“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:
知识目标:能够利用控制理论知识,对复杂系统建模,分析并设计满足“稳”、“准”、“快”性能指标要求的系统。
能力目标:能够应用工程技术基础知识和自动化专业知识,识别、表达、分析自动化领域的复杂工程问题。
思维目标:学生具备创新精神和关注前沿的思维习惯,具有自主获取专业知识的愿望和能力;学生的爱国意识和奉献意识增强,同时内外兼修,迎接不断变化的社会挑战。
根据我校坚持拓展轻工特色,精心培养行业中坚的办学定位,自动化专业充分贯彻“知行合一”人才培养模式,努力培养地方和行业特色鲜明的应用型人才。《自动控制原理》作为面向我校自动化等应用型专业的专业基础课,以新工科培养要求为依据,课程目标为:
知识目标:能够利用控制理论知识,对复杂系统建模,分析并设计满足“稳”、“准”、“快”性能指标要求的系统。
能力目标:能够应用工程技术基础知识和自动化专业知识,识别、表达、分析自动化领域的复杂工程问题。
思维目标:学生具备创新精神和关注前沿的思维习惯,具有自主获取专业知识的愿望和能力;学生的爱国意识和奉献意识增强,同时内外兼修,迎接不断变化的社会挑战。
一、课程考核办法
本门课为线上线下混合式教学,采用过程性考核方式,其中线上考核部分占50%,包括:线上视频学习、固定作业(习题)、个性化作业(单元检测)、讨论。线下考核部分占50%,包括两次线下阶段性考试。各部分内容与要求如下表:
| 考核方式 | 分数占比 | 考核内容与方法 |
线上考核部分 | 线上视频学习 | 10% | 线上视频观看和学习情况 |
固定作业(习题) | 15% | 教师通过大学幕课课程学习平台发布习题,要求学生独立完成后提交系统。 | |
个性化作业(单元检测) | 20% | 每章内容学习结束后,针对所学章节进行考核,由题库生成,每人次都不一样。 | |
线上讨论与设计 | 5% | 线上互动学习讨论情况 | |
线下考核部分 | 阶段考试1 | 25% | 第一章到第三章或第四章 |
阶段考试2 | 25% | 第四章或第五章到第六章 |
根据教学中的实际情况,考核环节中的内容及各项占比可视具体情况进行适当调整。
注:如因特殊情况需要申请阶段考试1、阶段考试2缓考的同学,将参加下学期开学重修对应部分的考试,成绩按照相应比例计入最终总成绩。参与重修考试的同学按照卷面成绩给定成绩。
二、考核方式评分标准
本门课考内容共六项:线上视频学习10分,固定作业(习题)15分,个性化作业(单元检测)20分,线上讨论5分,阶段测验1 25分,阶段测验2 25分。各部分具体评分方法和标准见下表:
考核方式(分数) | 成绩评定标准 |
线上视频学习(10) | 按观看时长评定成绩,达到650分钟,可得10分。观看时长未达到650分钟的,按相应比例计算分数。 |
固定作业(习题)(15) | 学生根据教师发布的答案及评分标准开展作业互评。得到一个作业基础分,为促进学生学习、加深学生理解习题内容,没参加互评的同学作业成绩将被相应扣减。参加互评次数不满5次的,固定作业成绩为基础分的75%,一次都不参加互评的,固定作业成绩为基础分的50%。 |
个性化作业(单元检测)(20) | 由幕课平台习题库自动生成单元检测内容,题型以选择和填空为主,每人次内容都不一样,学生提交后,系统自动进行评判。学生最多可参加3次测验,取成绩最高一次作为该单元成绩。 |
线上讨论(5) | 根据讨论区学生留言数及发帖数等由系统自动进行评分 |
阶段测验1(25) | 按学校考试标准,详见阶段测验1参考答案及评分标准 |
阶段测验2(25) | 按学校考试标准,详见阶段测验2参考答案及评分标准 |
第1周 模块一“准” 第一章 绪论
1.1 什么是自动控制系统
1.2 自动控制系统的分类
1.3 自动控制系统的基本要求
1.4 自动控制的发展史
第1周 模块一“准” 第一部分 精准的数学模型
2.1 数学模型的引出
2.2 微分方程模型
第2-3周 模块一“准” 第一部分 精准的数学模型2
2.3 非线性微分方程的线性化
2.4 控制系统的传递函数
2.5 典型环节的传递函数
2.6 结构图的绘制
5.1 频率特性的基本概念
作业2-2
作业2-1
第4周 模块一“准” 第二部分 标准的图解表示
5.2 幅相频率特性曲线的绘制(一)
5.2 幅相频率特性曲线的绘制(二)
5.3 对数频率特性曲线的绘制(一)
5.3 对数频率特性曲线的绘制(二)
作业2-3
第5周 模块二“快” 第一部分 关系确定的快
2.7 结构图等效变换准则
2.8 结构图等效变换的应用
2.9 信号流图
2.10 梅逊公式
作业2-4
第6-7周 模块二“快” 第一部分 关系确定的快
3.1 线性系统时间响应的性能指标
3.2 一阶系统的时域分析
3.3 二阶系统的时域分析
3.4 欠阻尼二阶系统的动态性能分析
3.5 二阶系统性能的改善
作业3-1
第8-9周 模块二“快” 第二部分 响应分析的快
3.6 高阶系统的时域分析
4.1 根轨迹法的基本概念
4.2 普通根轨迹的绘制1
4.2 普通根轨迹的绘制2
4.2 普通根轨迹的绘制3
4.2 普通根轨迹的绘制4
4.3 正反馈根轨迹的绘制
4.4 参数根轨迹的绘制
作业3-2
第10-11周 模块三“稳” 第一部分 这样才算稳
3.7 线性系统的稳定性
3.8 稳定性的赫尔维茨判据
3.9 劳斯判据
3.10 稳态误差的定义域求取
3.11 稳态误差的减小与消除
5.4 奈奎斯特稳定判据
作业3-3
第12周 模块三“稳” 第二部分 究竟有多稳
4.5 基于根轨迹法的系统分析
5.5 控制系统的相对稳定性
作业5
第13周 模块三“稳” 第三部分 给我一个稳
6.1 综合与校正的基本概念
6.2 常用校正装置及其特性
6.3 串联校正
6.4 串联校正实例分析
第1次个性化作业
通知
测验1
第2次个性化作业
第二次个性化作业通知
第2章总测试
第3次个性化作业
第3章总测试
第3章总测试
第4次个性化作业
测试
第四章根轨迹法总测试
第5次个性化作业
公告
第五章频域分析总测试
微分方程,线性代数,复变函数,电路理论
1.刘振全主编,自动控制原理,高等学校应用型本科"十三五"规划教材, 西安电子科技大学出版社,2017
2.胡寿松主编,自动控制原理(第6版),科学出版社,2013
3.王敏主编,自动控制原理试题精选题解,华中科技大学出版社,2002
4.Richard C .Dorf, Robert. H. Bishop,现代控制系统(第十二版),电子工业出版社,2015
5.王艳秋,德湘轶,金亚玲,刘寅生编著,自动控制理论题库与详解,清华大学出版社,北京交通大学出版社,2013
课程重点:控制系统分析、校正与综合、系统设计的理论和方法。
课程难点:控制系统的各种分析方法与设计方法的综合应用。