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课程内容不断迭代，成绩以当时的课程内容为准，一旦合格，可以申请证书。申请证书后，以结课处理，成绩不再改动
一、课程名称：自动控制原理Ⅰ
课程代码：02188145
课程负责人：刘伟
二、学时与学分：72学时，4.5学分
三、课程性质：必修
四、适用专业：电力系统方向(电力系统及其自动化方向)、建筑电气与智能化
五、使用教材：
胡寿松编.《自动控制原理》.国防工业出版社，2013年
六、参考书目：
1.吴麒编.《自动控制原理》.清华大学出版社，2010年
2.宋乐鹏编.《自动控制原理》.清华大学出版社，2008年
七、开课单位：电气信息学院
八、课程的目的和任务：
本课程为电气工程及其自动化专业的主要专业基础课程之一，目的是使学生掌握负反馈控制原理、控制系统数学模型的建立和系统性能分析、设计的基本方法，培养学生分析和设计自动控制系统性能的基本能力并能满足其它后续专业课程对自动控制理论知识的需要。
九、课程的教学基本要求：
本课程采用时域法、根轨迹法和频率特性法对自动控制系统的性能进行分析和设计，学完本课程应达到以下基本要求。
1.掌握负反馈控制原理
掌握负反馈控制原理，能够分析负反馈控制系统的调节过程并画出相应的控制系统方框图。了解控制系统的基本构成和分类。
2.熟悉建立控制系统数学模型的方法
熟悉用拉氏变换法求解线性系统微分方程的基本方法。掌握控制系统传递函数、动态结构图建立和简化方法。
3.熟悉运用时域分析法分析系统性能的方法
掌握典型二阶系统的单位阶跃响应以及性能指标的求取。掌握用劳斯代数稳定判据判断系统的稳定性的方法。掌握求系统的稳态误差及误差系数的方法。
4.熟悉用根轨迹分析法分析控制系统性能的方法
掌握根据系统开环传递函数的零、极点分布绘制闭环系统根轨迹图的基本方法。根据根轨迹图分析控制系统的性能。了解开环零、极点对系统性能的影响。
5.熟悉频率分析法分析控制系统性能的方法
熟悉典型环节频率特性的求取以及频率特性曲线，掌握系统开环对数频率特性曲线、极坐标曲线绘制的基本方法。了解根据开环对数频率特性曲线分析闭环系统性能的方法。熟悉用奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性的方法。掌握稳定裕度的计算方法。
6.熟悉控制系统校正的方法
了解串联超前校正、串联滞后校正的校正装置设计的基本原理和方法。
7.熟悉非线性控制系统的分析方法
了解非线性控制系统的特点和常见非线性特性。熟悉非线性控制系统的描述函数法。
十、课程主要内容：
第一章 自动控制的一般概念与数学基础概述
1.教学目标：
①掌握自动控制系统的基本原理。
②掌握对控制系统性能的基本要求。
2.教学内容：
第一节 自动控制系统的基本原理
第二节 自动控制的基本方式
第三节 对控制系统性能的基本要求
第四节 自动控制系统的类型
第五节 复数及其表示
第六节 拉普拉斯变换及其应用
第七节 傅里叶变换
3.教学重点：
①对控制系统性能的基本要求。
②对控制系统性能的基本要求。
4.教学难点
拉普拉斯变换及其应用。
第二章 连续控制系统的数学模型
1.教学目标：
①了解控制系统数学模型的概。
②掌握控制系统的传递函数。
2.教学内容：
第一节 控制系统数学模型的概念
第二节 控制系统的动态微分方程
第三节 控制系统的传递函数
第四节 动态结构图及其等效变换
第五节 信号流图
第六节 MATLAB简介及数学模型的表示
3.教学重点：
①控制系统的动态微分方程。
②动态结构图及其等效变换。
4.教学难点：
①信号流图。
②MATLAB简介及数学模型的表示。
第三章 时域分析法
1.教学目标：
①了解控制系统的典型输入信号。
②掌握代数稳定判据。
2.教学内容：
第一节 控制系统的典型输入信号
第二节 线性系统的稳定性分析
第三节 代数稳定判据
第四节 稳态误差分析与计算
第五节 复合控制系统的稳态误差
第六节 控制系统的动态响应及其性能指标
第七节 一阶系统的动态响应分析
第八节 二阶系统的动态响应分析
第九节 二阶系统性能的改善
第十节 高阶系统的动态分析
第十一节 控制系统时域分析的MATLAB应用
3.教学重点：
①稳态误差分析与计算。
②线性系统的稳定性分析。
4.教学难点：
①二阶系统的动态响应分析。
②高阶系统的动态分析。
第四章 根轨迹分析法
1.教学目标：
①掌握自动控制系统的根轨迹。
②掌握利用MATLAB绘制根轨迹。
2.教学内容：
第一节 自动控制系统的根轨迹
第二节 绘制根轨迹的基本法则
第三节 广义根轨迹
第四节 控制系统的根轨迹分析
第五节 利用MATLAB绘制根轨迹
3.教学重点：
①绘制根轨迹的基本法则。
②控制系统的根轨迹分析。
4.教学难点：
控制系统的根轨迹分析。
第五章 频率特性法
1.教学目标：
①了解频率分析法。
②掌握典型环节的频率特性。
2.教学内容：
第一节 频率特性
第二节 典型环节的频率特性
第三节 频域稳定判据
第四节 稳定裕度
第五节 闭环系统的频域性能指标
第六节 控制系统频域设计
3.教学重点：
①频域稳定判据。
②闭环系统的频域性能指标。
4.教学难点：
控制系统频域设计。
第六章 控制系统的频率法校正
1.教学目标：
①了解控制系统校正设计。
②掌握控制系统校正设计。
2.教学内容：
第一节 系统的设计与校正问题
第二节 常用校正装置及其特性
第三节 串联校正
第四节 前馈校正
第五节 复合校正
第六节 控制系统校正设计
3.教学重点：
①系统的设计与校正问题。
②常用校正装置及其特性。
4.教学难点：
控制系统校正设计。
实验教学内容
序号 实验项目 实验内容与要求 主要仪器设备 实验类型 小组人数 学时分配 备注
1 典型环节的时域响应 1）掌握自动控制原理实验箱的使用方法。（2）学习用电路构成所需要的系统仿真模型(传递函数)。（3）掌握典型环节模拟电路的研究方法，观测各种典型环节的阶跃响应曲线。（4）通过对典型电路分析和实验，掌握系统数学模型的理论建模方法和实验测定法。 计算机，matlab软件 验证型 1 2 　
2 典型系统瞬态响应和稳定性分析 （1）掌握瞬态性能指标的测试技能。（2）了解参数变化对系统瞬态性能的稳定性的影响。（3）研究二阶系统阻尼系数ξ和自然振荡频率ωn与系统结构之间的关系。（4）按实验步骤绘出实验线路、标出原始数据，画出输出波形图。 计算机，matlab软件 综合型 1 2 　
3 线性系统的频率响应分析 （1）学习测量系统（或环节）频率特性曲线的方法和技能。（2）学习根据频率特性的实验曲线求取传递函数的方法 计算机，matlab软件 综合型 1 2 　
4 线性系统的校正 （1）了解和观测校正装置对系统稳定性及瞬态特性的影响。（2）验证设计的校正装置是否满足系统性能的要求。（3）以比例－微分校正为例，掌握二阶线性系统综合的原理与实现方法。 计算机，matlab软件 设计型 1 2 　
总计 8 　
十一、本课程与相关课程的关系：
先修课程：高等数学、大学物理。
后续课程：数字电子技术、模拟电子技术。
十二、考核方式：
1.考核类型：考试。
2.成绩评定：期末考试成绩占70%，实验及平时成绩占30%。





十三、学时分配：
章节 教学内容 学时分配 小计
理论 实验 上机
第一章 自动控制的一般概念与数学基础概述 4 4
第二章 连续控制系统的数学模型 概述 8 2 10
第三章 时域分析法 概述 12 2 14
第四章 根轨迹分析法 概述 12 2 14
第五章 频率特性法 概述 12 2 14
第六章 控制系统的频率法校正 8 8
第七章 非线性系统 4 4
第八章 采样控制系统 4 4
总计 64 8 72
教学大纲制订人：刘 伟