自动控制原理课程标准

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- .jz* 自动控制原理与系统课程标准

一、适用对象

本课程适用于高等职业教育层次三学年制自动化专业的学生

二、课程的性质与任务

本课程是电气自动化专业的必修课。教学任务是使学生建立自动控制系统的根本概念,掌握自动控制系统分析、设计(校正)的根本方法，初步掌握系统实验技能。为了适应职业教育侧重现场技术应用的特点,本课程突出了与实际应用方面相关的知识,减少了理论与计算方面的容,为从事高新技术工作打下坚实的根底。

三、参考学时

48学时

四、学分

3学分

五、课程目标

通过课程的学习，学生应掌握以下能力：

1．职业知识目标：

〔1〕明确控制系统的任务、组成及自动控制的根本概念，开环控制和闭环控制的根本原理和特点。

〔2〕理解系统的微分方程，认识系统的传函和系统的构造图，熟悉拉普拉斯变换，掌握典型环节的传函

〔3〕掌握时域分析法和频率特性法

〔4〕掌握系统的稳定性概念、系统的稳定必要条件、代数判据、对数频率判据、自动控制系统的稳定性分析。掌握系统稳态误差的概念、系统稳态误差的.

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- .jz* 求法。掌握系统动态性能指标的求取、动态性能指标与对数开环频特的关系

〔5〕理解校正的概念和根本过程；明确串联校正、反应校正和顺馈校正的作用，并掌握利用这些手段提高系统性能的方法

2．职业能力目标：

〔1〕在理解有关自动控制系统的根本概念的根底上建立控制系统数学模型的根底上，掌握并灵活运用时域法频率法进展系统分析及正确的性能分析。

〔2〕掌握系统分析、校正的思路和方法，为日后控制系统的分析设计打下根底。

〔3〕重点掌握实际的恒值系统的控制。系统的调试过程中表达实际问题的解决能力。具有清晰的系统概念，具有控制方法的软件实现能力，系统各个环节硬件的设计能力，总体调试能力是我们改革的宗旨

3．职业素质目标：

具有系统综合调试的能力，能够解决调试中出现的问题，完成系统

六、课程设计思路

课程教学容源于企业岗位典型工作任务。但经过科学提炼与教学设计；课程教学目标源于企业岗位知识技能要求。突出能力培养但不放弃对根本知识的理解以及根本知识与实践现象的严密联系；课程教学的实训系统源于企业岗位工作对象。生产线及其设备，任务及其工艺流程引入教学。学习情境是企业工作环境的缩影与再现。课程采用工程式教学及多种教学方法并用，素质教育引入专业课教学，明确学生的学习目的，激发学生的学习兴趣，挖掘学生的学习潜能，保证课程教学任务的完成与教学目标的到达。

为了提高实际操作和现场调试方面的能力，本课程抛弃了自控理论中的数学.

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- .jz* 抽象，尽量地给出自控系统的定性概念及常用典型系统的经历结论。要求在理解有关自动控制系统的根本概念，建立控制系统数学模型的根底上，掌握并灵活运用时域法频率法进展系统分析及正确的性能分析。掌握系统分析、校正的思路和方法，为日后控制系统的分析设计打下根底。实验重点放在实际的恒值系统的控制实现上。系统的调试过程中表达实际问题的解决能力。具有清晰的系统概念，具有控制方法的软件实现能力，系统各个环节硬件的设计能力，总体调试能力是我们改革的宗旨。

七、课程教学单元学习目标与教学任务

工程一：自动控制系统概述

〔一〕工程容：

1.自动控制系统的组成

2.自动控制控制开环和闭环控制

3.自动控制系统的分类

4.自动控制系统的性能指标

5.自动控制系统的研究方法

〔二〕工作任务：

通过例如和实训，建立起系统的根本概念，初步掌握由系统工作原理图画出系统方块图的方法。掌握系统的性能指标，正确理解对控制系统稳、准、快的要求。

〔三〕课时：8学时

〔四〕学习目标：

明确控制系统的任务、组成及自动控制的根本概念。侧重讲述开环控制和闭.

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- .jz* 环控制的根本原理和特点。

工程二：自动控制系统的数学模型

〔一〕工程容：

1.系统的微分方程建立数学模型

2.系统的传函

3.拉普拉斯变换概念和应用

4.系统的构造图

5.典型环节的传函和功能框

6.自动控制系统的框图的变换、化简和系统闭环传函求取

〔二〕工作任务：

了解系统的实际输入输出对系统数学模型的一一对应关系

〔三〕课时：10学时

〔四〕学习目标：

理解系统的微分方程，认识系统的传函和系统的构造图，熟悉拉普拉斯变换，掌握典型环节的传函，掌握自动控制系统的框图变换和闭环传函的求取。

工程三：分析自动控制系统性能常用的方法

〔一〕工程容：

1.通过求解微分方程举例，分析典型一、二阶系统的响应特性

2.频率特性的根本概念

3.频率特性的表示方式 .

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- .jz* 4.典型环节的对数频率特性

5.系统的开环对数频率特性

〔二〕工作任务：

通过例如及相关实验，理解时域分析法和频率特性法

〔三〕课时：10学时

〔四〕学习目标：

掌握时域分析法和频率特性法

工程四：自动控制系统的性能分析

〔一〕工程容：

1.自动控制系统的稳定性分析：系统稳定性概念；系统稳定性的充要条件；奈氏稳定判据和对数频率判据；稳定裕量与系统的稳定性；自动控制系统的稳定性分析举例

2.自动控制系统的稳态性能分析：系统稳态误差的概念；系统稳态误差与系统型别、系统开环增益间的关系；系统稳态误差与输入信号间的关系；由系统的开环对数频率特性去分析系统的稳态性能；自动控制系统稳态性能分析举例

3.自动控制系统的动态性能分析：系统跟随动态指标的求取及分析；跟随动态性能分析；系统动态性能与开环频率特性间的关系

4.系统分析举例

〔二〕工作任务：

通过实训了解调节系统那些参数可改变系统的稳定性，了解调节那些参数可提高系统的控制精度，了解改变系统那些参数可改变系统的性能。 .

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- .jz* 〔三〕课时：12学时

〔四〕学习目标：

掌握系统的稳定性概念、系统的稳定必要条件、代数判据、对数频率判据、自动控制系统的稳定性分析。掌握系统稳态误差的概念、系统稳态误差的求法。掌握系统动态性能指标的求取、动态性能指标与对数开环频特的关系

工程五：自动控制系统的校正(改善系统性能的途径)〔一〕工程容：

1．校正装置：无源校正装置；有源校正装置

2．串联校正：比例(P)校正；比例-微分(PD)校正(相位超前校正)；比例-积分(PI)校正(相位滞后校正)；比例-积分-微分(PID)校正(相位滞后-超前校正)

3．反应校正

4．顺馈补偿：扰动顺馈补偿；输入顺馈补偿；顺馈补偿应用举例

〔二〕工作任务：

掌握串联〔超前/迟后/迟后-超前和PID〕校正的作用及方法

（三）课时：4学时

〔四〕学习目标：

理解校正的概念和根本过程；明确串联校正、反应校正和顺馈校正的作用，并掌握利用这些手段提高系统性能的方法。了解三种串联校正的特点和适用围，掌握根本的校正步骤。

工程六：恒温控制系统分析

〔一〕工程容： .

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- .jz* 1．各组依据工程功能及各组员的实际情况进展工程分工，确定工作步骤，提交工程实施方案

2.根据系统分析，通过C语言编程，设置数学模型。

3.根据数学模型，写出程序清单并下载调试。

4.工程验收并书写工程报告

〔二〕工作任务：

分析恒温控制系统

〔三〕课时：4学时

序号 任务 课时 备注

1 功能确定，制定实施方案 2 由组长负责，

2 硬件系统制作 2 硬件系统制作和软件编程由不同组员承当同时进展 3 软件编程 5

4 综合调试 5 功能调试

5 工程总结报告及PPT汇报撰写 1 报告撰写由不同组员承当和硬件系统制作及软件编程同时进展。从工程实施就可搜集材料，开场撰写，和PPT汇报一起完成