spContent=反馈是生命的核心特征，反馈过程控制着我们如何成长、如何应对压力和挑战，并调节着体温和血压等身体参数。反馈机制在各种层次上起着作用，本课程阐述了物理系统中反馈控制的基本原理和设计方法。
反馈是生命的核心特征，反馈过程控制着我们如何成长、如何应对压力和挑战，并调节着体温和血压等身体参数。反馈机制在各种层次上起着作用，本课程阐述了物理系统中反馈控制的基本原理和设计方法。
—— 课程团队
课程概述
自动控制原理为控制系统提供了数学模型的建立、性能分析和系统设计的基本方法。主要内容包括单变量线性定常连续系统的微分方程、传递函数和信号流图等数学模型的建立；系统稳定性、动态性能、稳态性能的时域分析；频域法和根轨迹法；系统串联校正的设计方法。通过本课程的学习，使学生掌握控制器参数对系统性能的影响以及反馈控制系统的分析和设计方法。
授课目标
通过本课程的学习，使学生掌握控制系统分析和综合基本方法，具备控制系统分析和设计的基本技能。
课程大纲
自动控制的一般概念
课时目标：掌握控制系统的组成和基本结构，熟悉各组成部分在控制系统中的作用；掌握开环控制与闭环控制的基本特点；了解各种类型的控制系统的特点；
自动控制系统的定义和构成；控制方式及系统分类；对控制系统的基本要求。
控制系统的数学模型
课时目标：掌握传递函数的定义、性质和求取方法；掌握梅森增益公式及其应用。
2.1 时域数学模型：高阶微分方程及其求解。
2.2 复数域数学模型：传递函数的定义、性质及典型环节的传递函数；
2.3 信号流图：信号流图的组成、绘制及梅森增益公式；输入量及扰动量作用下的传递函数、误差传递函数。
线性系统的时域分析法
课时目标：掌握一阶和二阶系统的数学模型及单位阶跃响应的形式；掌握二阶系统欠阻尼情况下的性能指标计算；掌握分析系统稳定性的方法；掌握分析系统稳态性能的方法及改善系统稳态性能的措施。
3.1 时域性能指标和一阶系统时域分析：指标定义和典型一阶系统动态性能 ；
3.2 二阶系统的时域分析：典型二阶系统的数学模型、阶跃响应；欠阻尼二阶系统的动态性能指标；
3.3 线性系统的稳定性分析：稳定的充分必要条件、代数稳定判据；
3.4 线性系统的稳态误差计算：误差和稳态误差定义、系统类型、稳态误差分析与静态误差系数。
线性系统的根轨迹法
课时目标：掌握手工绘制常规根轨迹方法；掌握根轨迹分析系统稳定性、动态性能和稳态性能的方法。
4.1 根轨迹基本概念：幅值条件和相角条件；
4.2 根轨迹绘制法则上：典型的零、极点分布及其相应的根轨迹；
4.2 根轨迹绘制法则下
4.3 系统性能的分析：稳定性分析、增加零、极点对根轨迹的影响。
线性系统的频域分析法
课时目标：掌握频率特性的基本概念；掌握手工绘制简略Bode图和开环幅相曲线图；掌握奈奎斯特稳定判据在Bode图和开环幅相曲线图分析系统稳定性的方法；掌握幅值裕量及相角裕量的计算。
5.1 频率特性
5.2 开环典型环节分解和特性曲线绘制：典型环节的开环幅相曲线图；典型环节的Bode图。
5.3 开环频率特性曲线的绘制：绘制的一般步骤；
5.4 频率域稳定判据：奈奎斯特稳定判据及其应用；
5.5 稳定裕度：幅值裕量及相角裕量。
线性系统的校正法
课时目标：掌握超前、滞后网络的基本特性。掌握利用Bode图设计超前、滞后网络的方法。掌握PID控制器对系统性能的影响。
6.1 系统的设计与校正问题：PID控制器；相应控制法则对系统性能的影响。
6.2 常用校正装置及其特性：超前和滞后网络的特性；
6.3 串联校正：超前和滞后校正设计；
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预备知识
参考资料
[1]胡寿松, 姜斌, 张绍杰. 自动控制原理（第八版）, 科学出版社, 2023.
[2] Katsuhiko Ogata, 现代控制工程. 第五版. 卢伯英, 佟明安. 北京: 电子工业出版社, 2017.
[3] Richard C. Dorf. 现代控制系统[M]. 第十四版. 谢红卫. 北京: 人民邮电出版社, 2023.
