自动控制原理

课程概况

“自动控制原理”课程是自动化专业及相关专业的学科基础课程，是一门理论与实践并重，工程性、综合性、方法性、实践性很强的课程。

自动控制技术已经广泛地应用于各类工程学科以及各类非工程学科。“自动控制原理”课程是自动化类专业的核心课程，是电气类、电子信息类、计算机类、仪表类专业的重要课程。根据教育部发布的《普通高等学校本科专业目录（2012年）》，“自动控制原理”课程面向的相关专业包括自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、电子信息工程、计算机科学与技术等。

本课程主要介绍经典控制理论的基本内容，通过课程教学达到以下目标：

1）使学生掌握经典控制理论的基本概念，掌握在时域和频域中，对线性定常系统的稳定性、动态性能和稳态性能进行分析的方法。

2）使学生能理论联系实际，将抽象的数学模型与实际系统联系，根据性能指标的要求，合理地选择参数，对系统进行综合与校正。

3）使学生了解自动控制技术在社会发展中的作用及与其他学科的关系，了解自动控制学科的发展,为“自控原理（二）”和其他后续专业课程打下良好基础。

本课程2005年获湖北省精品课程。

课程大纲

第1周第一章绪论
1.01 什么是自动控制系统
1.02 自动控制系统的分类
1.03 自动控制系统的基本要求
1.04 自动控制的发展史

第一章绪论测试

第1周第二章数学模型1
2.01 数学模型的引出
2.02 微分方程模型

第2周第二章数学模型2
2.03 非线性微分方程的线性化
2.04 控制系统的传递函数
2.05 典型环节的传递函数
2.06 结构图的绘制

第3周第二章数学模型3
2.07 结构图等效变换准则
2.08 结构图等效变换的应用
2.09 信号流图
2.10 梅逊公式

第2章总测试

第4周第三章时域分析1
3.01 线性系统时间响应的性能指标
3.02 一阶系统的时域分析
3.03 二阶系统的时域分析
3.04 欠阻尼二阶系统的动态性能分析

第5周第三章时域分析2
3.05 二阶系统性能的改善
3.06 高阶系统的时域分析
3.07 线性系统的稳定性
3.08 稳定性的赫尔维茨判据

第6周第三章时域分析3
3.09 劳斯判据
3.10 稳态误差的定义域求取
3.11 稳态误差的减小与消除

第7周第四章根轨迹法1
4.1 根轨迹法的基本概念
4.2 普通根轨迹的绘制1
4.2 普通根轨迹的绘制2
4.2 普通根轨迹的绘制3

第3章测试题
测试

第三章时域分析测试

第8周第四章根轨迹法2
4.2 普通根轨迹的绘制4
4.3 正反馈根轨迹的绘制
4.4 参数根轨迹的绘制
4.5 基于根轨迹法的系统分析

第4章测试

第4章测试公告

第四章根轨迹法总测试

第9周第五章频域分析1
5.1 频率特性的基本概念
5.2 幅相频率特性曲线的绘制（一）
5.3 幅相频率特性曲线的绘制（二）
5.4 对数频率特性曲线的绘制（一）

第10周第五章频域分析2
5.5 对数频率特性曲线的绘制（二）
5.6 奈奎斯特稳定判据
5.7 控制系统的相对稳定性
5.8 闭环频域特性及时域频域指标

第11周线性系统的校正方法1
6.1 综合与校正的基本概念
6.2 常用校正装置及其特性
6.3 串联校正

第5章测试公告
公告

第五章频域分析总测试

第12周线性系统的校正方法2
6.4 串联校正实例分析
6.5 期望频率特性法校正
6.6 反馈校正

第6章测试
测试公告

第六章线性校正总测试

预备知识

微分方程，线性代数，复变函数，电路理论

参考资料

1.王永骥, 王金城, 王敏主编，自动控制原理（第3版），普通高等教育"十一五"国家级规划教材，化学工业出版社，2015
2.胡寿松主编，自动控制原理（第6版），科学出版社，2013
3.王敏主编，自动控制原理试题精选题解，华中科技大学出版社，2002
4.Richard C .Dorf， Robert. H. Bishop，现代控制系统（第十二版），电子工业出版社，2015
5.王艳秋，德湘轶，金亚玲，刘寅生编著，自动控制理论题库与详解，清华大学出版社，北京交通大学出版社，2013
教学日历
周讲知识点视频时长单元测验
第1周第1讲绪论 1.1 自动控制系统工作原理 12'01 第13周周一10:00以前提交测试结果
1.2 自动控制系统分类 8'28''
1.3 自动控制系统基本要求 8'30''
1.4 自动控制发展历史 9'36''
第1章绪论测试　
第2讲自动控制系统的数学模型 2.1 数学模型的引出 12' 第13周周一10:00以前提交测试结果
2.2 微分方程模型的建立 17:46
第2周第2讲自动控制系统的数学模型 2.3 非线性微分方程的线性化 13:40
2.4 控制系统的传递函数 20:10
2.5 典型环节及其传递函数 9:16
2.6 结构图的绘制 16:39
第3周第2讲自动控制系统的数学模型 2.7 结构图等效变换准则 13:24
2.8 结构图等效变换的应用 18:51
2.9 信号流图 19:06
2.10 梅逊公式 17:09
第2章数学模型测试　
第4周第3讲自动控制系统的时域分析 3.01 线性系统时间响应的性能指标 6'53'' 第13周周一10:00以前提交测试结果
3.02 一阶系统的时域分析 11'04
3.03 二阶系统的时域分析 9'13''
3.04 欠阻尼二阶系统的动态性能分析 13'39''
第5周第3讲自动控制系统的时域分析 3.05 二阶系统性能的改善 10'57''
3.06 高阶系统的时域分析 14'42''
3.07 线性系统的稳定性 8'59''
3.08 稳定性的赫尔维茨判据 8'11''
第6周第3讲自动控制系统的时域分析 3.09 劳斯判据 18'34''
3.10 稳态误差的定义域求取 16'50''
3.11 稳态误差的减小与消除 10'24''
第3章时域分析测试　
第7周第4讲根轨迹 4.1 根轨迹的基本概念 11'49 第13周周一10:00以前提交测试结果
4.2 普通根轨迹的绘制1 13'36
4.3 普通根轨迹的绘制2 13'51
4.4 绘制根轨迹的基本规则 12'12
第8周第4讲根轨迹 4.5 绘制普通根轨迹法则小结 15'29
4.6 正反馈根轨迹的绘制 10'42
4.7 参数根轨迹的绘制 11'40
4.8 基于根轨迹的系统分析 12'06
第4章根轨迹测试　
第9周第5讲频域分析 5.1 频率特性的基本概念 7'59 第14周周一10:00以前提交测试结果
5.2 幅相频率特性曲线的绘制（一） 12'03
5.3 幅相频率特性曲线的绘制（二） 16'42
5.4 对数频率特性曲线的绘制 18'11
第10周第5讲频域分析 5.5 线性系统的开环对数频率特性曲线 13'31
5.6 奈奎斯特稳定判据 25'51
5.7 控制系统的相对稳定性 9'36
5.8 闭环频域特性及时域频域指标 15'02
第5章频域分析测试　
第11周第6讲线性系统的校正方法 6.1 综合与校正的基本概念 10'53 第15周周一10:00以前提交测试结果
6.2 常用校正装置及其特性 17'25
6.3 串联校正 19'43
第12周第6讲线性系统的校正方法 6.4 串联校正实例分析 13'56
6.5 期望频率特性法校正 18'37
6.6 反馈校正 11'19
第6章校正方法测试　
课程总测试