自动控制原理2016年秋_华中科技大学

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SPOC学校专有课程

自动控制原理2016年秋

第1次开课

开课时间： 2016年08月29日 ~ 2016年12月30日

学时安排： 3-5

当前开课已结束已有 123 人参加

立即自学

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spContent=想知道如何控制巡航导弹精确命中千里之外的目标、无人化智能工厂如何控制机床实现精密加工吗？“自动控制原理”将告诉你系统是如何实现自动控制，达到预定目标的。本课程介绍自动控制系统的基本原理和基本要求、动态建模、常用分析和设计方法。一旦你掌握了这些方法，“系统”将在你的“控制”之中。

想知道如何控制巡航导弹精确命中千里之外的目标、无人化智能工厂如何控制机床实现精密加工吗？“自动控制原理”将告诉你系统是如何实现自动控制，达到预定目标的。本课程介绍自动控制系统的基本原理和基本要求、动态建模、常用分析和设计方法。一旦你掌握了这些方法，“系统”将在你的“控制”之中。

—— 课程团队

课程概述

“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。

授课目标

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。

成绩要求

合格证书：课程总成绩60分至89分；

优秀证书：课程总成绩90分至100分。

课程大纲

第一章绪论（2学时）

1-1 自动控制系统的基本结构及工作原理
1-2 自动控制系统的类型及本质特征
1-3 自动控制系统的基本要求
1-4 自动控制的发展历史

　第二章自动控制系统的数学模型（12学时）

2-1 典型物理系统的时域模型微分方程的列写及计算
2-2 复域模型传递函数的列写及计算
2-3 非线性模型的线性化方法
2-4 结构图和信号流图的变换与化简
2-5 开环传递函数与闭环传递函数

　第三章自动控制系统的时域分析（16学时）

3-1 时域分析的典型信号及时域性能指标介绍
3-2 线性定常系统动态性能分析
3-3 线性定常系统稳定性分析
3-4 线性定常系统稳态性能分析

　第四章根轨迹法（10学时）

4-1 根轨迹的基本特性和相关概念
4-2 根轨迹的绘制法则
4-3 广义根轨迹的绘制法则
4-4 线性系统的根轨迹分析

　第五章频域分析（14学时）

5-1 频率特性的基本概念
5-2 开环系统频率特性的图形绘制方法
5-3 奈奎斯特稳定性判据
5-4 控制系统相对稳定性
5-5 闭环系统频率特性及其和系统暂态特性的关系

　第六章线性系统的校正方法（10学时）

6-1 校正和综合的概念

6-2 常用校正装置及其特性
6-3 串联校正的设计思想和校正步骤
6-4 反馈校正的设计思想和校正步骤

周	章	知识点	视频时长	单元测验

第1周	第1章绪论	1.1 自动控制系统工作原理	12'01	第3周周1 10:00前完成
		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''
	第2章自动控制系统的数学模型	2.1 数学模型的引出	8'0	第6周周1 10:00前完成
		2.2 微分方程模型的建立	17:46
第2周	第2章自动控制系统的数学模型	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
第3周	第2章自动控制系统的数学模型	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
第4周	第2章自动控制系统的数学模型	2.9 信号流图	19:06
		2.10 梅逊公式	17:09	第10周周1 10:00前完成
	第3章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
第5周	第3章自动控制系统的时域分析	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''
第6周	第3章自动控制系统的时域分析	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''
第7周	第3章自动控制系统的时域分析	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''
第8周	第3章自动控制系统的时域分析	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''
	第4章根轨迹	4.1 根轨迹的基本概念	11'49	第12周周1 10:00前完成
		4.2 普通根轨迹法的绘制(1)	13'36
第9周	第4章根轨迹	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
第10周	第4章根轨迹	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
第11周	第5章频域分析	5.1 频率特性的基本概念	7'59	第16周周1 10:00前完成
		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
第12周	第5章频域分析	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
第13周	第5章频域分析	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
第14周	第5章频域分析	5.8 闭环频域特性及时域频域指标	15'02
	第6章线性系统的校正方法	6.1 综合与校正的基本概念	10'53	结业考试第18周三进行
第15周	第6章线性系统的校正方法	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
第16周	第6章线性系统的校正方法	6.5 期望频率特性法校正	18'37
		6.6 反馈校正	11'19