《自动控制原理A》课程教学大纲 大纲执笔人：李益华 大纲审核人： 课程编号： 0811000425 英文名称：Principles of Automation Control A 学分： 4 总学时64 。其中，讲授 56学时，实验 8学时，上机 0 学时，实训0 学时。 适用专业: 自动化专业 先修课程：高等数学、线性代数、积分变换、电路、电子技术、微机原理与应用等。 一、课程性质与教学目的 本课程是自动化专业必修的一门重要的专业基础课（主干课程）。它是自动控制技术的基础理论，是一门理论性较强的工程科学。通过本课程的学习，使学生掌握自动控制系统的基本概念、自动控制理论的发展历史，学会建立和简化自动控制系统的数学模型，着重掌握自动控制系统的时域分析法、根轨迹分析法和频率特性分析法，并学习自动控制系统综合与校正的一般方法；学习非线性系统的分析及综合方法。要求会分析和计算有关问题，并能独立完成规定的实验。 二、基本要求 1、明确自动控制原理的任务，正确理解被控对象、被控量、控制器和自控系统等概念。 正确理解开环、闭环等基本概念。 2、掌握线性的连续的动态系统的数学模型建立方法，正确理解传递函数的定义、性质和意义，能正确列写自动控制系统中常用电气设备或环节的传递函数：掌握传递函数方框图及方框图的变换规则及信号流图与Mason公式； 3、反馈控制系统的时域性能分析 掌握系统的性能评价指标——-稳、准、快；暂态时域响应曲线及暂态性能指标——超调量、上升时间、调节时间等。 掌握典型二阶系统暂态性能分析；了解高阶系统的暂态性能与闭环零、极点配置的关系。掌握几种典型输入信号(阶跃、斜坡等)作用下的稳态误差分析：系统按稳态误差划分的型号，扰动对稳态误差的影响及补偿措施。 4、根轨迹法 理解绘制根轨迹图时满足的幅角与幅值条件：掌握绘制根轨迹图的方法以及运用根轨迹法分析系统。 5、频域性能分析 理解频域响应及频率特性的概念，掌握频率特性的极坐标图(Nyquist图)与频率特性的对数坐标图(Bode图)的绘制方法。应用频率特性方法分析系统的暂态响应性能。 6、稳定性分析 掌握Routh稳定性判据、Nyquist图稳定判据、Bode图的稳定性分析；了解稳定裕量的概念。 7、Bode图的设计及校正 掌握 基于Bode图的PI、PD、PID以及滞后、超前、滞后——超前环节校正。 8、理解非线性系统的概念，了解非线性系统的稳定性与系统输入和输出的关系，能应用非线性系统的相平面分析法与描述函数法分析系统 三、重点与难点 1、重点内容：自动控制系统的稳定性能、稳态性能、暂态性能的分析以及系统的设计与校正问题。 2、难点内容：方框图建立、Bode图的绘制、Nyquist图的绘制及基于Nyquist图的稳定性分析、频域分析法的设计与校正 四、教学方法 理论教学与实验相结合，并且每章的Matlab仿真实验在控制系统仿真课中完成，建议自动控制原理与控制系统仿真课程在同一学期开。采用课堂教学、案例教学相结合的原则等教学方式。 五、课程知识单元、知识点及学时分配 知识单元 知识点 讲课 序号 描述 序号 描述 1 自动控制原理概论 1 课程内容、任务和学习方法 2 2 自动控制系统的组成及基本结构 3 自动控制系统的分类及性能指标 2 控制系统的数学模型 1 控制系统的数学模型建立 8 2 控制系统传递函数的基本概念与性质 3 控制系统方框图变换 4 控制系统信号流图与Mason公式 3 时域分析法 1 自动控制系统的性能类别及暂态性能指标； 10 2 二阶系统的时域分析 3 线性定常系统的稳定性分析 4 参考输入与扰动输入作用下的稳态误差 4 根轨迹法 1 根轨迹的概念及绘制根轨迹的依据 8 2 绘制根轨迹的基本法则 3 参数根轨迹和多回路系统根轨迹的绘制方法 4 正反馈回路的根轨迹 5 利用根轨迹分析系统的性能 5 频域分析法 1 频率特性及频率响应 10 2 Nyquist图的绘制方法 3 Bode图的绘制方法 4 系统开环频率特性及闭环频率特性 5 Nyquist图的稳定判据 6 控制系统的综合与校正 1 校正的类型及基本控制规律 10 2 无源校正装置与有源校正装置的概念 3 串联超前校正装置的设计 4 串联滞后校正装置的设 5 串联超前——滞后校正装置的设计 7 非线性控制系统分析 1 非线性控制系统的相平面法 8 2 描述函数的概念及典型非线性函数的描述函数法 3 非线性控制系统的描述函数法 合 计 56 六、实验教学条件及内容 利用自动控制原理实验室的实验设备进行实验，每个实验2学时 1、控制系统暂态时域响应（二阶或二阶以上）的实验。 2、控制系统稳定性的实验。 3、频率特性分析实验 4、控制系统的设计与校正。 七、作业要求 每次课后布置相应的习题 八、考核方式与要求 1.知识考核 占总成绩的70%，主要采用期末书面考试的方式评定。期末考试采用闭卷考试形式。 2.能力考核 占总成绩的30%，其中根据作业、质疑、课堂讨论和自由选题报告等能力、素质评定占20%，实验课成绩占10%（按实验态度、操作技能、实验报告进行评定）。 九、教材与主要参考书 1.推荐教材： [1] 李益华主编.《自动控制原理》[M]．湖南大学出版社，2010.8 2.主要参考书： [1] 胡寿松主编.《自动控制原理》[M]．科学出版社，2007.6 [2] 涂植英等主编. 《自动控制原理》[M].重庆大学出版社，2005.9月 [3] 吴麒主编.《自动控制原理》[M]. 北京大学出版社，2006.1月