自动控制理论系列课程

自动化专业课程表一、引言自动化专业是现代科技领域的重要学科之一，涵盖了自动控制、自动检测、自动测量、自动计算等方面的知识与技术。

学习自动化专业需要掌握一系列的基础课程和专业课程，这些课程安排合理且有序地进行学习，是培养优秀自动化专业人才的重要保障。

本文将围绕自动化专业课程表展开讨论，探讨如何合理安排自动化专业的课程，以满足学生的学习需求和培养目标。

二、基础课程2.1 数学课程•高等数学•线性代数•概率论与数理统计2.2 物理课程•大学物理2.3 计算机科学与技术课程•计算机导论•C语言程序设计•数据结构与算法三、专业核心课程3.1 自动控制原理•系统建模与模型分析•传递函数与状态空间分析•比例、积分与微分控制•校正与稳态控制3.2 电子技术•电路基础•模拟电子技术•数字电子技术3.3 自动检测与测量技术•信号与系统•传感器与变送器•信号处理与条件识别3.4 自动化仪表与控制设备•控制系统设计与实现•自动化仪表与传感器•工业控制设备与调试四、专业选修课程4.1 机器人技术•机器人导论•机器人建模与仿真•机器人感知与智能控制4.2 自动化生产线•生产线布置与规划•生产线控制与优化•自动化生产线案例分析4.3 自动化系统集成•自动化系统设计原理•自动化系统集成技术•自动化系统维护与管理五、实习实训课程通过实习实训课程，学生可以将所学的理论知识应用到实际操作中，提升自己的实践能力和技术水平。

5.1 工程实践•自动控制工程实践•电子电路实验•控制系统实验5.2 生产实习通过参与实际生产线的运行与管理，学生可以了解企业的生产过程和自动化控制技术在实际生产中的应用。

5.3 工程设计•自动化控制系统设计•自动化仪表与控制设备选型与设计六、总结本文以自动化专业课程表为任务主题，从基础课程、专业核心课程、专业选修课程和实习实训课程等多个层面进行了探讨。

合理安排自动化专业的课程，对于学生的学习和未来的发展具有重要意义。

《自动控制原理》课程简介课程编号：A1620025课程名称：自动控制原理学分/学时：4/64开课学期：第5学期课程类型：专业必修课程课程性质：必修先修课程：《高等数学A(1)》、《高等数学A(2)》、《线性代数》、《电路》、《复变函数与积分变换》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《信号与系统分析》适用专业：自动化考核方式：考试考核形式：大作业、期中测试、实验评估、期末考试等组合形式建议教材：（1）谢克明编著.自动控制原理（第3版）.电子工业出版社,2010年（2）常熟理工学院电气及自动化工程学院自编讲义.自动控制原理实验指导书，校内讲义，2015年内容简介：《自动控制原理》课程是一门研究自动控制系统的基本概念、基本原理和基本分析与设计方法的基础工程课程，本课程主要内容包括自动控制系统建模、自动控制系统分析和自动控制系统设计（校正）三个方面。

通过本课程的教学，让学生掌握分析与综合SISO自动控制系统的经典控制理论与方法，并能初步结合实际，分析和设计控制系统，以及在MATLAB与Simulink支持下对控制系统进行计算机辅助分析和设计。

为今后进一步深入学习和研究其他控制理论与控制系统设计打下坚实的基础。

自动控制原理Automatic Control Theory课程编号：A1620025学分：4学时：64学时（讲课：56学时实验：8 学时实践：0学时）学时：周开课学期：第5学期课程类型：专业必修课程课程性质：必修先修课程：《高等数学A(1)》、《高等数学A(2)》、《线性代数》、《电路》、《复变函数与积分变换》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《信号与系统分析》适用专业：自动化建议教材：（1）谢克明编著.自动控制原理（第3版）.电子工业出版社,2010年（2）常熟理工学院电气及自动化工程学院自编讲义.自动控制原理实验指导书，校内讲义，2015年主要参考书：（1）胡寿松主编.自动控制原理（第5版）.科学出版社.2007年（2）李友善主编.自动控制原理（第3版）.国防工业出版社.2005年（3）富兰克林,鲍威尔主编; 李中华，张雨浓译著.自动控制原理与设计.人民邮电出版社.2007年开课学院：电气与自动化工程学院修订日期：2018年9月一、课程说明《自动控制原理》课程是自动化专业学生学习和掌握自动控制系统的基本概念、基本原理和基本分析与设计方法的基础工程课程，它是自动化专业的一门专业必修课程，在第五学期开设。

自动控制原理教学大纲一、课程简介。

自动控制原理是控制科学与工程技术的基础课程，是现代自动控制领域的基础理论和方法。

本课程旨在使学生系统地学习自动控制领域的基本理论和方法，掌握自动控制系统的分析与设计技术，为学生进一步学习与研究自动控制领域的专业知识打下坚实的基础。

二、课程目标。

1. 理解自动控制系统的基本概念和基本原理；2. 掌握自动控制系统的数学建模方法；3. 掌握自动控制系统的分析与设计方法；4. 熟悉自动控制系统的常用控制器设计方法；5. 了解自动控制系统的先进控制方法。

三、课程内容。

1. 自动控制系统基本概念。

（1）自动控制系统的定义和基本组成；（2）自动控制系统的分类及特点；（3）自动控制系统的基本结构和工作原理。

2. 自动控制系统的数学建模。

（1）自动控制系统的数学描述；（2）自动控制系统的传递函数表示；（3）自动控制系统的状态空间表示。

3. 自动控制系统的分析方法。

（1）自动控制系统的时域分析方法；（2）自动控制系统的频域分析方法；（3）自动控制系统的根轨迹法和Nyquist法分析。

4. 自动控制系统的设计方法。

（1）自动控制系统的根据性能指标的设计方法；（2）自动控制系统的稳定性设计方法；（3）自动控制系统的鲁棒性设计方法。

5. 自动控制系统的控制器设计方法。

（1）自动控制系统的比例、积分、微分控制器设计；（2）自动控制系统的PID控制器设计；（3）自动控制系统的先进控制器设计。

四、教学方法。

1. 采用理论教学与实践教学相结合的教学方法；2. 通过案例分析和实例演示，加深学生对自动控制原理的理解；3. 开展实验教学，培养学生实际动手能力；4. 鼓励学生参与讨论，提高学生的分析和解决问题的能力。

五、教学评估。

1. 平时成绩占30%，主要包括课堂作业、实验报告等；2. 期中考试占30%，主要考察学生对基本理论和方法的掌握程度；3. 期末考试占40%，主要考察学生对整个课程内容的全面掌握程度。

浅谈《自动控制理论》专业基础课程教学改革[摘要]《自动控制理论》课程为理工科院校电气自动化专业重要的专业基础课，是自动控制系统、过程控制、智能控制等专业课的先修课程。

该课程理论性、系统性和综合性都很强，涉及到多学科的交叉。

通过理论课程的学习,培养学生分析、设计控制系统的能力。

为后续专业课程的学习打下坚实的理论基础。

[关键词]自动控制理论课程改革综合实践《自动控制理论》课程是我院重要的专业基础课，近几年，我们通过课程建设，建立了新的自动控制课程体系，确立以系统分析、系统建模、系统综合为自动控制理论课程的主线，构建由时域分析、复域分析、频域分析、离散系统和非线性系统５个模块构成的知识体系。

在教学过程中，把自动控制、计算机技术和电子技术有机地融为一体，使学生对控制系统的组成、分析、设计、综合等各个环节有全面的理解，并通过一系列的实践环节培养学生的综合实践能力。

一、课程体系科学化《自动控制理论》是一门知识覆盖面广、内容多、更新发展快、理论性和抽象性都很强，具有一定深度和复杂性的课程，教师难教，学生难学。

随着本科生教育的继续巩固和研究生教育的不断发展我们对课程体系进行了改革，制定了新的自动控制理论教学大纲，对课程的教学内容进行了调整优化，建立了一套适应性强的包括理论讲授、计算机辅助设计、实践教学和强化训练等方面在内的全方位教学新体系。

1.开发研制了计算机辅助教学课件自动控制理论cai课件的设计是一种根据教学大纲的要求，经过教学目标确定教学内容和任务分析的教学媒体，是利用计算机进行教学活动的交互方式。

《自动控制理论》课是专业基础课，所以，在教学中应加强“三基础”教学，即基本理论、基本知识和基本技能，既要保证本学科的系统性、完整性，又要考虑专业培养目标对课程的要求。

在进行cai课件的设计时，我们依据以下三点：（一）以教学大纲为依据，充实和更新教学内容；（二）在教学中要做到保证基础教学，加强近代教学，联系实际教学，涉及前沿教学；（三）完善cai模式，使课程结构体系更趋合理。

《自动控制原理》说课稿一、教材1、教学用教材：《自动控制原理》：高等工科院校控制类课程系列化教材主编：孙亮、杨鹏北京工业大学出版社这本教材从工程实际应用的角度出发，注重基础性、系统性和实用性，较深入地介绍了自动控制系统的数学描述方法、时域分析、频域分析方法等。

全书共八章（具体内容在教学设计过程中进行详细介绍），每一章后面都给出了相应的习题，并在书中提供了部分习题参考答案供学生参考、对照。

另外，这门自动控制原理课程是计算机控制技术课程的先修前导课程，只有把这门课程学好，才能更好的学习计算机控制技术（计算机控制这门课程在本届学生下学期学习）。

2、辅助教材：《自动控制原理》科学出版社《现代控制理论》清华大学出版社3、先修后续课：先修：《电路分析》、《复变函数》后续：《现代控制理论》、《计算机控制技术》、《嵌入式技术》二、教学方法与教学设计过程（一）课程的简要介绍1、自动控制原理课程本身要大量用到Laplace变换、复变函数理论，所以要想学好自动控制原理，首先得看看自己的大学数学基础有没有打扎实了（尤其是复变函数与积分变换）。

2、除了应该具备的数学基础外，还需有处理相关专业知识的能力。

比如建立实际系统的物理模型，这里就需要有良好的电路（主要是模拟电路）、大学物理、机械原理的知识。

同时还需要有一定的数学建模能力。

3、正是因为课程中充满了数学，所以千万不要把自动控制原理当成数学来学，那样会越学越迷糊，甚至会最终怀疑控制理论的科学性。

因为若当作一门数学课，你掌握的只是一些方程的操作和图形的画法，你无法理解为什么实际的系统会遵循控制理论所描述的规律（比如水位能够被精确的控制），这会让你觉得是完全是数学的作用，而忽略了自动控制的基本思想以及这些数学方程背后所受到物理规律支配这一事实。

4、学自动控制原理，掌握基本的控制思想是最重要的（它有别于数学思想、物理思想）。

大学阶段所学的自动控制原理主要涉及经典控制理论，所以它最根本的控制思想是【负反馈思想】，很多稳定性理论都是立足于这一思想上建立的，所以数学虽然很重要，但数学对于自动控制理论来说只是一个强有力的工具。

⾃动控制理论实验指导（新）《⾃动控制理论》课程实验指导⼀、实验注意事项1、接线前务必熟悉实验线路的原理及实验⽅法。

2、实验接线前必须先断开总电源与各分电源开关，严禁带电接线。

接线完毕，检查⽆误后，才可进⾏实验。

3、实验⾃始⾄终，实验板上要保持整洁，不可随意放置杂物，特别是导电的⼯具和多余的导线等，以免发⽣短路等故障。

4、实验完毕，应及时关闭各电源开关，并及时清理实验板⾯，整理好连接导线并放置到规定的位置。

5、实验前必须充分预习实验指导书。

⼆、实验模拟装置使⽤注意事项1、⽆源阻容元件可供每个运算放⼤器使⽤。

2、运算放⼤器是有源器件，故连在运算放⼤器上的阻容元件只能供本运算放⼤器选⽤。

3、信号幅值不宜过⼤，按指导书中指⽰的幅值。

否则，可能使运算放⼤器处于饱和状态。

三、每次实验内容第⼀次：实验⼆第⼆次：实验三第三次：实验四备注：实验⼀作为实验前的预习及热⾝实验⼀控制系统典型环节的模拟⼀、实验⽬的1）、熟悉数字⽰波器的使⽤⽅法2）、掌握⽤运放组成控制系统典型环节的电⼦电路 3）、测量典型环节的阶跃响应曲线4）、通过实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响⼆、实验仪器1）、THSSC-1实验箱⼀个 2）、数字⽰波器⼀台三、实验原理以运算放⼤器为核⼼元件，由其不同的R-C 输⼊⽹络和反馈⽹络组成的各种典型环节，如图1-1所⽰。

图中Z 1和Z 2为复数阻抗，它们都是由R 、C 构成。

基于图中A 点的电位为虚地，略去流⼊运放的电流，则由图1-1得：由上式可求得由下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应。

1)、⽐例环节⽐例环节的模拟电路如图1-2所⽰：图1-1、运放的反馈连接1u o图1-2 ⽐例环节(1) )(12Z Z u u S G i o =-=2100200)(12===KKZ Z S G2）、惯性环节图1-3、惯性环节3）、积分环节图1-4、积分环节4）、⽐例微分环节（PD ），其接线图如图及阶跃响应如图1-5所⽰。

目录一．绪论 (2)1.1相关背景知识 (2)1.2课程设计目的 (2)1.3课程设计任务 (2)二．通过matlab求校正装置的传递函数 (3)三．系统校正前后的分析 (4)3.1特征根的对比 (4)3.2三种响应曲线的对比 (5)3.2.1校正前后的单位脉冲响应曲线对比 (5)3.2.2校正前后的单位阶跃响应曲线对比 (7)3.2.3校正前后的单位斜坡响应曲线对比 (8)四．动态性能的对比 (10)五．系统校正前后的根轨迹 (12)六．系统校正前后的Nyquist图 (14)七．系统校正前后的Bode图 (16)八.心得体会 (18)九.参考文献 (19)一．绪论1.1相关背景知识《自动控制原理》作为自动控制系列课程的实践性教学环节的教程，是新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材之一。

该课程综合性强、知识覆盖面广,要求学生具有《工程数学》、《电路》等基础知识,以及较强的计算能力。

而《自动控制原理课程设计》能够帮助学生进一步巩固自控基础知识,并结合电路、电子技术,加强实践操作能力，因此具有很重要的意义。

1.2课程设计目的1.掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种补偿（校正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标。

2.学会使用MATLAB 语言及Simulink 动态仿真工具进行系统仿真与调试。

1.3课程设计任务题目：已知单位负反馈系统被控制对象的传递函数为m m 1m 2012m n n 1n 2012n b b b b ()s s s G s a s a s a s a ----++++=++++ （n m ≥）。

参数n 210a ,a ,a ,a 和m 210b ,b ,b ,b 以及性能指标要求因小组而异。

本组题目: 已知单位负反馈系统的开环传递函数0K G(S)S(S 1)(0.125S 1)=++，试用频率法设计串联滞后校正装置，使系统的相角裕量030γ>，静态速度误差系数1v K 10s -=设计要求：1）首先， 根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正，使其满足工作要求。