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期末不挂科
自动控制原理(二)
第17次开课
开课时间: 2025年02月17日 ~ 2025年06月08日
学时安排: 3-5小时每周
进行至第7周,共16周 已有 188 人参加
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课程评价(1409)
spContent=想知道如何控制巡航导弹精确命中千里之外的目标、无人机如何进行控制、无人化智能工厂如何控制机床实现精密加工吗?除了百多年前的经典控制之外,自动控制又有哪些先进的概念和方法吗? “自动控制原理(二)”将进一步告诉您有哪些先进的控制技术可以实现自动控制,达到预定目标。本课程主要介绍线性离散系统的分析与设计、非线性系统的概念和分析,以及现代控制理论的基础知识。
想知道如何控制巡航导弹精确命中千里之外的目标、无人机如何进行控制、无人化智能工厂如何控制机床实现精密加工吗?除了百多年前的经典控制之外,自动控制又有哪些先进的概念和方法吗? “自动控制原理(二)”将进一步告诉您有哪些先进的控制技术可以实现自动控制,达到预定目标。本课程主要介绍线性离散系统的分析与设计、非线性系统的概念和分析,以及现代控制理论的基础知识。
—— 课程团队
课程概述

“自动控制原理(二)”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。按照教育部普通高等学校本科专业设置(2012版),“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。

本课程是在学习线性定常连续系统的基础理论和基本方法的基础上,进一步介绍线性离散系统、非线性系统及线性定常连续系统的状态空间分析与综合(现代控制理论)等内容。通过课程教学达到以下目标:

1)使学生掌握线性离散系统和非线性系统分析和设计中的基本概念、理论和方法。进一步巩固对经典理论的理解,并将经典理论的基本理论和方法应用于线性离散系统和非线性系统的分析和设计;

2)帮助学生掌握线性定常连续系统的状态空间分析与综合,使学生对现代控制理论的基本概念、理论和方法有一定了解,为学习现代控制理论打下必要的基础;

3)使学生了解控制理论在现代科学技术中的重要地位和作用,培养学生利用控制理论的观点与方法分析、解决实际问题的能力,全面提高学生分析与解决实际问题的能力和综合素质。 

授课目标
  1. 掌握控制理论的基本概念、原理和方法。能对自动控制相关问题进行推演和分析,具备对工程控制系统建模的能力;
  2. 掌握线性离散系统和非线性系统的分析与设计方法。掌握系统的稳定性,动态性能和稳态性能的分析方法;具备对工程控制系统进行性能分析的能力;
  3. 掌握状态空间分析和设计方法,能识别和判断工程控制问题的关键环节和参数,能够运用现代控制理论方法对工程控制问题进行分析和设计;
  4. 基于课程所学知识与方法,能对工程控制系统进行综合分析与研究;能通过文献研究或相关方法,分析自动控制系统的设计方案;能够通过建模仿真进行特定环节的参数计算,并能结合控制理论和计算机科学的发展设计控制软件,具备对控制系统进行设计与校正的能力。
课程大纲
线性离散控制系统
课时目标:1.掌握线性离散系统和非线性系统分析和设计中的基本概念、理论和方法;2.掌握线性离散系统的数学模型; 3.掌握线性离散系统的性能分析:稳定性、稳态性能、瞬态性能;4. 学习数字控制器的设计。
7.01线性离散系统的基本概念
7.02采样过程与采样定理
7.03 Z变换与Z反变换
7.04线性离散系统的数学模型-差分方程
7.05线性离散系统的数学模型-脉冲传递函数
7.06线性离散系统的性能分析-稳定性
7.07线性离散系统的性能分析-瞬态响应和稳态误差
7.08数字控制器的设计
第七章单元测试
非线性系统理论
课时目标:1. 掌握非线性系统分析和设计中的基本概念、理论和方法;2. 理解非线性系统的特点及其与线性系统的差异;3. 掌握描述函数法;4. 掌握相平面法。
8.01 非线性系统的特征与研究方法
8.02 典型非线性特性数学描述对系统运动的影响
8.03 描述函数的概念
8.04 典型非线性描述函数的求取
8.05 用描述函数法分析非线性系统
8.06 相轨迹及其绘制方法
8.07 奇点与极限环
8.08 用相平面法分析非线性系统
第八章单元测试
状态空间分析与综合
课时目标:1.了解现代控制理论的基本概念、理论和方法,理解现代控制理论与经典控制理论的主要区别;2. 掌握状态空间模型及各类模型间的转换;3. 掌握线性定常系统状态空间方程的解;4. 掌握稳定性分析方法、可观可控性;5. 学习反馈控制器的设计。
9.01 状态空间的基本概念
9.02 线性系统状态空间表达式的建立
9.03 状态空间模型与传递函数
9.04 状态空间模型的线性变换
9.05 线性定常系统状态方程的解
9.06 离散系统的状态空间模型
9.07 李亚普若夫稳定性
9.08 线性定常系统的可控与可观测性
9.09 线性定常系统的状态反馈
9.10 极点配置
9.11 状态观测器
9.12 系统的设计与应用
第九章 单元测试
展开全部
预备知识

线性代数,微分方程和差分方程,复变函数,经典控制理论

参考资料

1.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

2.胡寿松主编,自动控制原理(第6版),科学出版社,2013

3.王敏主编,自动控制原理试题精选题解,华中科技大学出版社,2002

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

5.王艳秋,德湘轶,金亚玲,刘寅生编著,自动控制理论题库与详解,清华大学出版社,北京交通大学出版社,2013

                                 教学日历

知识点

视频时长

单元测验

第1周

第7章 线性离散控制系统

7.01线性离散系统的基本概念 

3'46''

第6周周一 8:00前完成

7.02采样过程与采样定理

7'12''

7.03 Z变换与Z反变换

8'47''

7.04线性离散系统的数学模型-差分方程

5'05''

第2周

第7章 线性离散控制系统

7.05线性离散系统的数学模型-脉冲传递函数

6'58''

7.06线性离散系统的性能分析-稳定性

5'53''

 

7.07线性离散系统的性能分析-瞬态响应和稳态误差

5'31''

 

第3周

第7章 线性离散控制系统

7.08数字控制器的设计

 

10'00''

 

第8章   非线性系统理论

8.01 非线性系统的特征与研究方法

12'11''

8.02 典型非线性特性数学描述对系统运动的影响

6'02''

第4周

第8章   非线性系统理论

8.03 描述函数的概念

5'12''

8周周一8:00前完成

 

8.04 典型非线性描述函数的求取

6'24''

8.05  用描述函数法分析非线性系统

11'12''

第5周

第8章   非线性系统理论

8.06  相轨迹及其绘制方法

5'01''

8.07  奇点与极限环

6'54''

8.08 用相平面法分析非线性系统

8'56''

第6周

第9章   状态空间分析与综合

9.01 状态空间的基本概念

15'25''

 

 

 

 

 

 

第13周周一8:00前完成

 

9.02 线性系统状态空间表达式的建立

16'24''

第7周

第9章   状态空间分析与综合

9.03 状态空间模型与传递函数

16'59

9.04 状态空间模型的线性变换

24'29''

第8周

第9章   状态空间分析与综合

9.05 线性定常系统状态方程的解

13'53''

9.06 离散系统的状态空间模型

12'14''

第9周

第9章   状态空间分析与综合

9.07 李亚普若夫稳定性

11'13''

9.08 线性定常系统的可控与可观测性

15'00''

9.09 线性定常系统的状态反馈

3'56''

第10周

第9章   状态空间分析与综合

9.10 极点配置

9'40''

9.11 状态观测器

11'55''

9.12 系统的设计与应用

10'52''

 

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常见问题



课程重点:1. 离散、非线性系统的分析与设计;

          2. 系统的状态空间理论和方法。

课程难点:1. 控制系统的分析方法与设计方法的综合应用;

          2. 现代控制理论的分析和极点配置等设计方法的综合应用

          


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樊慧津

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黄剑

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