《自动控制理论》教学大纲（本科）.docx

自动控制理论教学大纲课程英文名Automatic Control Theory课程代码A0808Y12学分3.5总学时56理论学时56实验/实践学时0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、电子技 术、高等数学适用专业电气工程及其自动化开课学院机电学院执笔人审定人制定时间2020年10月注：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(-)课程地位自动控制理论是电气工程及其自动化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，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。(-)课程目标.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，具有面向实际自动 控制系统复杂工程问题的理解能力；1 .掌握自动控制系统建模方法，具有将数学、自然科学、工程基础和专业知识，根据实际工程对 象建立数学模型，并针对复杂控制工程问题进行模拟和预测的能力；(支撑毕业要求1-2/H) 3.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，具有应用控制理论基 本原理，针对复杂的控制工程实际问题，进行分析、计算与应用能力；.熟练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。鼓励学生自我创新意识，深化学生思想政治的理解, 增强民族自信和专业自信。(支撑毕业要求4-1/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)毕业要求1毕业要求2毕业要求3课程目标1M课程目标2H课程目标3M课程目标4H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章自动控制系统概论(1)自动控制理论发展史L1课程目标1(2)自动控制系统的基本概念L2课程目标1第2章自动控制系统数学模型(1)控制系统数学模型的建立L3课程目标2(2)控制模型的有效变换L3课程目标2第3章控制系统的时域分析(1)控制系统时域响应L3课程目标2(2)控制系统稳定性分析与判断L2课程目标3(3)控制系统稳态分析L3课程目标3、4第4章控制系统根轨迹法分析(1)控制系统的根轨迹绘制L3课程目标2、4(2)根轨迹方法的应用L3课程目标3、4第5章 控制系统频域分析(1)控制系统的频域法建模L2课程目标1(2)控制系统的频域特性响应L3课程目标2(3)控制系统的稳定性分析与判断L3课程目标3(4)控制系统相对稳定性的分析与 计算L3课程目标3、4第6章 控制系统的校正(1)控制系统校正的基本原理L2课程目标1、2(2)控制器结构与参数设计L2课程目标2、3(3)控制器参数整定L2课程目标3、4基本要求：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对应课程目标第1章 绪论自动控制系统基本概念2pll IT、1-2课程目标1开环控制与闭环控制1pll 1-4课程目标1自动控制系统的分类与性能 要求1pl2 1-5课程目标1第2章 控制系统的数学 模型控制系统微分方程模型建立2p58 2-2、2-3课程目标2控制系统传递函数模型3P58 2-5、2-6课程目标2系统框图及其等效交换2P59 2-10课程目标2控制系统信号流图2P59 2-11课程目标2控制系统数学模型的转换1课程目标2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、3-5课程目标2二阶系统的时域响应3P107 3-7、3-8课程目标2线性定常系统的稳定性分析2P108 3-11、 3-12课程目标3控制系统稳态误差2P108 3-13课程目标3、4第4章 根轨迹根轨迹的基本概念与绘制规 则3P146 4-k 4-2、4-3课程目标2、3参量根轨迹的绘制2pl464-4、4-6课程目标3、4根轨迹法分析控制系统4pl48 4-14,4-18课程目标3、4第5章 频率响应法频率特性1p215 5-l (1) (2)课程目标2伯德图绘制3P215 5-2( 1,2) 5-3课程目标2极坐标图绘制3P216 5-5, 5-7课程目标3奈奎斯特稳定判据3P216 5-9, 5-1 b课程目标3相对稳定性分析2P218 5-15,5-17,5-20课程目标3、4第6章控制系统的校正控制系统校正模型3课程目标1超前校正3P270 6-1, 6-2课程目标2滞后校正3P271 6-4, 6-6课程目标2、3滞后一超前校正3课程目标3、4六、实践环节及基本要求无七、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、平 时作业等学生课程平时成绩考核细则30%期末考核闭卷试卷参考答案和评分标准70%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 环节考核环节合格标准课程目标1讲授平时成绩（考勤、作业）A0.7期末考试成绩Cl大作业A 目标达成度=0.8*工+ 0.2*© ci（） A）课程目标2讲授、 讨论平时成绩（考勤、作业）A0.7期末考试成绩C2口 1 - 4 i-p* 1+4：7C22A目标达成度x + X9 C209A()课程目标3讲授、 讨论平时成绩（考勤、作业）A0.7大作业考核B期末考试成绩C3目标达成度=0.7x- + 0.2xA + 0.1x C3。A。B°课程目标4讲授、 讨论平时成绩（考勤、作业）A0.7大作业考核B期末考试成绩C4目标达成度=0.7x-t + 0.2x + 0.1x C4°A。B°九、推荐教材与主要参考书（-）推荐教材：邹伯敏主编自动控制理论（第三版），机械工业出版社，2008年（二）主要参考书：王万良，赵燕伟编著，自动控制原理（第二版）机械工业出版社，2015年胡寿松主编，自动控制原理（第五版），科学出版社，2007年徐颖秦，潘丰主编，自动控制原理学习辅导与习题解答（第二版）机械工业出版社, 2015 年丁红，贾玉瑛主编自动控制原理实验教程，北京大学出版社，2015年刘超，高双编著自动控制原理的MATLAB仿真与实践，机械工业出版社，2015年附件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%,书写清晰解题过程较基 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%