自动控制原理
自动控制原理
1万+ 人选课
更新日期:2025/06/16
开课时间2019/03/01 - 2019/06/14
课程周期15 周
开课状态已结课
每周学时-
课程简介

   《自动控制原理》课程是自动控制理论的基础,介绍自动控制理论的基本概念、自动控制系统的分析方法、设计方法的基础理论课程,是本科自动化专业的一门主干课程,是学习后续专业课的重要基础课。程全面地阐述了自动控制系统的基本理论和方法,线性定常系统的分析、设计和应用。本课程不仅具有很强的基础理论性,还具有较强的实践性,注重理论和实践的密切结合。因此,本课程对培养学生的基础理论和辩证思维能力起着非常重要的作用,又培养学生建立理论联系实际的科学观点和提高综合分析的能力。

本课程全面系统地介绍线性定常系统分析和设计方法。通过学习,重点在于掌握反馈控制系统的基本理论与基本方法,深入了解自动控制系统的基本原理和构成,掌握自动控制系统的   基本问题并能够根据生产实际的要求,具备较强的分析和设计自动控制系统的能力。主要包括以下三方面内容:控制系统数学模型描述方法详述数学模型作为理论研究的重要意义,着重对传递函数分析和基于结构图、信号流图的数学模型的简化方法进行详细讨论。三种系统分析方法有时域分析法,根轨迹法和频率分析法。时域分析法重点对系统的稳定性、快速性和准确性的分析方法进行讨论;根轨迹法介绍根轨迹作图的基本内容;频率分析法对频率法作图、分析的原理进行详细讨论,并给出幅值穿越频率、相位裕量等频域指标的分析计算方法。控制系统的校正方法主要介绍工程上常用的频率法校正,对反馈校正、复合校正也作了介绍,并给出各种校正装置的设计方法和性能指标的验算方法。

课程大纲

知识单元一 自动控制的一般概念 (6学时)

教学内容:

1-1自动控制的基本原理与方式;

1-2自动控制系统示例;

1-3自动控制系统的分类;

1-4对自动控制系统的基本要求。

教学要求:

本章要求学生初步了解本门课程的意义与作用;掌握自动控制、反馈、控制系统的构成等基本概念;了解如何由系统原理图形成系统的原理方块图及判别控制方式的方法。

重点:基本控制方式及特点、对自动控制系统性能的基本要求。

难点:建立元件方块图的方法、自动控制系统示例。

知识单元二 控制系统的数学模型(12学时)

教学内容:

2-1控制系统的时域数学模型

2-2控制系统的复数域数学模型;

2-3控制系统的结构图与信号流图。

教学要求:

本章要求学生掌握控制系统数学模型的建立、如何通过结构图信号流图求系统的传递函数

重点:结构如的等效化简、梅森增益公式。

难点:梅森增益公式。

知识单元三 线性系统的时域分析法(12学时)

3-1系统时间响应的性能指标

3-2一阶系统的时域响应分析;

3-3二阶系统的时域响应分析;

3-4高阶系统的时域响应分析

3-5线性系统的稳定性分析;

3-6线性系统的稳态误差计算。

教学要求:

本章要求学生掌握线性系统时域分析方法包括性能指标的定义与计算、稳定性的定义与判别

重点:二阶欠阻尼系统暂态性能的计算、劳斯判据、稳态误差计算。

难点:二阶欠阻尼系统暂态性能的分析,劳斯判据及其应用

知识单元四 线性系统的根轨迹法(8学时)

4-1根轨迹法的基本概念

4-2根轨迹绘制的基本原则;

4-3广义根轨迹;

4-4系统性能的分析;

教学要求:

本章要求学生掌握根轨迹的基本概念、根轨迹方程、根轨迹的幅值条件和相角条件、根轨迹绘制的基本法则、根轨迹与系统性能之间的关系。

重点:根轨迹的绘制、根轨迹与系统性能之间的关系。

难点:利用更轨迹分析系统的性能。

知识单元五 线性系统的频域分析法(16学时)

5-1频率特性

5-2典型环节与开环系统的频率特性;

5-3频率域稳定判据;

5-4稳定裕度;

5-5闭环系统的频域性能指标;

教学要求:

本章要求学生理解频率特性的基本概念,掌握奈奎斯特图和Bode图、典型环节的频率特性、开环奈氏曲线、系统开环Bode图、奈氏稳定判据、稳定裕度的计算。

重点:福相频率特性图、Bode图、奈氏稳定判据、相角裕度计算。

难点:Bode图、奈氏稳定判据

知识单元六 线性系统的校正方法(10学时)

6-1系统设计与校正问题

6-2常用的校正装置及其特性;

6-3串联校正;

教学要求:

本章要求学生理解控制系统校正的基本概念和原理、常用的校正装置,掌握串联超前、滞后校正装置的特点和校正原理。

重点:串联超前、滞后校正装置的特点和校正原理

难点:串联超前、滞后校正装置的特点和校正原理