自动控制原理实验大纲

自动控制原理Automatic Control Principle一、课程基本信息二、课程简介自动控制原理是一门专业基础必修课，属于经典控制理论，主要处理单输入单输出定常反馈控制系统。

通过对本课程的学习，使学生掌握系统数学模型的建立方法，学会经典控制理论的三种分析方法，即时域法，根轨迹法和频域法，围绕三个性能指标，对控制系统进行分析，并在此基础上，学会控制系统的设计与综合，继而培养学生在实际中分析问题和解决问题的能力。

该课程为现代控制理论及智能控制理论等后继课程打下了必要的理论基础。

English Course IntroductionAutomatic Control Principle is a compulsory course in basic professional studies, which belongs to classical control theory. It mainly deals with the single input and single output steady feedback control system. Through the study of this course, the students can master the method of establishing the mathematical model of the system and learn the three analysis methods of the classical control theory, namely, the time domain method, the root locus method and the frequency domain method, and analyze the control system around three performance indexes, on this basis, learn the design and synthesis of the control system, and then train students in the actual analysis of problems and problem-solving ability. This course lays a necessary theoretical foundation for the following courses such as Modern Control Principle and Intelligent Control Principle.三、教学目的通过本课程的学习，使学生了解和掌握自动控制理论的基本概念、主要原理和分析方法，了解自动控制技术发展的概况，为学习后继课程以及从事与本专业有关的自动控制技术工作打下一定的基础。

《自动控制原理》教学大纲一、课程概述《自动控制原理》是自动化专业的核心课程之一，旨在让学生掌握自动控制的基本理论和方法，培养学生的自动控制思维和分析问题的能力。

通过本课程的学习，学生将能够理解自动控制系统的基本概念、建模和分析方法，掌握常见的控制器设计方法，了解自动控制的应用领域和未来发展方向。

二、教学目标1.理论知识与概念：掌握自动控制的基本概念和理论知识，包括控制系统的建模和分析、控制器的设计与调整等内容。

2.实践能力培养：掌握自动控制实验的基本原理和方法，能独立设计和实施自动控制实验，并对实验结果进行分析和评估。

3.思维能力培养：培养学生的自动控制思维和分析问题的能力，能够通过理论知识解决实际自动控制问题。

4.综合素质提高：通过自主学习、团队合作和报告撰写等方式，提高学生的综合素质和实践能力。

三、教学内容1.控制系统的基本概念和分类1.1控制系统的定义和基本概念1.2控制系统的分类和组成2.控制系统的建模和分析2.1控制系统的数学建模2.2控制系统的传递函数表示2.3控制系统的稳定性分析3.控制器的设计和调整3.1PID控制器的设计原理和方法3.2控制器调整的经典方法4.线性控制系统分析与设计4.1样差环节系统分析4.2器件与设备系统分析4.3各级系统趋势与扩展5.非线性控制系统分析与设计5.1状态空间方法5.2反馈线性化方法5.3非线性控制器设计方法6.高级控制方法与应用6.1模糊控制理论与应用6.2自适应控制理论与应用6.3鲁棒控制理论与应用四、教学方法1.理论讲授：通过课堂讲解、示意图和实例分析等方式，向学生讲解自动控制的基本理论和方法。

2.实验演示：开展自动控制相关的实验演示，让学生亲自操作和实践，加深对理论知识的理解和应用。

3.课堂讨论：组织学生进行课堂讨论，解答学生对理论知识和实践问题的疑惑，增强学生的自主学习和思维能力。

4.基于项目的学习：组织学生选择一个自动控制相关的项目，进行分析和设计，并撰写报告进行展示，培养学生的实践能力和综合素质。

自动控制原理第四版教学大纲课程简介自动控制原理是自动控制领域的基础课程，是掌握自动控制理论和方法的必修课。

本课程旨在培养学生分析和设计内、外反馈控制系统的能力，让学生掌握控制系统的数学模型、基本特性及分析、设计方法。

师资情况授课教师：某某某教授教授简介：某某某，自动控制领域著名学者，曾获得国家自然科学基金优秀青年基金资助。

主要研究方向为控制系统分析和设计、机器人控制等。

教材主教材：《自动控制原理》第四版于淼著，北京航空航天大学出版社辅助教材：1.《自动控制系统》第九版，何元庆，北京航空航天大学出版社2.《现代控制理论》第五版，李国栋，北京航空航天大学出版社授课内容第一章绪论• 1.1 控制系统的基本概念• 1.2 控制系统分类• 1.3 控制系统的组成和特点• 1.4 控制系统的基本性能指标第二章数学模型• 2.1 工程系统的数学模型• 2.2 时域分析方法• 2.3 复频域分析方法第三章时域分析方法• 3.1 拉普拉斯变换和其性质• 3.2 埃及角和虚轴判据• 3.3 传递函数的时域特性分析• 3.4 稳态误差分析第四章复频域分析方法• 4.1 频域分析方法及其特点• 4.2 频率响应曲线的类型及特点• 4.3 极点和零点的分布及对频率响应曲线的影响• 4.4 稳定性分析• 4.5 Bode幅角频率特性第五章控制系统的稳定性分析• 5.1 稳定性的概念和判定准则• 5.2 劳斯判据• 5.3 封闭回路系统的稳定性分析• 5.4 可变结构稳定性分析第六章控制系统的性能指标与校正方法• 6.1 系统的性能指标• 6.2 模型参量的校正方法• 6.3 控制系统的改进第七章综合案例分析•7.1 综合案例1：飞机自动驾驶控制系统设计•7.2 综合案例2：钢厂过程控制系统设计•7.3 综合案例3：机器人协调控制系统设计教学评估•平时成绩：20%•期中成绩：30%•期末成绩：50%平时成绩包括课堂出勤、测验和单次实验报告。

834自动控制原理大纲自动控制原理是现代控制工程学科的核心内容之一，研究对象是自动控制系统。

自动控制系统是由控制对象、控制器、执行器和传感器等组成的一个整体，通过对控制对象进行连续或离散的监测和调节，实现对系统输出进行稳定控制的一种技术手段。

一、自动控制系统的基本概念与原理1.自动控制系统的定义、分类和特点2.自动控制系统的基本结构和功能3.自动控制系统的数学模型及其表示4.自动控制系统的基本性能指标二、时间域分析方法1.系统的时域响应1.1零状态响应与零输入响应1.2自由振荡、阻尼振荡和无振荡的判据2.稳定性分析2.1系统稳定性的定义2.2稳定性的判据与判定方法3.误差分析与校正3.1静态误差的定义和分类3.2稳态误差的计算和校正方法4.系统的动态性能分析4.1时域性能指标的定义与计算4.2基本结构的动态性能分析方法三、频域分析方法1.系统的频域响应1.1传递函数与频率特性1.2频率响应曲线的绘制与分析2.系统的稳定性分析2.1稳定性的频率判据与判定方法2.2 Nyquist稳定判据和频率稳定判据3.系统的动态性能分析3.1频域性能指标的定义与计算3.2 Bode图与Nyquist图的应用四、校正与补偿设计方法1.系统的误差校正方法1.1比例控制1.2积分控制1.3比例-积分控制2.技术变换器的设计2.1等效转移函数法2.2直接模拟法2.3数字信号处理方法3.系统的补偿设计3.1校正量的选择3.2补偿网络的设计方法五、状态空间分析方法1.状态方程与状态空间模型1.1状态方程的建立1.2状态空间模型的特点和表示2.系统的状态方程求解2.1齐次状态方程的求解2.2非齐次状态方程的求解3.系统的稳定性与可控性分析3.1系统稳定性的判据和判定方法3.2系统可控性与可观性的判据和判定方法4.系统的状态反馈控制设计4.1基于状态反馈的控制系统设计思路4.2极点配置与反馈增益矩阵的选择六、相关实验与应用1.简单自动控制系统的模拟实现2.自动控制系统的参数识别与调试3.自动控制系统的初始校正与自查4.控制系统在实际应用中的案例分析以上是自动控制原理大纲的主要内容，通过对这些内容的深入学习和理解，可以掌握自动控制原理的基本概念、分析方法和设计技术，为进一步的研究和实践工作打下良好的基础。

自动控制原理教学大纲一、课程简介。

自动控制原理是控制科学与工程技术的基础课程，是现代自动控制领域的基础理论和方法。

本课程旨在使学生系统地学习自动控制领域的基本理论和方法，掌握自动控制系统的分析与设计技术，为学生进一步学习与研究自动控制领域的专业知识打下坚实的基础。

二、课程目标。

1. 理解自动控制系统的基本概念和基本原理；2. 掌握自动控制系统的数学建模方法；3. 掌握自动控制系统的分析与设计方法；4. 熟悉自动控制系统的常用控制器设计方法；5. 了解自动控制系统的先进控制方法。

三、课程内容。

1. 自动控制系统基本概念。

（1）自动控制系统的定义和基本组成；（2）自动控制系统的分类及特点；（3）自动控制系统的基本结构和工作原理。

2. 自动控制系统的数学建模。

（1）自动控制系统的数学描述；（2）自动控制系统的传递函数表示；（3）自动控制系统的状态空间表示。

3. 自动控制系统的分析方法。

（1）自动控制系统的时域分析方法；（2）自动控制系统的频域分析方法；（3）自动控制系统的根轨迹法和Nyquist法分析。

4. 自动控制系统的设计方法。

（1）自动控制系统的根据性能指标的设计方法；（2）自动控制系统的稳定性设计方法；（3）自动控制系统的鲁棒性设计方法。

5. 自动控制系统的控制器设计方法。

（1）自动控制系统的比例、积分、微分控制器设计；（2）自动控制系统的PID控制器设计；（3）自动控制系统的先进控制器设计。

四、教学方法。

1. 采用理论教学与实践教学相结合的教学方法；2. 通过案例分析和实例演示，加深学生对自动控制原理的理解；3. 开展实验教学，培养学生实际动手能力；4. 鼓励学生参与讨论，提高学生的分析和解决问题的能力。

五、教学评估。

1. 平时成绩占30%，主要包括课堂作业、实验报告等；2. 期中考试占30%，主要考察学生对基本理论和方法的掌握程度；3. 期末考试占40%，主要考察学生对整个课程内容的全面掌握程度。

自动控制原理教学大纲一、课程简介自动控制原理是现代工程领域中的重要基础课程，通过本课程的学习，学生将掌握控制系统的基本原理、模型建立方法、稳定性分析与设计技术等内容，为将来从事相关工程领域的研究和工作打下坚实的基础。

二、教学目标1. 理解控制系统的基本概念和重要原理；2. 学习控制系统的数学建模方法，掌握各类控制系统的数学模型；3. 掌握控制系统的稳定性分析方法与稳定性判据；4. 学习控制系统的设计方法，包括比例积分微分（PID）控制器设计等；5. 能够运用所学知识解决相关工程问题，具备进一步深造的基础。

三、教学内容1. 控制系统基本概念1.1 控制系统的定义和分类；1.2 控制系统的基本组成及功能；1.3 控制系统的基本结构和工作原理。

2. 控制系统数学建模2.1 连续时间系统的数学建模方法；2.2 离散时间系统的数学建模方法；2.3 线性时不变系统的数学模型建立。

3. 控制系统的稳定性分析3.1 稳定性的定义与判据；3.2 时域分析方法；3.3 频域分析方法。

4. 控制系统的设计方法4.1 比例控制（P控制）；4.2 积分控制（I控制）；4.3 微分控制（D控制）；4.4 PID控制器设计。

5. 控制系统的应用5.1 控制系统在电气、机械、航空等领域的应用；5.2 控制系统在自动化生产线、机器人控制等方面的应用。

四、教学方法1. 理论讲解：通过教师授课、课件演示等方式，给予学生理论知识的系统学习。

2. 实例分析：通过案例分析、仿真实验等方式，帮助学生理解理论知识在实际问题中的应用。

3. 课堂互动：鼓励学生积极参与课堂讨论、提问等活动，加深对知识的理解。

4. 实践操作：组织学生进行相关控制系统设计、仿真实验等实践操作，提高实际应用能力。

五、评估方式1. 平时表现：课堂参与度、作业完成情况等；2. 期中考试：主要考察基础知识的掌握情况；3. 期末考试：综合考察学生对整个课程知识的掌握情况；4. 实验报告：针对控制系统设计实验等实践环节的评估。

807自动控制原理大纲一、概述1.1自动控制的定义和作用1.2自动控制的历史发展1.3自动控制的基本原理二、控制系统的组成2.1控制系统的基本组成2.2控制系统的基本结构2.3控制系统的分类三、控制系统的性能指标3.1稳定性3.2灵敏度3.3鲁棒性3.4响应时间3.5峰值过度3.6稳态精度四、信号与系统4.1信号的基本概念4.2系统的基本概念4.3信号与系统的数学描述五、控制系统的数学建模5.1时域建模方法5.2频域建模方法5.3因果模型和非因果模型六、闭环控制系统6.1闭环控制系统的基本原理6.2闭环控制系统的性能分析6.3负反馈控制系统的稳态特性6.4负反馈控制系统的动态特性七、控制器设计7.1控制器的基本结构7.2控制器的设计方法7.3PID控制器的设计7.4控制器的调节方法八、稳态误差分析8.1稳态误差的概念8.2稳态误差的求解方法8.3稳态误差的改善方法九、系统鲁棒性分析9.1系统鲁棒性的定义9.2系统鲁棒性的评估方法9.3系统鲁棒性的提高方法十、现代控制理论10.1状态空间分析法10.2零极点分布10.3鲁棒控制理论10.4非线性控制理论十一、应用案例分析11.1温度控制系统11.2液位控制系统11.3机械控制系统结语：自动控制原理是控制工程的基础，通过深入研究自动控制原理，可以更好地理解和应用控制系统，在实际工程中解决实际问题。

同时，随着科技的不断发展和进步，自动控制原理也在不断演化和完善，为人们的生活带来了更多的便利和效益。

希望本大纲能够帮助读者更好地理解和应用自动控制原理，促进控制工程的迅速发展和进步。

完整版自动控制原理教学大纲一、基本信息1.课程名称：自动控制原理2.学时：48学时3.学分：3学分二、课程目标本课程的目标是让学生掌握自动控制的基本概念、原理和方法，了解常见的控制系统的设计与分析，并具备解决工程实际问题的基本能力。

三、课程内容1.自动控制概述-自动控制的定义与发展-自动控制系统的基本组成-自动控制系统的分类与应用2.信号与系统-信号的分类与表示-基本信号的性质与处理方法-系统的数学描述-系统的时域与频域分析3.闭环控制系统-闭环控制系统的定义与特点-闭环系统的数学模型-闭环系统的性能指标与评价方法-闭环系统的稳定性与稳态误差-常见的闭环控制器设计方法4.开环控制系统-开环控制系统的定义与特点-开环系统的数学模型-开环系统的稳定性与稳态误差-常见的开环控制器设计方法5.联立方程与传递函数-多变量系统的联立方程-传递函数的定义与性质-多输入多输出系统的传递函数表示方法6.系统的时域性能指标-响应的时间特性-系统的稳态误差分析-超调量与振荡周期-系统的阻尼比与自然频率7.根轨迹法与频率法-根轨迹法的基本原理与应用-频率法的基本原理与应用-根轨迹法与频率法的综合应用8.PID控制器与系统校正-PID控制器的定义与结构-PID控制器的参数调节方法-系统的校正与补偿四、教学方法1.理论讲授：通过课堂教学向学生传授自动控制的基本概念、原理和方法。

2.实例演示：通过实例演示，帮助学生理解和应用所学的知识。

3.实验操作：安排实验操作，培养学生的实际动手能力和问题解决能力。

4.讨论与交流：鼓励学生进行讨论与交流，加深对自动控制原理的理解。

五、评价方式1.平时表现：包括出勤情况、课堂参与度等。

2.作业与实验报告：要求学生按时完成作业和实验，并提交相应的报告。

3.期中考试：进行一次期中考试，考察学生对自动控制原理的掌握程度。

4.期末考试：进行一次期末考试，考察学生对整个课程的综合理解和应用能力。

六、参考教材1.《自动控制原理教程》（第五版），胡寿松，清华大学出版社2.《自动控制原理》（第八版），奚振中，高等教育出版社3.《自动控制原理与应用》（第九版），朱小丹，机械工业出版社七、备注根据实际教学进度和学生背景，可适当调整课程内容、教学方法和评价方式。

《自动控制原理》课程教学大纲课程编号：课程名称：自动控制原理英文名称：Automatic Control Theory课程类型:专业必修课总学时：63讲课学时：45 上机学时：18学分：2.5（0.5）适用对象：能源动力及其自动化专业先修课程：高等数学、大学物理、积分变换、电路、数字电子技术、模拟电子技术一、课程性质、目的和任务本课程为能源动力及其自动化专业的主要专业基础课程之一，目的是使学生掌握负反馈控制原理、控制系统数学模型的建立和系统性能分析、设计的基本方法，培养学生分析和设计自动控制系统性能的基本能力并能满足其它后续专业课程对自动控制理论知识的需要。

二、教学基本要求本课程采用时域法、根轨迹法和频率特性法对自动控制系统的性能进行分析和设计，学完本课程应达到以下基本要求。

1．掌握负反馈控制原理掌握负反馈控制原理，能够分析负反馈控制系统的调节过程并画出相应的控制系统方框图。

了解控制系统的基本构成和分类。

2．熟悉建立控制系统数学模型的方法熟悉用拉氏变换法求解线性系统微分方程的基本方法。

掌握控制系统传递函数、动态结构图建立和简化方法。

3．熟悉运用时域分析法分析系统性能的方法掌握典型二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求取。

掌握用劳斯代数稳定判据判断系统的稳定性的方法。

掌握求系统的稳态误差及误差系数的方法。

4．熟悉用根轨迹分析法分析控制系统性能的方法掌握根据系统开环传递函数的零、极点分布绘制闭环系统根轨迹图的基本方法。

根据根轨迹图分析控制系统的性能。

了解开环零、极点对系统性能的影响。

5．熟悉频率分析法分析控制系统性能的方法熟悉典型环节频率特性的求取以及频率特性曲线，掌握系统开环对数频率特性曲线、极坐标曲线绘制的基本方法。

了解根据开环对数频率特性曲线分析闭环系统性能的方法。

熟悉用奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性的方法。

掌握稳定裕度的计算方法。

6．熟悉非线性控制系统的分析方法了解非线性控制系统的特点和常见非线性特性。

《自动控制理论A》课程教学大纲课程名称：自动控制理论A英文名称：Automatic Control Theory A课程代码：190807439学分/学时：3.5学分60学时（其中理论52学时、实验8学时）开课学期：第4学期适用专业：自动化专业先修课程：大学物理、电路分析基础、模拟电子技术等后续课程：自动化专业综合设计、自动化专业生产实习、自动化专业毕业设计等课程负责人：开课单位：电气与电子信息学院一、课程性质和课程目标1.课程性质自动控制理论是自动化、轨道交通信号与控制、电气工程及其自动化等专业的一门重要的专业基础必修课。

通过本课程学习，使学生掌握自动控制理论的基本知识，具备应用控制的思想分析问题的意识，能够利用自动控制理论的相关知识分析、设计实际控制系统的能力，为后续控制类专业课程打下重要的基础。

2.课程目标课程目标1：掌握系统数学模型的建立方法。

课程目标2：掌握模拟控制系统分析的时域法、根轨迹法、频域法，离散控制系统的分析方法，掌握每种方法下对系统稳定性、准确性、快速性指标的计算。

课程目标3：了解PID控制规律，掌握控制系统校正的串联超前、滞后、滞后-超前等手段，改善控制系统性能指标。

课程目标4：通过使用MA TLAB/SIMULINK仿真平台结合控制理论演示控制系统搭建与分析，掌握仿真平台分析控制系统的手段，拓展学生对控制理论的自我研究与探索。

课程目标5：能根据提供的实验设备，搭建实验对象，在实验中验证控制系统分析的不同方法，通过调节调节器，改善系统性能指标并能对实验数据进行分析和解释，得出有效结论。

二、课程目标与毕业要求指标点的对应关系三、教学内容、教学方式（环节）与课程目标的关系四、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合实验和作业共同实施，辅以自学。

1. 课堂讲授(1) 采用多媒体教学与板书教学相结合，以老师讲授为主，并辅以课堂讨论、多媒体演示等教学手段，提高课堂教学信息量，增强学生的学习积极性和主动性。