《自动控制理论》课程教学大纲

一、大纲正文

　　课内学时７２：授课６０学时（其中电视１８学时），实验１２学时

　　一、教学内容

　　（一）自动控制的一般概念

　　控制及自动控制的一般概念；

　　自动控制的基本方式：开环与闭环控制；

　　反馈的概念及其物理本质、重要性；

　　自动控制系统的基本构成及其作用；

　　自动控制系统示例；

　　对控制系统的性能要求。

　　（二）控制系统的数学模型

　　数学模型的意义；

　环节、描写环节输入输出关系的微分方程（只限一、二阶系统）；

　　工作点、线性、动态、定常的概念；

　　非线性特性的线性化的方法。

　　拉氏变换定义及有关性质、典型输入函数的拉氏变换。用拉氏变换求解一、二阶微分方程；

　　传递函数的定义、性质。

　　典型环节的传递函数；

　　动态结构图的概念，建立方法及组成（表示环节的方块、有向支路、综合点、分离点）；结构图的等效变换：串并联、反馈连接的等效变换。综合点及分离点的等效移动；

　　梅逊公式；

　　系统传递函数。

　　（三）时域分析法

　　初始状态，典型输入及其时域响应；

　　阶跃响应的性能指标；

　　一、二阶系统的分析计算：数学模型，极点位置，典型响应及性能指标；

　　渐近稳定性概念及稳定性代数判据；

　　稳态误差：定义，静态误差系数及其系统主要参数的关系，系统型别，各型系统消除稳态误差的机理；

　　（四）根轨迹法

　　根轨迹；

开环零、极点及闭环零、极点；

根轨迹方程；

　　根轨迹绘制方法，常见根轨迹；

　　闭环系统零、极点的分布与稳定性、阶跃响应的关系。

　　（五）频率法

　　频率特性：概念，定义，物理本质，实验测定及与零极点的关系；

　　频率特性的表示方法：幅频及相频特性，对数幅频及相频特性，乃奎斯特图（极座标表示）；

　　系统频域响应的性能指标；

　　典型环节的频率特性，最小相位与非最小相位环节；

　　系统开环频率特性及乃奎斯特稳定判据；

　　系统开环对数频率特性及对数频率稳定判据；

　　稳定裕度及其工程意义；

　　开环频率特性与系统阶跃响应的关系：截止频率，裕度及三频段；

　　（六）控制系统的校正

　　系统设计与校正问题概述；

　　串联校正：超前、滞后、滞后超前， PID 校正；

　　最佳参考模型及串联校正装置设计的频率法；

　　反馈校正方法；

　　复合控制；

　　典型控制系统分析与校正举例。

二、学时分配

三、实验内容

　　１、典型环节的电模拟及动态过程测试；

　　２、三阶系统的模拟及动态校正；

　　３、系统频率特性测试；

　　４、调速系统（或随动系统）动态过程观测及参数调试；

　　其中１、３为必做实验，２、４任选一个。