“自动控制原理”课程是自动化专业及相关专业的学科基础课程,是一门理论与实践并重,工程性、综合性、方法性、实践性很强的课程。
自动控制技术已经广泛地应用于各类工程学科以及各类非工程学科。“自动控制原理”课程是自动化类专业的核心课程,是电气类、电子信息类、计算机类、仪表类专业的重要课程。根据教育部发布的《普通高等学校本科专业目录(2012年)》,“自动控制原理”课程面向的相关专业包括自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、电子信息工程、计算机科学与技术等。
本课程主要介绍经典控制理论的基本内容,通过课程教学达到以下目标:
1)使学生掌握经典控制理论的基本概念,掌握在时域和频域中,对线性定常系统的稳定性、动态性能和稳态性能进行分析的方法。
2)使学生能理论联系实际,将抽象的数学模型与实际系统联系,根据性能指标的要求,合理地选择参数,对系统进行综合与校正。
3)使学生了解自动控制技术在社会发展中的作用及与其他学科的关系,了解自动控制学科的发展,为“自控原理(二)”和其他后续专业课程打下良好基础。
本课程2005年获湖北省精品课程,2017年被认定为国家精品在线开放课程,2020年作为支撑课程入选国家一流本科课程。
通过本课程学习,掌握自动控制系统的建模,分析和基本控制系统设计方法。
微分方程,线性代数,复变函数,电路理论
1. 王燕舞,张征,樊慧津,刘磊,自动控制原理——经典控制,高等教育出版社,2023.1
2. 王燕舞,刘骁康,丁李,池明,詹习生,自动控制原理学习辅导与习题解析—经典控制,华中科技大学出版社,2024.6
3. 王永骥, 王金城, 王敏主编,自动控制原理(第3版),普通高等教育"十一五"国家级规划教材, 化学工业出版社,2015
4. Richard C .Dorf, Robert. H. Bishop,现代控制系统(第十二版),电子工业出版社,2015
教学日历
绪论
1.1 自动控制系统工作原理12'01
1.2 自动控制系统分类8'28''
1.3 自动控制系统基本要求8'30''
1.4 自动控制发展历史9'36''
自动控制系统的数学模型
2.1 数学模型的引出12'
2.2 微分方程模型的建立17:46
2.3 非线性微分方程的线性化13:40
2.4 控制系统的传递函数20:10
2.5 典型环节及其传递函数9:16
2.6 结构图的绘制16:39
2.7 结构图等效变换准则13:24
2.8 结构图等效变换的应用18:51
2.9 信号流图19:06
2.10 梅逊公式17:09
自动控制系统的时域分析
3.01 线性系统时间响应的性能指标6'53''
3.02 一阶系统的时域分析11'04
3.03 二阶系统的时域分析9'13''
3.04 欠阻尼二阶系统的动态性能分析13'39''
3.05 二阶系统性能的改善10'57''
3.06 高阶系统的时域分析14'42''
3.07 线性系统的稳定性8'59''
3.08 稳定性的赫尔维茨判据8'11''
3.09 劳斯判据18'34''
3.10 稳态误差的定义域求取16'50''
3.11 稳态误差的减小与消除10'24''
根轨迹
4.1 根轨迹的基本概念 11'49
4.2 普通根轨迹的绘制1 13'36
4.3 普通根轨迹的绘制2 13'51
4.4 绘制根轨迹的基本规则12'12
4.5 绘制普通根轨迹法则小结15'29
4.6 正反馈根轨迹的绘制10'42
4.7 参数根轨迹的绘制11'40
4.8 基于根轨迹的系统分析12'06
频域分析
5.1 频率特性的基本概念7'59
5.2 幅相频率特性曲线的绘制(一)12'03
5.3 幅相频率特性曲线的绘制(二)16'42
5.4 对数频率特性曲线的绘制18'11
5.5 线性系统的开环对数频率特性曲线13'31
5.6 奈奎斯特稳定判据25'51
5.7 控制系统的相对稳定性9'36
5.8 闭环频域特性及时域频域指标15'02
线性系统的校正方法
6.1 综合与校正的基本概念10'53
6.2 常用校正装置及其特性17'25
6.3 串联校正19'43
6.4 串联校正实例分析13'56
6.5 期望频率特性法校正18'37
6.6 反馈校正11'19
课程重点:控制系统分析、校正与综合、系统设计的理论和方法。
课程难点:控制系统的各种分析方法与设计方法的综合应用。