘制方法
绘制工具
使用MATLAB/Simulink等软件进行根轨迹绘制。
绘制步骤
确定系统的开环传递函数，计算出系统的极点， 根据极点位点，使根轨 迹图更易于观察和分析。
根轨迹分析法
稳定性分析
通过观察根轨迹上的点是否在复平面的左半部分，判断系统是否稳 定。
频率特性与系统函数关系
系统的频率特性与其传递函数之间存在直接 关系，通过分析传递函数可以得到系统的频 率特性。
频率特性绘制方法
实验法
通过实验测试系统对不同频率信号的响应，记录数据并绘制频率 特性图。
解析法
根据系统传递函数，利用数学工具计算频率特性，并绘制相应的图 谱。
近似法
对于某些复杂系统，可以采用近似方法计算频率特性，如采用等效 滤波器法等。
动态结构图的组成
了解动态结构图由哪些基本环节组成，如输入、输出、 比较器、放大器等。
动态结构图的建立
根据系统结构和参数，建立动态结构图。
动态结构图的分析
通过分析动态结构图，了解系统动态特性和稳定性等。
03
线性系统的时域分析
系统的稳定性分析
定义
系统在受到扰动后，能够恢复到原始状态的 能力。
判据
劳斯稳定判据、赫尔维茨稳定判据等。
准确性
系统能够准确地跟踪输入的变化。
03
02
快速性
系统能够快速地响应输入的变化。
抗干扰性
系统能够抵抗外部干扰的影响，保 持稳定运行。
04
02
控制系统数学模型
控制系统微分方程
线性常微分方程的建立
根据系统物理规律和输入输 出关系，建立线性常微分方 程。
初始条件和边界条件
确定系统初始状态和边界条 件，以便求解微分方程。
自动控制原理教学大纲
自动控制原理教学大纲一、课程简介自动控制原理是现代工程领域中的重要基础课程，通过本课程的学习，学生将掌握控制系统的基本原理、模型建立方法、稳定性分析与设计技术等内容，为将来从事相关工程领域的研究和工作打下坚实的基础。
二、教学目标1. 理解控制系统的基本概念和重要原理；2. 学习控制系统的数学建模方法，掌握各类控制系统的数学模型；3. 掌握控制系统的稳定性分析方法与稳定性判据；4. 学习控制系统的设计方法，包括比例积分微分（PID）控制器设计等；5. 能够运用所学知识解决相关工程问题，具备进一步深造的基础。
三、教学内容1. 控制系统基本概念1.1 控制系统的定义和分类；1.2 控制系统的基本组成及功能；1.3 控制系统的基本结构和工作原理。
2. 控制系统数学建模2.1 连续时间系统的数学建模方法；2.2 离散时间系统的数学建模方法；2.3 线性时不变系统的数学模型建立。
3. 控制系统的稳定性分析3.1 稳定性的定义与判据；3.2 时域分析方法；3.3 频域分析方法。
4. 控制系统的设计方法4.1 比例控制（P控制）；4.2 积分控制（I控制）；4.3 微分控制（D控制）；4.4 PID控制器设计。
5. 控制系统的应用5.1 控制系统在电气、机械、航空等领域的应用；5.2 控制系统在自动化生产线、机器人控制等方面的应用。
四、教学方法1. 理论讲解：通过教师授课、课件演示等方式，给予学生理论知识的系统学习。
2. 实例分析：通过案例分析、仿真实验等方式，帮助学生理解理论知识在实际问题中的应用。
3. 课堂互动：鼓励学生积极参与课堂讨论、提问等活动，加深对知识的理解。
4. 实践操作：组织学生进行相关控制系统设计、仿真实验等实践操作，提高实际应用能力。
五、评估方式1. 平时表现：课堂参与度、作业完成情况等；2. 期中考试：主要考察基础知识的掌握情况；3. 期末考试：综合考察学生对整个课程知识的掌握情况；4. 实验报告：针对控制系统设计实验等实践环节的评估。
东南大学自动控制原理2013AC_chap1_p
Course
自动控制原理I Instructor: 李世华School of Automation
Southeast university
Any comments, please feel free to contact me (中心楼608, E-mail: lsh@, Tel.:83793785(o))
1.1 引言
第一个对反馈控制系
稳定性取决于线性化特征方程的根是否具有负实部。
博士论文《论运动稳定性的一般问题》
优点：设计简单，实现简单，成本低。
调压实例：假设系
Why？
调压实例：假设系统无惯性…
(3) 绝大多数控制系统都是反馈系统。
早期最典型的例子：1788年James Watt设计的蒸汽机系统(离心调节器
三、前馈(顺馈
大
1960年代－扰动补偿控制原理！
小，
…
控制系统的分类
定义：随动系统的任务是:保持被控制量
1.4 控制系统的分类。
东南大学自动控制原理第4章.
4.4 控制系统的根轨迹分析
2019年1月8日
EXIT
第4章第3页
1948年伊万斯提出求解闭环特征方程的根的图解方 法——根轨迹法。
考虑到开环零极点更易获取，在开环零、极点分布已
知的情况下，可绘制闭环极点随系统参数变化（如 放大系数）而在s平面上移动的轨迹（根轨迹）。 用途：① 对系统的性能进行分析； ② 确定系统应有的结构、参数；
s pn s zm
各开环极点至测试点向量长度之积 各开环零点至测试点向量长度之积
例：求上例中根轨迹上
s2 (0.5, j1) 点对应的Kg 。
解：
K g s2 p1 s2 p2 0.5 j 0 0.5 j 1 1.118 1.118 1.25
第4章第23页
2.终点：Kg →∞ ，等式右边=0 ①当
sz
i 1 n j 1
m
i
s zi (i 1, 2,
, m)
s p
j
1 ,n m Kg
成立，m条根轨迹终止于m 个开环零点处；
②由于n>m时，只有s→ ∞处
sm 1 方程左边 lim n lim n m 0 s s s s
GK ( s)
n
g
解：
m i 1 j 1
s( s 1)
s1 : (s zi ) ( s p j ) 0 (s1 p1 ) (s1 p2 )
s1 (s1 1) 135 90 225
不符合相角条件，
s1不在根轨迹上。
arccos ，阻尼角
K g ， ， ， %
2019年1月8日 EXIT 第4章第11页
自动控制原理 教学大纲
自动控制原理教学大纲自动控制原理教学大纲一、引言自动控制原理是现代工程领域中的重要学科，它研究如何利用各种控制方法和技术，使系统能够自动调节和控制其输出。
本文将探讨自动控制原理教学大纲的重要性以及如何设计一个全面且有效的教学大纲。
二、教学目标1. 了解自动控制原理的基本概念和原理2. 掌握自动控制系统的建模与分析方法3. 熟悉不同类型的控制器及其应用4. 能够设计和优化自动控制系统5. 培养学生的问题解决和创新能力三、教学内容1. 自动控制原理的基本概念- 控制系统的定义和组成- 反馈控制与前馈控制的区别- 开环控制与闭环控制的优缺点2. 自动控制系统的数学建模- 传递函数与状态空间模型的建立- 系统的稳定性分析- 频域分析方法3. 控制器的类型与设计- 比例-积分-微分（PID）控制器- 其他常见控制器的特点与应用- 控制器参数的调节与优化4. 系统的稳定性与性能指标- 稳定性判据与稳定裕度- 响应速度、稳态误差和抗干扰性能的评估- 性能指标的优化方法5. 系统的校正与补偿- 系统误差的校正方法- 前馈补偿与预测控制- 模型参考自适应控制6. 现代控制技术与应用- 状态反馈控制与输出反馈控制- 鲁棒控制与自适应控制- 智能控制与模糊控制四、教学方法1. 理论讲授：通过课堂讲解，向学生介绍自动控制原理的基本概念和理论知识。
2. 实例分析：结合实际案例，分析和解决自动控制系统中的问题，培养学生的问题解决能力。
3. 实验实践：通过实验操作，让学生亲自操控控制系统，加深对理论知识的理解和应用。
4. 课程设计：要求学生独立或小组完成一个自动控制系统的设计项目，培养学生的创新能力和团队合作精神。
五、教学评估1. 课堂小测验：定期进行课堂小测验，检查学生对理论知识的掌握情况。
2. 实验报告：要求学生撰写实验报告，评估他们在实验实践中的能力和理解程度。
3. 课程设计评估：对学生的课程设计项目进行评估，考察他们的创新能力和团队合作能力。
自动控制原理教学大纲
自动控制原理教学大纲
教务处
一、课程性质
《自动控制原理》是一门培养学生自动控制系统分析设计能力的主干技术基础课,主要讲授自动控制系统基本知识、基本理论和基本方法,在自动化专业培养计划中,它起到由基础理论课向专业课过渡的承上启下的作用。
自动控制技术是现代化技术中重要的方面,主要讲述现代自动控制技术的基本原理与结构模型,自动控制系统的分析方法与设计方法使学生具备自动化控制的基础理论知识以及实践能力。
二、课程目标
(一)掌握自动控制的定义、组成、基本控制方式、特点及基本
要求。
(二)掌握拉普拉斯变换的概念和数学方法及定位。
(三)掌握控制系统时域分析法。
(四)掌握线性系统的稳定性分析和劳斯稳定判据。
(五)掌握线性系统稳态误差计算。
(六)掌握线性系统频率响应、频率特性和矫正方法。
三、参考学时
168学时
四、课程内容
五、教学实施建议
(一)教师在理论课的讲授过程中,力求对内容高度熟练,做到深
入浅出地讲解,引导学生逐步理解课程的重点和难点,让学生
掌握基本概念、基本理论和基本技术。
总结起来,在教学中使
用的讨论式教学、推演式教学、项目教学法、实验法、引导
教学法、情境教学法、理论联系实际的教学方法都收到了较
好的效果。
(二)注重现代教育技术手段的应用,合理地运用现代信息等手
段,可以提高教学效率、加速学生创新能力的培养。
具体做法
有使用多媒体教学、利用网络资源、使用仿真平台如MATLAB
软件的仿真实验,可以充分利用MATLAB软件的方便特性,很
直观的看到实验结果,验证课堂上学过的理论知识,节省实验
时间。
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《自动控制原理》考试大纲 一、基本要求
了解自动控制系统的基本构成，理解自动控制的基本原理，熟悉并掌握线性定常控制系 统的数学描述、系统稳定性分析、动态和稳态性能分析以及控制系统的校正、综合方法。 二、考试范围 1．自动控制系统的基本构成和基本控制原理分析。 2．线性定常控制系统（含连续时间系统和离散时间系统）的输入输出描述（运动方程、传 递函数、频率特性函数）和状态空间描述以及机理建模方法。 3．线性定常系统（含连续时间系统和离散时间系统）稳定性的基本概念和常用分析方法（代 数判据、根轨迹法、频率特性法）。 4．线性定常控制系统（连续时间系统为主）的动态性能分析（二阶系统为主）和稳态性能 分析。 5．单输入单输出系统的常用校正方法（根轨迹法和频率特性法）。 6．线性定常控制系统（含连续时间系统和离散时输出系统的综合方法（极点配置、状态观测器设计和基于状态观测器的反馈控 制）。 三、题型（共 150 分） 1．选择题 2．填空题 3．简答题 4．计算题 四、主要参考书 1．田玉平主编，自动控制原理，电子工业出版社。 2．吴麒主编，自动控制原理，清华大学出版社。
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