《《自动控制理论》1课程教学大纲.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《自动控制理论》1课程教学大纲.docx（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、自动控制理论教学大纲课程英文名Automatic Control Theory课程代码01M0096学分3总学时48理论学时40实验/实践学时8课程类别学科基础课课程性质必修先修课程复变函数与积分变换、高等 数学适用专业机械电子工程开课学院机电工程学院注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位自动控制理论是机械电子工程专业的重要学科基础课程，教学目的是培养学生利用 所学数学、工程数学知识，分析和设计自动控制系统。通过课程学习，使学生理解自动控制 系统的基本概念，掌握自动控制系统建模的方法，熟练掌握系统性能指标的分析计算方法
2、, 理解自动控制系统校正概念，熟练使用根轨迹法和频率特性法分析与设计控制系统。为今后 深入学习现代控制理论、最优控制理论、线性控制系统、非线性控制系统、系统辨识等课程 奠定基础。学生通过本课程的学习，可针对单输入/单输出系统，建立传递函数数学模型，分析和 计算输出反馈控制系统性能指标，设计校正控制器，具备初步的自动控制系统设计能力。（二）课程目标1 .理解自动控制系统的基本概念，熟悉控制系统分析与设计的理论知识体系，能够将机、 电、液、控等知识和数学模型方法用于推演、分析机械电子工程领域的专业工程问题；由辩 证唯物主义中的认识论，阐述如何发现科学问题，通过严谨的数学推导和变换，使学生在逻 辑思
3、维能力、抽象思维能力以及分析问题与解决问题的能力方面受到初步训练；（毕业要求 指标点L3能够将机、电、液、控等知识和数学模型方法用于推演、分析机械电子工程领域 的专业工程问题/H）.熟练掌握分析和计算自动控制系统稳定性、稳态和动态性能指标的方法，能够运用控制理论基本原理，识别和判断机械电子工程领域的复杂工程问题的关键环节；培养学生辩证 唯物主义世界观和科学思维方法；（毕业要求指标点2.1能够运用机、电、控等原理，识别 和判断机械电子工程领域的复杂工程问题的关键环节/H）2 .掌握自动控制系统控制器设计方法，具有应用控制系统校正基本原理，针对复杂的控 制工程实际问题，进行控制系统设计与改进能力。
4、(毕业要求指标点4-1能够基于机、电、 液、控等原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析机械电子工程领域复杂工程问题的解 决方案/H)二、课程目标达成的途径与方法自动控制理论课程教学以课堂教学为主，结合自主学习和实验教学，针对单输入/ 单输出控制系统，学习建立数学模型，分析稳定性和稳动态性能，并在预期性能输出条件下, 设计控制器的专业基础知识。培养学生运用工程基础知识和自动控制理论专业知识，分析和 解决控制科学与工程领域复杂工程问题的能力。(1)课堂教学主要讲述自动控制系统的基本概念，基本原理、基本分析、计算和设计 方法。并将简单的单输入/单输出工程实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽
5、象 的理论知识，提高学习控制理论的兴趣，熟悉控制系统分析与设计的理论知识体系，形成良 好的思维方式和学习方法。在课堂教学中，充分引入互动环节，提高教学效果。(2)针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点，列出部分内容作为学生自主学 习环节，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。(3)设计验证性、设计性实验，采用实验教学方式，训练实验技能，培养理论知识的 应用能力、实验数据分析和处理能力和团队协助能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系注：1.支撑强度分别填写H、M或L (其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低)；课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度(H、M、L)毕业
6、要求指标点1.3毕业要求指标点21毕业要求指标点4.1课程目标1H课程目标2H课程目标3H2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求对应课 程目标第1章(1)自动控制理论发展史L11绪论(2)自动控制系统的基本概念L21第2章(1)控制系统数学模型的建立L31控制系统的数学模型(2)控制模型的有效变换L31知识点主要内容基本要求对应课 程目标第3章控制系统的时域分析(1)控制系统时域响应L32(2)控制系统稳定性分析与判断L22(3)控制系统稳态分析L32第4章根轨迹法(1)控制系统的根轨迹绘制L32(2)根轨迹方法的应用L32第5章频率响
7、应法(1)控制系统的频域法建模L21(2)控制系统的频域特性响应L32(3)控制系统的稳定性分析与判断L32(4)控制系统相对稳定性的分析与计算L33第6章控制系统的校正(1)控制系统校正的基本原理L22(2)控制器结构与参数设计L23(3)控制器参数整定L23基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟练掌握五、课程学时安排知识点章节教学内容学时数学生任务(作业要求、 自学要求、讨论)课程 目标第1章 绪论自动控制系统基本概念1pH 1-1、1-21开环控制与闭环控制1pll 1-41自动控制系统的分类与性能要 求1pl2 1-51第2章 控制系统的 数学模型控制系统微分方程模型建立1p58
8、2-2、2-31、2控制系统传递函数模型3P58 2-5、2-61、2系统框图及其等效交换2P59 2-101、2控制系统信号流图2P59 2-111实验1典型环节的模拟研究32第3章 控制系统时 域分析一阶系统的时域响应2P106 3-2、3-4、3-51、2二阶系统的时域响应3P107 3-7、3-81、2线性定常系统的稳定性分析2P108 3-11、 3-123控制系统稳态误差2P108 3-133实验2控制系统的瞬态响应及其稳定22知识点章节教学内容学时数学生任务（作业要求、 自学要求、讨论）课程 目标性分析第4章 根轨迹根轨迹的基本概念与绘制规则3P146 4-1 4-2、4-31参
9、量根轨迹的绘制1P1464-4 4-63根轨迹法分析控制系统2P148 4-14,4-183第5章频率响应法频率特性1P215 5-1 (1) (2)1、2伯德图绘制2P215 5-2( 1,2) 5-31、2极坐标图绘制2P216 5-5, 5-71、2奈奎斯特稳定判据2P216 5-9, 5-11,2相对稳定性分析2P218 5-15,5-17,5-203第6章控制系统的校正控制系统校正模型11超前校正2P270 6-1, 6-21、2滞后校正2P271 6-4, 6-61、2实验3线性系统的串联校正33六、实践环节及基本要求完成下面表格中的3个实验。序 号实验项目学时基本要求学生任务实验
10、 性质实验 类别课程 目标1典型环节 的模拟研 究3理解和熟悉典型 环节的模拟仿真 电路结构和传递 函数，掌握典型环 节的阶跃响应特 性。学生理解典型环 节仿真电路的结 构，能够分析响应 特性。验证必做12控制系统 的瞬态响 应及其稳 定性分析2熟练掌握控制系 统的瞬态响应测 试方法和响应特 性，并分析和实验 验证其在理论上 的稳定性。根据测试方法得 到的曲线，能够分 析系统稳定性验证必做13二阶系统 特征参数 对系统性 能的影响3熟练掌握二阶系 统的特征变量（无 阻尼自然频率和 阻尼比）对系统输 出特性的影响；熟能够掌握阻尼比 对二阶系统输出 特性的影响，分析 系统的性能设计选做2共计8个实
11、验学时序 号实验项目学时基本要求学生任务实验 性质实验类别课程 目标练掌握控制变量（开环增益）对系 统输出特性的影 响。4开环增益 与零极点 对系统性 能的影响3熟练掌握开环和 闭环零极点对系 统输出性能的影 响，以及开环增益 对系统输特性 的影响。掌握如何改变开 环和闭环零点的 位置，进而分析系 统性能变化设计选做25频率特性 的测量3熟练掌握控制系 统频率特性的测 试方法和响应特 性，并用频率法实 验分析和验证系 统在理论上的正 确性。掌握频率特性测 试方法，并验证频 响应的正确性综合选做26线性系统 的串联校 正3熟练掌握控制系 统串联校正的模 拟仿真电路结构 和设计方法，并分 析和实验
12、验证串 联校正方法对系 统稳动态性能的 改善。掌握串联校正的 模拟电路结构，能 够分析串联校正 对系统性能的改 善设计选做3七、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核含到课率、课堂讨论发言、 线上讨论、线上平时作业点名记录、课堂发言记录、 作业完成质量和实验报告50%期末考核闭卷试卷参考答案和评分标准50%考核类别考试成绩登记方式百分制八、课程目标考核环节和达成标准课程目标教学环节成绩评定课程目标1讲授作业Aio期末考试Bio实验实验成绩Cio目标达成度 kO.lxAi/Aio+O7xBi/Bio+O.ZxCi/Cio课程目标2讲授作业A2o期末考试B2o实验实
13、验成绩C2o目标达成度 2=0.1 xA2/A2o+O.7xB2/B2o+O.2xC2/C2o课程目标3讲授作业A3o期末考试B30实验实验成绩C30目标达成度 3=0.1 XA3/A30+0.7XB3/B30+0.2XC3/C30注：上述Axo、Bxo、Cxo分别是作业、期末考试和实验成绩中对应于课程目标x的题目或是实验的总分;Ax、Bx、Cx分别是作业、期末考试和实验成绩中对应于课程目标x的题目或是实验中学生的平均得分。九、推荐教材与主要参考书推荐教材：L自动控制理论，邹伯敏，机械工业出版社，2008年第3版主要参考书：L自动控制原理，王万良、赵燕伟，机械工业出版社，2015年第2版2自动
14、控制原理，胡寿松，科学出版社，2007年第5版3 .自动控制原理学习辅导与习题解答，徐颖秦、潘丰，机械工业出版社，2015年4 .丁红，贾玉瑛主编自动控制原理实验教程，北京大学出版社，2015年5 .自动控制原理的MATLAB仿真与实践，刘超、高双，机械工业出版社，2015年附件一、作业评分标准表考核内容A (90-100)B (80-89)C (70-79)D (60-69)E (60)知识及概念掌 握程度（权重 30%）知识及概念掌 握全面，运用 得当知识及概念掌 握较全面，能 正确运用知识及概念掌 握较全面，能 够运用，但没 有考虑约束条 件知识及概念掌 握程度一般， 并不能正确运 用没
15、有掌握知识 及概念，不会 运用公式解题过程的正 确性、完整性 （权重70%）解题过程正 确、完整，逻 辑性强，答案 正确率超过 90%,书写清 晰解题过程较正 确、完整，逻 辑性较强，答 案正确率超过 80%,书写清 晰解题过程基本 正确、完整， 答案正确率超 过70%解题过程中存 在错误，答案 正确率超过 60%解题过程错误 且不完整，答 案正确率低于 60%二、实验考核标准表考核内容A (90-100)B (80-89)C (70-79)D (60-69)E (60)现场操作流程试验操作流程试验操作流程试验操作流程试验操作流程试验操作流程熟练性（权重正确、熟练程基本正确、熟基本正确、会正确
16、性失误较错误，不熟练，40%)度高练程度较图有小失误，熟 练程度尚可多，不够熟练实验原理和目 的不清试验结果正确试验结果正试验结果较合试验结果较合试验结果合试验结果不合性和试验报告确，完整，数理、完整，数理、完整性欠理、完整性欠理，存在明显规范性（权重据分析合理，据分析较合缺，数据分析缺，数据分析错误，数据分60%)试验报告书写 规范、内容清 晰理，试验报告 书写较规范、 内容较清晰不够合理，试 验报告书写较 清晰不合理，试验 报告书写不够 规范、清晰析错误，试验 报告书写不规 范、不清晰三、课程试卷设计方案序号课程目标考察点占比备注期末期末1理解自动控制系统的基本概 念，熟悉控制系统分析与设
17、计 的理论知识体系，能够将机、 电、液、控等知识和数学模型 方法用于推演、分析机械电子 工程领域的专业工程问题自动控制系统的基本 概念控制系统分析与设计40%题型：填空题、选择题、 分析题难度分为：容易、中等 偏易、中等偏难、难四 个等次，其比例构成近 似为 20： 40： 20： 202熟练掌握分析和计算自动控制 系统稳定性、稳态和动态性能 指标的方法，能够运用控制理 论基本原理，识别和判断机械 电子工程领域的复杂工程问题 的关键环节分析和计算自动控制 系统稳定性、稳态和 动态性能指标的方法 运用控制理论基本原 理，识别和判断工程 问题40%题型：填空题、选择题、 分析题难度分为：中等容易、 中等偏难、难三个等次， 其比例构成近似为30： 40： 303掌握自动控制系统控制器设计 方法，具有应用控制系统校正 基本原理，针对复杂的控制工 程实际问题，进行控制系统设 计与改进能力自动控制系统控制器 设计方法控制系统校正基本原 理控制系统设计与改进20%题型：分析题难度分为：中等容易、 中等偏难、难三个等次， 其比例构成近似为30： 40： 30