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26考研数学通关实战
自动控制原理及案例分析
第1次开课
开课时间: 2018年12月17日 ~ 2019年04月22日
学时安排: 1-2小时每周
当前开课已结束 已有 3467 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
课程详情
课程评价(2)
spContent=本课程内容是分析和设计自动控制系统的核心,是后续专业课程的基础,且其包含的控制论思想和方法具有普遍适用性。同时,本课程具有很强的实践性和工程应用需求。 相较于同类课程,本课程有以下特点: (1)基于Python开发的浸入式交互探索平台。从第三期开始,我们自主建设了该平台。学习者可通过简单修改参数,实时观察系统响应变化,体会控制器设计差异。其轻便易用,有效降低学习难度,帮助大家自主探究以理解课程原理。 (2)基于信息技术的案例式、反转式教学。结合信息技术对知识点进行分解和展示,并对重点和难点,采用反转式教学架构,先提问或案例分析、后讨论学习,强化对关键知识的体验和获得感,提高知识应用的水平。 (3)竞争式互助式教学。从第二期起,本课程设置优秀讨论课自主票选环节,学生以小组形式讨论学习,并票选出优秀作品,增强竞争性和趣味性。并建立以学生为主导的“提问-回复-焦点-研讨”机制,进行线上线下混合式教学。
本课程内容是分析和设计自动控制系统的核心,是后续专业课程的基础,且其包含的控制论思想和方法具有普遍适用性。同时,本课程具有很强的实践性和工程应用需求。 相较于同类课程,本课程有以下特点: (1)基于Python开发的浸入式交互探索平台。从第三期开始,我们自主建设了该平台。学习者可通过简单修改参数,实时观察系统响应变化,体会控制器设计差异。其轻便易用,有效降低学习难度,帮助大家自主探究以理解课程原理。 (2)基于信息技术的案例式、反转式教学。结合信息技术对知识点进行分解和展示,并对重点和难点,采用反转式教学架构,先提问或案例分析、后讨论学习,强化对关键知识的体验和获得感,提高知识应用的水平。 (3)竞争式互助式教学。从第二期起,本课程设置优秀讨论课自主票选环节,学生以小组形式讨论学习,并票选出优秀作品,增强竞争性和趣味性。并建立以学生为主导的“提问-回复-焦点-研讨”机制,进行线上线下混合式教学。
—— 课程团队
课程概述

自动控制原理是控制类学科有关专业的核心课程,它是讨论各类自动控制系统共性问题的一门技术科学。本课程依托我专业所编著国家级规划教材《自动控制原理》(高等教育出版社,第二版)为基础,精讲自动控制原理的基本概念、理论和方法,结合实验、竞赛及科研内容,通过案例分析进一步将控制理论进行拓展和综合。本课程适用于本科教学、竞赛科研使用,既可为学生课程学习提供进一步的帮助,加深和提高同学们对课程理论知识的理解;同时,又可帮助大家在竞赛、科研以及面试时增强对自动控制系统的整体分析和设计能力,亦是工程技术人员自学相关理论的好帮手。

本课程主讲团队包括多位经验丰富的老师,不同于传统的原理灌输-练习题的教学模式,本课程采用提问-原理-案例-讨论的反转式教学架构。为了保持学习者的注意力,知识点的讲解尽量从提出问题入手,接着融入十分精简的原理讲解,引导大家一步步解决问题,从而达到提高学习者对原理的理解和实践应用能力。我们希望通过本课程的学习,学习者能够真正理解自己在学什么?学了有什么用?能解决什么样的问题?如何解决这些问题?原理与实践间是怎样的关系?

除了让学习者掌握基本控制理论外,本课程旨在提高学习者解决实际问题的能力,课程中引入了包括速度反馈直流调速系统建模及仿真、双闭环直流调速系统设计及调试、RoboMaster机器人底盘控制以及平衡车控制等多个案例,并对各个案例进行了深入分析;还引入了我们基于Python自主开发的浸入式交互探索平台,包含系统模型转换、系统时域,频域分析、串联PID校正、非线性系统等多个功能模块,可方便学习者对课程原理进行自主探索和验证,辅助同学进行理解;此外本课程开设专题讨论课,并选择适宜的主题,让参与的同学按组讨论,并提交制作的PPT。由学习者自主票选,得票最高的几位可以留在精华区或置顶,供其他同学参考和学习。以此促进小组式和游戏式学习,并形成组间竞争,提高大家学习的挑战度和主动性。


授课目标

1. 引导学习者自主探究以掌握自动控制的理论基础;

2. 具备一定的控制系统定性分析、定量估算、系统校正和仿真的能力;

3. 为相关专业课学习和从事工程实践打下必要的基础。


课程大纲

1 课程介绍及绪论

知识点1 课程介绍

知识点2 绪论

1章课程作业

1章单元测验

2 控制系统的数学模型

知识点1 输入输出微分方程的建立与线性化

知识点2 传递函数

知识点3 结构图化简以及传递函数

2章课程作业

2章单元测试

3 线性控制系统时域分析

知识点1 线性控制系统的暂态响应特性

知识点2 控制系统的稳定性

知识点3 线性控制系统的稳态误差

3章单元测试

3章课程作业

4 根轨迹分析法

根轨迹的意义、绘制及分析方法

4章单元测试

4章课程作业

5 频域响应分析法

知识点1 频率特性与幅相频率特性的绘制

知识点2 典型环节的频率特性与伯德图的绘制

知识点3 Nyquist稳定判据

知识点4 控制系统的稳定裕量、暂态和稳态性能的分析

5章课程作业

5章单元测试

6 控制系统综合及案例分析(一)

知识点1 综合的概念以及希望开环频率特性的特点

知识点2 串联校正中的超前校正

知识点3 滞后校正、滞后超前校正以及PID简介

知识点4 速度反馈直流调速系统建模及仿真案例

知识点5 双闭环直流调速系统设计及调试案例

知识点6 RoboMaster机器人底盘控制案例

6章课程作业

6章单元测验

7 线性系统的结构分析

知识点1 状态空间表达式及其与传递函数间的关系

知识点2 状态空间表达式的解及可控可观性

7章课程作业

7章单元测验

8 控制系统综合及案例分析(二)

知识点1 状态反馈及观测器

知识点2 智能平衡车竞赛综合案例1

知识点3 智能平衡车竞赛综合案例2

知识点4 智能平衡车竞赛综合案例3

知识点5 智能平衡车竞赛综合案例4

8章课程作业

8章单元测验

9 离散控制系统

知识点1 线性离散控制系统及其与连续系统间的关系

9章课程作业

9章单元测验

10 非线性控制系统

知识点1 非线性系统的特点

知识点2 基于相平面的非线性系统分析

10章课程作业

10章单元测验


展开全部
预备知识

电路原理、线性代数、复变函数、信号与系统,电机拖动等相关知识


证书要求

1. 总分设置

单元测验占10%,单元作业占25%,讨论占20%,考试占45%

本课程按百分制计分,分为合格证书和优秀证书:1)合格证书要求:60-79分;2)优秀证书要求:80-100分。

2. 题型设置

单选题:每题2分,答对2分,答错0分;

多选题:每题3分,答对3分,答错0分;

判断题:每题2分,答对2分,答错0分; 

问答题/分析题/计算题:依具体情况设分。

3. 评分标准

1)作业互评最少需要完成5次;

2)互评完成度的奖惩计分规则为:

   a.未参与互评的学生将给予原所得分数的50%

   b.未完成互评的学生将给予原所得分数的80%

   c.全部完成互评的学生将给予原所得分数的100%

3)多次提交有效得分为最后一次的成绩。


参考资料

教材: 

《自动控制原理》第二版,黄家英,高教出版社,2010年;

参考书:

《现代控制系统》第13版,()Richard C. DorfRobert H. Bishop 著,谢红卫 等译,电子工业出版社,2018年;

《自动控制原理》第二版,程鹏,中国人民大学出版社,2014年。
《自动控制原理》第二版,吴麒,清华大学出版社,2015年。
《自动控制原理》 第七版,胡寿松,科学出版社,2019年。
《电机拖动自动控制系统-运动控制系统》第四版,阮毅和陈伯时,机械工业出版社,2017年。


四川大学
5 位授课老师
雒瑞森

雒瑞森

副教授

杨晓梅

杨晓梅

副教授

王建

王建

副教授

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