自动控制原理电子教案(经典控制部分)

自动控制原理电子教案

经典控制部分

第一章控制理论一般概念3学时 (2)

第二章控制系统的数学模型9学时 (6)

第三章控制系统的时域分析io学时 (15)

第五章频率特性12学时 (26)

第六章控制系统的校正与设计8学时 (36)

第七章非线性系统8学时 (40)

第八章离散控制系统8学时 (45)

第一章控制理论一般概念3 学时

1．本章的教学要求

1）使学生了解控制工程研究的主要内容、控制理论的发展、控制理论在工程中的应用及控制理论的学习方法等内容，认识本学科在国民经济建设中的重要作用，从而明确学习本课程的目的。

2）使学生深入理解控制系统的基本工作原理、开环闭环和复合控制系统、闭环控制系统的基本组成等内容，学会利用所学控制原理分析控制系统。

3）使学生学会控制系统的基本分类方法，

4）掌握对控制系统的基本要求。

2．本章讲授的重点

本章讲授的重点是控制系统的基本概念、反馈控制原理、控制系统的的基本分类方法及对控制系统的基本要求。

3．本章的教学安排

本课程讲授3 个学时，复习学时3 个。

演示《自动控制技术与人类进步》及《自动化的应用举例》幻灯片，加深同学对本课程研究对象和内容的了解，加深对反馈控制原理及系统参数对系统性能影响的理解。

1．教学主要内容 ：

本讲主要介绍控制工程研究的主要内容、 中的应用及控制理论的学习方法等内容。

2．讲授方法及讲授重点：

本讲首先介绍控制工程研究的主要内容， 离心调速器为例， 说明需要用控制理论解决控制系

统的稳定、 准确、快速等问题。 其次，在讲授控制理论的发展时， 主要介绍控制理论的发展的三个主要阶段， 重点说明经典控制理论、 现代控制理论研究的范围、 研究的手段， 强调本课程重 点介绍经典控制理论。

另外，在介绍控制理论在工程中的应用时， 应举出控制理论在军事、 数控机 床、加工中心、机器人、机电一体化系统、动态测试、机械动力系统性能分析、 液压系统的动态特性分析、 生产过程控制等方面的应用及与后续课的关系， 激发 同学的学习兴趣。

最后，在介绍控制理论的学习方法时，先说明本门课的特点，起点高、比较 抽象、系统性强， 然后强调学习本门课程应以新的视角分析和考虑问题， 以系统 的而不是孤立的、 动态的而不是静态的观点和方法来思考和解决问题； 掌握控制 理论的基本概念、 基本理论和基本方法并注意结合实际， 为解决工程中的控制问 题打下基础。

3．注意事项： 介绍本门课的参考书及课程总体安排。

4．课时安排： 1 学时。

5．教学手段： Powerpoint 课件。

6．作业及思考题： 借参考书，查阅与本门课有关的文献资料，了解控制理论的 应用及最新发展动态。

[教案 1-2]

第二节 控制系统的基本概念

1．主要内容：

本讲主要介绍控制系统的基本工作原理、 开环闭环和复合控制系统、 闭环控 制系统的基本组成等内容。

[教案 1-1]

第一节 概述

控制理论的发展、 控制理论在工程

给出定义，并以瓦特发明的蒸汽机

2．讲授方法及讲授重点：本讲首先介绍控制系统的基本工作原理，利用恒温箱人工控制与自动控制的例子，说明一切控制系统的控制步骤及控制原理，进一步引出反馈概念，给出反馈控制原理，之后，通过恒温箱例子，讲解功能方框图的含义、表达方法，介绍常用的术语如输入量、输出量、反馈量、扰动量等，在同学具备上述知识基础上，以蒸汽机离心调速器为例介绍方框图的绘制方法。

其次，本讲介绍开环、闭环和复合控制系统，首先说明这是控制系统按照有无反馈结构分类的一种分类方法，然后分别给出概念，通过数控线切割机进给系统开环、闭环的例子说明各自优缺点，并说明在实际中如何选用不同的控制系统。在讲解闭环控制系统举例时，可以再举例，如：直流伺服电机速度伺服控制系统、液压伺服系统、液位控制系统等例子，通过例子说明各种不同闭环控制系统的工作原理。

最后，在讲解闭环控制系统的基本组成时，首先讲解其基本组成，如：给定元件、放大变换元件、执行元件、被控对象、反馈元件等，说明当通过调整参数不能满足系统综合性能要求时，可以外加串联校正和并联校正装置改善系统性能，说明串联校正和并联校正装置的作用，交待一下今后在校正一章将专门介绍。

3．注意事项：本讲为本章的重点，关键是要将反馈概念和控制系统的重要原理——反馈控制原理讲清楚，以下的内容控制系统按照有无反馈结构分类、闭环控制系统的基本组成都是围绕这一主题展开的。注意启发同学，寻找身边的开环、闭环控制系统例子，分析其工作原理，并安排相应的作业。

4．课时安排：1 学时。

5．教学手段：Powerpoint 课件与板书相结合。

6．思考题：p12,1-1 ，1-4

[教案1-3]

第三节控制系统的基本类型1．主要内容：本讲主要介绍控制系统的基本类型和控制系统的基本要求2．讲授方法及讲授重点：本讲首先介绍控制系统按输入量输出量的运动规律分类情况。其次，本节介绍控制系统按系统传递信号性质分类情况，可以分为连续控制系统、离散控制系统两种。在讲授连续控制系统时，首先给出基本概念，然后说明恒温箱控制系统、蒸汽机离心调速器、液压伺服系统、液位控制系统、电

气随动系统等都是连续控制系统。在讲授离散控制系统时，首先利用图形给出基本概念，然后说明数控机床等计算机控制系统都是离散控制系统，此部分内容最后安排一章

介绍。

最后介绍控制系统的基本要求，应说明对于同一个控制系统的稳、准、快这三方面的要求是相互制约的。分析和解决控制系统的稳定性、快速性和准确性，并解决它们之间的矛盾，正是本书所要讨论的主要内容。

3．注意事项：本讲应说明控制系统的分类方法有许多种，上一讲控制系统按照有无反馈结构分类就是一种分类方法。在讲解控制系统按输入量输出量的运动规律分类时，注意启发同学联系实际系统中的例子。

4．课时安排：1 学时。

5．教学手段：Powerpoint 课件及黑板板书相结合。

6．注意事项：本讲为本章的最后一讲，在讲完上述内容的基础上，应进行本章小结。7．思考题：请同学思考（可去图书馆查阅资料），举出实际系统中有关恒值控

制系统、程序控制系统、随动系统的例子。