《自动控制原理A》教学大纲.docx

自动控制原理A教学大纲适用楚困：202X版本科人才培养方案课程代码：05136031课程性质：学科基础必修课学分：4学分学时：N学晡（理论56学时，实验8学时）先修课程：大学物理、高等数学、狂变函数与积分变换、电路分析基础、模拟电子技术等后续课程：机渊人隔程与系统集成、智能机零人、机器人控制系统仿真等适用专业：机器人工程开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明4自动控制原理Ag是机器人工程专业必修的一门学科菸础课，本课程主要讲授经典控制理论的基本理论与方法，包括自动控制系统的基本原理、控制系统的数学建模、线性系统的基本分析方法、线件系统的设计校正方法、线件寓散系统的分析以及非线性捽制系统分析等.为学习其他有关课程及以后从小技术工作臾定扎实的基研:本课程注至基本理论知识的深入学习，药重培养运用基础理论知识解决生产实际中问题的能力，并通过后续相关课程的学习，Ife钙从卡国民经济、国防和科研各部门的运动控制、过程控制、机器人智能拄制、导航制导与控制、现代集成制造系统、模式识别与智能系统、生物信息学、人工智能及神经网络、系统工程理论与实践、等领域的科学研究、技术开发及管理工作.二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握经典控制理论的培本知识，包括自动控制系统的基本原理、控制系统的数学建模、战性系统的整本分析方法、践性系统的设计校正方法、践性以敌系统的分析以及非规性控制系统分析等.课程目标2：能正确运用数学建模方法、然性系统时域分析方法、根轨迹分析方法、疑域分析方法.系统校正设计方法等知识分析、解决线性定常系统中遇到的何超.能正确运用线性离散控制系统的方法分析离散系统的柩定性和准确性，会利用描述函数法分析非线性控制系统性能.课程目标3：跟踪自动控制理论发展的科学前沿，使学生了解我国在自动控制领域的现状和优势、与世界相关行业的差距，增强学生的民挨白费感和时代紧迫感,同时增强学生的法治观念、社会责任感和创新遨识.了解H动控制系蜕开发设计的漉程，能岖就臼动控制领域实际工程问题提出设计方案和撰写研究报告.三'课程目标与毕业要求学力动控制晚理Z课程教学目标时机器人工程专业毕业要求的支控见表屋表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑91.ISJaiR1.2掌握机港人工程领域所需的电路分析、电子技术、计算机、机械等原理和思想，能将其知识方法用于复杂机器人工程网的分析和表述.课程目标1：常獭经典控制理论的基本知识，包括自动控制系统的葩本原理、控制系统的数学建模、战性系统的基本分析方法、战性系统的设计校正方法、线性圈敢系统的分析以及非线性控制系统分析等.M2.问Je分析2.2应用数学、物理等方法和专业知识.能够对机渊人工程额域交杂工程问SS进行建模.课程目标2：能正确运用数学建模方法、税性系统时域分析方法、根轨迹分析方法、领域分析方法、系统校正设计方法等知识分析.解决线性定常系统中遇到的问应.能正确运用筏性离散控制系统的方法分析用敌系统的稳定性和准确性，会利用描述南数法分析非线性控制系统性能.M4研究4.3能修采用计算机仿真、实物或半实物仿直等方法，设计实验方案，搭包实脸系统，进行实验.课程目标3：跟踪自动控制理论发展的科学前沿，使学生了解我国在自动控制领域的现状和优势、与世界相关行业的差距,增强学生的民族自豪感和时代紧迫照，同时增强学生的法治观念、社会责任感和创新意识.了解自动捽制系统开发设计的流程,能略就自动控制领域实际工程向Sfi提出设计方案和撰写研究报告。H注，表中-H(M).M中)-表示课程与相关毕业要求的关然度四、教学内容,基本要求与学时分配I.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、苓本要求与学时分配教学内容教学要求，敕学工点球点理论学时实验学时对应的课程目标1.控制系线导论1.1自动控制的基本原理教学聂求：理解自动控制的熊本原理与方式：掌握自动控制系统方框图的绘制方法：了解自动捽制系统的分类：2O31.2 自动控制系统示例1.3 自动控制系统的分类1.4 自动控制系统的基本要求1.5 自动控制系统的分析与设计工具理解对自动控制系统的基本要求，点，自动控制的基本原理与方式；自动控制系统的分类：自动控制系统的基本要求.戏点：分析系统并绘制方框图的方法，2.控IM景观的数学模型2. 1拉普拉斯变换2.2 控制系统的时域数学模型2.3 控制系统的受数域数学模型2.4 控制系统的结构图与信号流图教学要求，r解拧制系统的时域数学模型和复数域数学模里：隼握控制系统的结构图的等效变换与伯号流图的画法：鸵握梅森公式的使用方法；了解控制系统数学建模方法.点，控制系统的更数域数学模型：控制系统的结构图的等效变换与伯号流图的画法.魔点I控制系统的"1构图的等效变换与信号波图的ei法.8O1、23.线性不铳的时域分析法3.1 系统的时域性能指标3.2 一阶系统的时域分析3.3 二阶系统的时域分折3.4 高阶系统的时域分析3.5 战性系统的稔定性分析3.6 线性系统的稳态误差计算教学要求：理解系统时间响应的各项性能指标：掌握一阶系统、：阶系统的时域分析方法：了解高阶系统的时城分析方法：掌握线性系统的枪定性分析方法：掌握税性系统的稳态误差计算方法。重点I欠阻尼二阶系统的时域分析：线性系统的稳定性分析：线性系统的稳态误差计算.戏点；闭环极点与系统性能间的关系：高阶系统的H1.环主导极点.1221、2.31.线性系观的根轨迹法1.1极轨迹法的基本概念1.2常规根轨迹的绘制法则-1.4系统性能的分析教学要求，解根轨迹法的基本概念：掌握常规根轨迹绘制的基本法则：熟悉利用根轨迹法分析系统性能，点：常观根轨迹绘剑的基本法则；利用根轨迹法分析系统性能。难点，利用根轨迹法分析系统性能.4O1、25.线性系线的IN分析法5. 1频率特性5.2典型环节与开环系统的频率特性5.3频域稳定判据5.1稳定裕度改学要求，理解频率件件的概念：掌握典型环节与开环系统的领率特性：掌握领域稳定判据和枪定裕度的计算方法：了解环系统的算域性能指标,值点，典型环节与开环系统的颇率特性：频域稳定判据：稳定裕度的计算方法。1241、2、35.5闭环系统的领域性能指标戏点：领域稳定判据：稔定裕度的计算方法。6.线性系统的校正方法6.1 系统的设计与校正向题6.2 常用校正装置及其特性6.3中联校正教学襄求：J'解系统的设计与校正所面临的问题：掌握常用校正装置及其特性：掌握串联校正的设计方法：理解控制系统校正设计作用.点1常用校正装置及其特性：串联校正的设计方法.Mi串联校正的设计方法:各小联校正的作用”621、2、37.线性育微系统的分析与校正7.1 离散系统的战本概念7.2 信号的采样与保持1.1 32变换理论7.4 离散系统的数学模里7.5 禽散系统的稳定性与稳态误差教学要求：了解离散系统的基本概念:了解信号采样与保持；掌握Z变换理论：掌握离散系统的数学模型建立方法：掌握离散系统的柳定性和准确性分析方法点：离敌系统的数学模型；离散系统的稳定性与稔态误差.难点，闭环脉冲传递函数的计算：离放系统的桧定性与稔态误差.8O1、28.非线性控制系统分析8.1 非线性控制系统概述8.2 常见非线性特性及其对系统运动的影响8.3描述函数法。.教学要求，/解非线性控制系统基本概念：理解常见非规性特性及其对系统运动的影响：掌握利用描述函数法分析系统的枪定性.点，常见其线性特性及其对系统运动的影响：利用描述函数法分析系统的稳定性.魔点，利用描述函数法分析系统的稳定性.4O1、2t-5682,实骐部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实设项目、实题内容与学时实设项目实验内容和要求实验学时对应的僵程目标1.二阶系统的时域分析法实验内容：学习绘制套统时域响应曲线及系统分析的方法.22、32.晚性系统的领域分析法一一典型环节特性曲战实舱内容：学习绘制系统领域典里环节特性曲线的方法，掌握典型环节表达的特性。22、33.线性系统的领域分析法伯谯图实黯内容：学习绘制系统痂域伯他图的方法，掌握枪定性判断方法及稳定裕度分析方法。22、3从线性系统的校正方法实殴内容I学习分析各种校正手段对于系统性能改善的方法.22、38五、教学方法及手段本课程以课堂济授为主，结合讨论、案例、视频资源共享、实验等教学手段，促进学生枳极思考，开发学生的潜能.培养学生思考问8S、分析何超和解决向阳的能力：同时精选教学内容,精讲多练：安持习跑课.巩固课堂所学知识：深程依托超星泛雅学习平分,提供灵活的自主学习平台.学生可通过学习通完成作业提交、课堂互动、何虺答疑、在线学习等活动，通过这些方法和手段完成学任务和相关能力的培养课程教.使得学生能较全面地理解城性定行系统建模、时域分析、处数域分析、频域分析的址本方法与设计系统的基木原理，对税性离敢控制系统iM行建模并进行性能分析，对非线性控制系统进行稳定性分析，具有根据系统性能指标要求设计系统控制器的初步能力.实5金教学着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证：如何组织实验、处理数据和分析实验现象：介绢常用设备和仪的原理.构造和使用维护方法以及综合实脸内容的思路和方窠设计等.采用教师讲授和学生动手操作的方法：在实脸前学生应发习和掌握与本实验有美的教学内容、认出阅读实验指V书;在实蛤中要严格遵守实验纪律,按操作规程使用仪器；实验结束后，按规定对仪器进行城护保养；好完成一项实验，要认出完成一份实验报告，六、课程资源I.推荐教材：胡寿松.自动控制原理IM1.7版.北京：科学出版社.2019.2.参考书:(I)胡一松.自动控制原理习遨解析M1.2版,北京:科学出版社.2017.(2)胡寿松.自动控制原理名记和课后习题(含考研直胭WW(M.6版.北京：中国石化出版社.2017.(3)熊晓君F1.动控制原理实验教程(硬件模拟与MAT1.AB仿真HM1.北京：机械工业出版社.2017.(4)张志涌.MAT1.AB教程M).北京：北京航空航天大学出版社.2017.(5)胡寿松.自动控制原理鹿海与考研指导M.2版,北京:科学出版社.2017.(6)刘胜,全方位推进器控制系统研究【M1.北京:国防工业出版社.2011.3期刊：(1)王飞跃.智能控制五十年回顾与展望：傅京孙的初心与萨里迪斯的雄心IJ动化学JU.2021.47(10):2301-2320.(2)陈皓勇,任章.张承第.等.“集群智能与协同控制”专刊前宫.控制理论与应用.2021,38(07):873.874.(3)程启明.沈百,程尹里.等.电网不平衡下葩于SGsC和1.yaPUnoV控制器的DFIG协调控制J.电机与控制学报,2020,24(10):27-37.(4)Shihua1.i.HaoGu.FuzzyAdaptiveInterna1.Mode1.Contro1.SchemesforPMSMSpeed-Regu1.ationSystem(J.IEEETransactionsonIridustriti1.1.nfo11n<tics.2012.8(4):767-779.(5)DenM1.g1.iu.Adaptivecriticnon1.inearrobustcontr>kasurvey(J.IEEETransactionsonCyberneiics,2017,47(10):3429-3451.4.网络资源：(1>华中科技大学,王永强,国家级精品课程自动控制原理B.httpswww.icoursc163.or,',coursc/HUS-1(K)1531(X)1.?tid=I(X)16144X)4.(2)中国工控网httpTWWW.gongkongconV.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程FI标的支推关系见表九*4禅程考校对翼程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则呆程目标I23过程性考核课堂表现8<1>根据课堂互动、隹记、课堂出勤情况和课程时论等情况进行考核，满分100分.<2>以平时考核成绩柒以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。104阶段性测试6<1>根据阶段性测试试卷的完成情况进行考核，满分100分.<2>以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。44作业10< 1>主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；< 2>年次作业单独评分,取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。< 3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。J33实验16< 1>根据每个实验的实骆操作完成情况和实聆报告质业单独评分，满分100分：< 2>年次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩.< 3>以实验成绩乘以其在总评成缄中所占的比例计入课程总评成绩.66期末考核601）卷面成绩100分，以卷面成缄乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总梆成馈.2主要考核系统结构简化及梅充公式建模、线性系统时域性能分析、线性系统松凯速分析、续性系统领域分析、然性系统校正设计、战性岗做系统建模与性能分析、非线性系统模型与检定性分析等内容。3考试遨型为：选择遨、填空题、计算题和设计施等.3030合计：100分47476八、考核与成绩评定1 .考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、阶段性测试、实验、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价.考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩加成，其中：期末试卷成绩为100分（权武60%，试SS类型为加察题、选择题、计算题和设计时等类型，试送中基本知识、程本理论、基本技能的试题分值不超过56»,综合应用超、分析题不低于5O:课堂表现、阶段性测试、作业、实物等过程性考核成绩为100分权重40%）：过程性考就和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例.2 .过程性考核成绩的标准过程性考核方式垂点考核内容、评价标准、所占比重见表5表5过程性考楼方式评价标海考核方式所占比（1）100>x9090>x8080>x>7070>x>60x<60课表现20课堂互动、笔记、课堂出勤情况和课程讨论情况等总成绩90分90分课堂互动、笔记、课堂出勤情况和课程讨论情况等总成绩80分80分课堂互动、笔记、课堂出勤情况和课程讨论情况等总成绩270分70分课堂互动、箔记、课堂出勤情况和课程i寸论情况等总成绩60分课堂互动、笔记、课堂出勤情况和课程讨论情况等总成绩60分阶段性，试15所有阶段测验平均成绩90分90分所有阶段测验平均成绩«0分80分所有阶段测验平均成绩70分70分所有阶段测验平均成绩60分所有阶段测验平均成绩60分作业25所有作业平均成绩90分90分所彳f作业平均成嫌280分80分所有作业平均成缴270分70分所有作业平均成绩60分所有作业平均成绩60分实验'10实验预习认ft.能够熟练掌握方法与步骤.实验探作过程熟练、规范，遵规可纪、团结协作,实验结果详实、结论清新、讨论合理.实骆前有.预习,能够掌握方法与步骡，实验操作过程正确、规范，遵规守纪、团结协作，实验结果正确、讨论适当.实验前有预习,基本能够学提方法与步界，实验操作过程基本正确、无协作，实蛤结果法本正确，讨论一般.实脸前有预习，不能掌握方法与步骤，实验操作过程基本正确.无协作，实验结果葩本正确,无讨论。没有预习.不能完成实蛤：实验操作步骤有误:实验结果不正确，没有分析环论。