本课程为机电大类专业基础平台内的专业主干课程。课程的内容范围是以单输入单输出系统理论为主的古典控制理论,包括自动控制系统的基本概念、系统的分析和设计方法。具体内容分为三部分,即:
(1)自动控制系统的基本概念和数学模型;
(2)系统的分析和评价;
(3)系统的校正及综合。
熟悉和理解自动控制系统的基本概念是学好课程的基础,建立系统数学模型是对系统进行分析及设计的主要依据。系统分析主要围绕三项性能指标展开,即稳定性、稳态性能指标及暂态性能指标。分析方法有时域分析、根轨迹法及频率法。系统设计需要理解控制系统校正的概念,掌握串联校正、并联校正和前馈校正等补偿方法。
授课的目标是:培养学生构造和分析系统模型的能力。具体为:1)熟悉和理解自动控制系统的基本概念;2)学会建立控制系统的数学模型;3)掌握控制系统的分析方法;4)理解控制系统校正的概念和基本方法。
第1章 自动控制系统的基本概念
1.1自动控制理论概述
1.2控制系统的分类
1.3闭环控制系统的组成与基本环节
1.4自动控制系统的性能指标
自动控制系统的基本概念-单元测试
第2章 自动控制系统数学模型
2.1数学模型的基本概念与举例
2.2微分方程模型的建立
2.3拉氏变换的概念与常用公式
2.4传递函数的建立方法
2.5控制系统动态结构图的绘制与等效变换
自动控制系统数学模型-单元测试
第3章 自动控制系统时域分析
3.1自动控制系统的时域指标
3.2一阶系统的阶跃响应
3.3.1二阶系统的阶跃响应
3.3.2零极点对二阶系统暂态性能的影响
3.4高阶系统的响应
3.5.1控制系统的代数稳定性判据1
3.5.2控制系统的代数稳定性判据2
3.6.1扰动稳态误差
3.6.2给定稳态误差
自动控制系统时域分析-单元测试
第4章 根轨迹法
4.1根轨迹的基本概念
4.2根轨迹方程
4.3根轨迹条件
4.4绘制根轨迹的基本法则(Ⅰ)
4.5绘制根轨迹的基本法则(Ⅱ)
4.6绘制根轨迹的基本法则(Ⅲ)
4.7二阶系统根轨迹的绘制
4.9基于根轨迹的系统分析
4.10附加开环零极点对根轨迹的影响
4.8三阶系统根轨迹的绘制
根轨迹法-单元测试
第5章 频率法
5.1频率特性的基本概念
5.2频率特性的表示方法
5.3比例环节的频率特性
5.4惯性环节的频率特性
5.5积分环节的频率特性
5.6微分环节的频率特性
5.7一阶微分环节的频率特性
5.8振荡环节的频率特性
5.9时滞环节和最小相位系统
5.10系统开环幅相频率特性
5.11系统开环对数频率特性
5.12控制系统稳定性裕量
5.13频率法稳定性分析
5.14暂态特性与频率特性关系
频率法-单元测试
第6章 控制系统的校正及综合
6.1控制系统校正的概念与过程
6.2串联超前校正
6.3串联超前校正例题
6.4串联滞后校正
6.5串联滞后校正例题
微积分、电路基础等。
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自动控制原理(第2版),ISBN:9787302347439,王建辉,顾树生. 清华大学出版社,2014
自动控制原理(第七版),ISBN:9787030572912,胡寿松.科学出版社,2019