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自动控制理论
主讲教师 张倩/安徽大学
学习人数 201
开课周期 2020年09月01日 ~ 2021年03月07日
教学进度
预报名
进行中
已结课
课程期次 共 27 周
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  • 1

自动控制理论课程,是研究自动控制系统的共同规律。为自动控制系统的分析和综合提供基本理论和基本方法的一门专业基础课。该课程是一门重要的控制类专业的基础课,具有较强的理论性,对于工程实践具有重要的指导作用,因而受到人们的广泛重视。自动控制理论课程的特点是,理论性和工程实践性均较强、涉及知识面广、实验习题较多。由于该课程运用的数学公式多分析方法多,内容丰富,学生在学习时往往抓不住要领,普遍感到较为抽象和难学。

近两年来,MOOC 在全国范围内崛起,给知识传播以及高等教育带来了巨大的变革。随着互联网和移动互联网的普及,我国高等学校也越来越多的采用网络来进行学术交流和知识传播。本课程将MOOC 教学模式引入到“自动控制原理”课程的教学过程中来,建立更为科学,更为合理的教学体系优化教学内容,培养学生学习该课程的积极性。通过教学,让学生掌握自动控制理论的基本概念、基本理论和基本方法,并能够把所学知识运用到自动控制系统的分析和设计中去,使自动控制理论课程的内容不再抽象易于掌握。通过10-20 分钟的教学模块进行讲授,从而做到重点突出,有的放矢。在MOOC 教学模式下,学生可以根据自身情况有选择地进行学习,更有利于学习者掌握知识内容;也可以作为课堂教学的有力补充,作为预习、复习的有效指导。

通过本课程的教学,使学生获得扎实的专业理论知识,包括控制方法的基本理论、基本知识,比较系统地掌握控制系统的专有名词、工作原理及分析设计方法,为后续专业课程学习、实验环节和将来识别、表达、分析自动化工程中的实际复杂工程问题并提出有效控制方案奠定基础。教学目标如下:

教学目标1:使学生掌握自动控制的基本概念、自动控制系统的基本组成以及控制系统性能等基本知识;

教学目标2:使学生掌握反馈控制系统的结构图、信号流程图,掌握系统的组成、传递函数的基本概念和求取方法;

教学目标3:使学生掌握时域响应分析的基本概念和方法、劳斯判据和稳态误差、时域性能指标的相关计算;

教学目标4:使学生掌握根轨迹的基本原理,能够绘制各类根轨迹,并利用根轨迹分析系统性能;

教学目标5:使学生掌握频域分析方法、乃氏判据,能够绘制系统的乃氏曲线和对数幅频渐近线,掌握频域性能指标、稳定裕度计算方法;   

教学目标6:使学生掌握系统频域校正和复合校正的原理和设计方法;

教学目标7 使学生掌握离散系统基本理论、稳定性分析方法。

 


课程概述

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课程大纲
  • 第一章 绪论
    • 1 自动控制理论概述
  • 第二章 控制系统的数学模型
    • 2 自动控制系统分类和组成
    • 3 自动控制系统数学模型与传递函数
    • 4 自动控制系统典型环节的传递函数
    • 5 控制系统的结构图化简方法
    • 6 信号流图及梅森增益公式
    • 7 闭环系统的传递函数
  • 第三章 线性系统的时域分析法
    • 8 一阶系统的时域分析
    • 9 二阶系统的时域分析(上)
    • 10 二阶系统的时域分析(下)
    • 11 高阶系统阶跃响应
    • 12 稳定性判据
    • 13 劳斯表特例的处理
    • 14 控制系统稳态误差的求取
  • 第四章 线性控制系统的根轨迹
    • 15 根轨迹法的基本概念和根轨迹绘制的基本法则
    • 16 根轨迹绘制的基本法则
    • 17 广义根轨迹
  • 第五章 线性控制系统的频域分析法
    • 18 频域特性的基本概念和表示方法
    • 19 典型环节的频率特性
    • 20 系统开环幅相曲线绘制
    • 21 系统开环对数频率特性曲线绘制
    • 22 频率域稳定判据
    • 23 对数频域稳定判据
    • 24 稳定裕度
  • 第六章 线性控制系统的校正
    • 25校正的概念和方式-樊渊
    • 26 常用校正装置及特性
    • 27 串联超前校正
    • 28 串联滞后校正
    • 29 复合校正
  • 第七章 离散控制系统
    • 30 信号的采样与保持
    • 31 脉冲传递函数
    • 32 离散系统稳定性判据
授课目标

课程目标1:掌握系统结构、数学模型、时域分析、根轨迹法、频域分析、系统校正等控制理论的基本知识,具备基于控制理论的原理、概念和时/频域模型,正确表达控制领域复杂工程问题的能力;(支撑毕业要求2-2

课程目标2具备运用传递函数、结构图、信号流图等控制理论基本原理,识别控制领域中电气专业复杂工程问题中被控对象、控制器、执行机构等关键环节的能力(支撑毕业要求2-1

课程目标3具备对电气工程控制问题进行时域建模的能力,具备根据劳斯判据判断系统稳定性的能力,具备准确求解稳态误差、时域性能指标的能力;(支撑毕业要求1-2

课程目标4具备对电气工程控制问题进行根轨迹建模的能力,具备求解渐近线、分离点、出射角等指标,并分析系统性能的能力;(支撑毕业要求1-2

课程目标5具备运用频域模型分析基本原理,绘制系统的乃氏曲线和对数幅频渐近线的能力,具备通过教学参考书、学术论文等调研,对影响控制系统设计方案的相角裕度、幅值裕度等关键因素进行分析,得出系统稳定性的有效结论的能力。(支撑毕业要求2-4

课程目标6能认识到解决系统校正的电气工程问题有超前校正、滞后校正、滞后超前校正、复合校正等多种方案可供选择,并具备通过教学参考书、学术论文、技术论坛等信息来源调研,分析电气工程复杂控制问题解决方案的能力。(支撑毕业要求2-34-1


预备知识

先修课程:大学物理、电路理论


配套教材
参考教材
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1 这门课程是免费学习的吗?
本课程是开设在安徽省网络课程学习中心(e会学)平台上的课程,是免费学习的。
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3 是否需要完成课程所有的作业?
如果你想要获得课程证书,你需要按照课程老师制定的课程大纲和考核标准完成相关作业;如果仅是为了扩充知识并不需要申请证书,可以根据自己的时间与需求自由安排学习计划。
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