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系统模型、分析与控制
第12次开课
开课时间: 2025年02月17日 ~ 2025年06月22日
学时安排: 3-5小时每周
进行至第9周,共18周 已有 263 人参加
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课程评价(48)
spContent=《系统模型、分析与控制》,又称为《控制理论基础》,是机械工程、热能动力工程等专业的一门重要技术基础课,是机械、能源动力类专业必修主干课。《系统模型、分析与控制》提供了一种将机械、流体、电气及其它物理系统抽象为传递函数或状态空间表达式等数学模型,并最终实现控制目标的一种通用方法。
《系统模型、分析与控制》,又称为《控制理论基础》,是机械工程、热能动力工程等专业的一门重要技术基础课,是机械、能源动力类专业必修主干课。《系统模型、分析与控制》提供了一种将机械、流体、电气及其它物理系统抽象为传递函数或状态空间表达式等数学模型,并最终实现控制目标的一种通用方法。
—— 课程团队
课程概述

《系统模型、分析与控制》提供了一种将机械、流体、电气及其它物理系统抽象为传递函数或状态空间表达式等数学模型,并最终实现控制目标的一种通用方法。通过分析控制系统时域、频域动力学特性,掌握控制系统分析与设计的频率响应法及状态空间法,学习利用控制仿真软件分析和设计控制系统,培养学生分析和设计自动控制系统的基本能力,为今后从事工程技术工作、科学研究以及开拓新技术领域,打下坚实的基础。

授课目标

本课程由物理系统建模、传递函数和状态空间模型、控制系统的时域和频域分析以及控制系统设计方法等内容组成,并包括数字控制系统设计的基本概念和基本设计方法。通过本课程教学,不仅使学生在动态系统建模、动力学特性分析及控制系统设计综合等方面树立正确的概念,同时培养学生对控制问题的科学抽象、逻辑思维以及实践能力。

具体课程目标如下:

(1)学习并掌握反馈控制系统的基本概念和基础知识。

(2)学习并掌握控制系统建模的传递函数和状态空间法。

(3)学习并掌握控制系统的时域和频域分析方法。

(4)学习并掌握控制系统的频率响应设计方法和状态空间设计方法。

(5)学习复杂控制系统实例的设计过程,学习MATLAB软件在控制系统设计中的应用,培养学生对控制问题的科学抽象、逻辑思维以及实践能力。

课程大纲

第一章 控制系统概述

1.1 控制系统概述

单元检测

第二章 拉普拉斯变换

2.1 拉普拉斯变换的定义、求解

2.2 拉普拉斯变换的重要性质

2.3 拉普拉斯反变换

2.4 拉普拉斯变换法解微分方程

单元检测

第三章 传递函数、方块图、信号流图基本概念

3.1 传递函数

3.2 方块图

3.3 信号流图

单元检测

第四章 动态系统的传递函数建模

4.1 机械系统建模

4.2 电气系统建模

4.3 电机系统建模

4.4 相似系统

4.5 运算放大器电路系统建模

单元检测

第五章 控制系统时域分析

5.1 非线性系统的线性化

5.2 一阶系统

5.3 二阶系统

5.4 瞬态响应指标和高阶系统

5.5 稳定性定义

5.6 稳定性代数判据

5.7 稳态误差

单元检测

第六章 控制系统频域特性分析及其控制系统设计(一)

6.1 频率响应

6.2 极坐标图

6.3 Bode图基本概念

6.4 绘制Bode图及系统辨识

6.5 最小相位系统

第七章 控制系统频域特性分析及其控制系统设计(二)

7.1 稳定性裕量

7.2 稳定性频域判据

单元检测

第八章 控制系统设计

8.1 超前校正

8.2 滞后校正

8.3 滞后超前校正

8.4 PID控制器

单元检测

第九章 状态空间基本概念及动态系统建模

9.1 状态空间概念及图形化描述

9.2 状态空间标准型

9.3 状态方程的解

9.4 能控性和能观性

9.5 状态反馈

9.6 状态观测器

单元检测

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预备知识

高等数学、大学物理、设计与制造、电子电工

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

教材(中文):现代控制工程,第5版,Katsuhiko Ogata著,卢伯英,于海勋等译,电子工业出版社,2012


参考书:

1.  System Dynamics, 4thedition, Katsuhiko Ogata, Prentice Hall, 2002.

2.  Modern Control Systems, 11th edition, Richard C. Dorf, Robert H. Bishop, Prentice Hall, 2002.

3.  现代控制工程,第4版,Katsuhiko Ogata著,卢伯英,于海勋等译,电子工业出版社,2003.

4.  王显正,莫锦秋,王旭永,控制理论基础(第二版)。科学出版社,2007。

5.  计算机原理与应用,张晋格编著,电子工业出版社,1995.



上海交通大学
1 位授课老师
张伟军

张伟军

副教授

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