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教学内容

教学目标

第1章 自动控制概论

自动控制的基本概念

自动控制理论的发展简史

自动控制系统的组成及控制方式

自动控制系统的分类

控制系统性能的基本要求

1.基于课程大纲，讲授本课程所支撑的毕业要求内涵，课程目标内涵及对毕业要求的支撑关系；达成课程目标的教学方式、考核方式；课程学习与课程目标达成的关系，引导学生明确学习目标，掌握学习方法，达成学习效果。

2.了解自动控制理论的发展简史、现状及未来发展趋势。

3.掌握自动控制的基本概念、自动控制系统的结构、控制系统的分类。

4.能够熟练判断各类自动控制系统的控制方式，如开环控制、闭环控制和复合控制。

5.能够熟练分析系统的基本性能，如动态性能和稳态性能。

第2章 自动控制系统的数学模型

控制系统的时域数学模型；

控制系统的复数域数学模型；

控制系统的结构图；

控制系统的信号流图；

闭环系统的传递函数

1.掌握建立控制系统的微分方程、传递函数和绘制系统结构图的方法。

2.熟练分析各种典型环节的传递函数及其动态响应特性。

3.能够根据微分方程，利用拉普拉斯变换求解系统传递函数。

4.能够绘制系统的动态结构图和信号流图。

5.熟练掌握利用动态结构图等效变换求传递函数，或者根据梅森增益公式求解传递函数。

第3章 控制系统的时域分析

控制系统时间响应的性能指标；

一阶系统的几种典型响应分析；

二阶系统的欠阻尼和过阻尼状态分析和性能指标计算；

线性系统的稳定性分析；

线性系统的稳态误差计算方法

1.掌握几种典型输入型号，如单位阶跃信号、单位脉冲信号、单位斜坡信号和单位加速度信号。

2.能够熟练分析一阶系统的数学模型、时域响应，求解系统的性能指标。

3.掌握二阶系统数学模型、单位阶跃响应、性能指标及改善二阶系统性能的措施。

4.能够对控制系统的稳定性进行分析，掌握系统稳定的充分必要条件，熟练应用劳斯稳定判据判断系统稳定性。

5.能够分析并计算系统的稳态误差，掌握减小或消除稳态误差的方法。

第4章 控制系统的复数域分析

根轨迹的基本概念

根轨迹的基本特征及作图方法

利用根轨迹分析系统性能

1.熟练掌握常规根轨迹绘制规则和方法，并能够利用该方法分析自动控制系统的动态性能和稳态性能。

2.了解180度根轨迹及零度根轨迹的绘制规则。

第5章 控制系统的频域分析

频域特性的基本概念和几何表示方法；

典型环节的频率特性；

绘制开环频率特性和对数频率特性曲线；

频域稳定判据：奈奎斯特稳定判据、对数频率稳定判据；

系统的相对稳定性及稳定裕量：相位裕量和幅值裕量的定义和求取；

闭环系统的频域性能指标和时域性能指标的对应关系

1.熟练掌握各种典型环节的频率特性。

2.能够概略绘制系统的开环幅相曲线、对数频率特性曲线。

3.能够根据对数幅频特性曲线确定相应系统传递函数。

4.能够应用频域稳定判据判断闭环系统的稳定性。

5.熟练掌握计算系统的幅值裕度和相位裕度方法，并能够运用相位裕度判断系统稳定性。

第6章 线性系统的校正方法

系统校正的基本概念；

设计串联校正的一般方法；

控制系统校正装置的工程设计

1.熟练掌握PID控制规律及其特性。

2.掌握串联超前校正，串联滞后校正，串联滞后－超前校正的无源电路、特点和设计方法。

第7章 线性离散系统

采样控制系统的基本概念、数学基础；

采样控制系统的脉冲传递函数

离散系统的动态响应和动态性能指标；

采样控制系统稳定性分析；

采样控制系统的稳态误差及其求解

1.熟练掌握理解采样过程与采样定理。

2.了解Z变换及差分方程的求解，能够运用变换方法求解系统数学模型。

3.掌握绘制离散系统结构图的方法，并能够根据结构图化简求解离散系统的传递函数。

4.计算离散控制系统的动态性能指标，求解系统的稳态误差。