江南大学 自动控制原理由宋召青主讲

课    程    简    介

课程名称：自动控制原理

英文名称：Automatic control principle

总学时：50

理论学时：42

实验学时：8

一、课程的性质、目的及任务

　　本课程是电气工程和自动化的一门专业基础课。它的任务是通过全部教学内容的学习，掌握分析和设计自动控制系统的基本理论及基本方法，为后续专业课学习、毕业设计以及今后从事各项工程技术工作打下必要的基础。

二、课程教学基本要求

1. 掌握自动控制的基本概念

2. 学会在时域和复域中建立线性定常控制系统的数学模型的方法

3. 学会模型的结构图和信号流图表示法

4. 掌握线性控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法

5. 掌握线性控制系统的校正设计法

6. 掌握线性离散系统的基本理论(模型、稳定性、稳态误差、动态特性)

7. 学会非线性控制系统的描述函数分析法

8. 学会自动控制理论的实验方法，增强实验技能

三、课程教学基本内容

　　本课程主要内容是研究线性定常连续控制系统、非线性控制系统和离散控制系统的基本理论、分析和设计系统的一般方法。线性定常连续控制系统的分析和设计是本课程的主要内容，介绍自动控制系统的基本概念，建立控制系统在时域和复域中的数学模型，及其结构图和信号流图表示法，比较全面地给出了线性控制系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法以及校正和设计等方法。非线性控制系统主要是讨论用描述函数法和平面法来分析典型非线性系统的特性。对线性离散系统的基础理论、数学模型、稳定性及稳态误差、动态性能分析、以及数字校正等问题，进行了比较详细的讨论。

通过学习掌握用经典控制理论解决简单控制系统的分析和设计。

　　实验是不可缺少的重要教学环节。通过实验，不仅可以验证和巩固所学的理论，而且在实验技能与实验手段方面也会得到训练和培养。实验课内容主要包括以下几部分：

(1)参数和特性的测试：包括典型环节和系统的静态参数的测试，二阶系统时域特性的测试，典型系统时域和频域响应的测试。

(2)系统分析：通过典型系统的时域和频域响应，对系统的稳定性、稳态误差及动态特性进行分析，应用模拟和数字仿真技术进行线性和非线性控制系统的分析。

(3)系统校正设计：按性能指标对典型系统进行串联、反馈校正，以及对离散控制系统进行数学校正。

第一章 自动控制系统的一般概念

第一节 自动控制系统的基本原理和方式

第二节 自动控制系统的分类

第三节 对自动控制系统的基本要求

第二章 控制系统的数学模型

第一节 控制系统的时域数学模型

第二节 控制系统的复域数学模型

第三节 控制系统的结构图和信号流图

第三章 线性系统的时域分析法

第一节 线性系统时间响应的性能指标

第二节 一阶系统的时域分析

第三节 二阶系统的时域分析

第四节 高阶系统的时域分析

第五节 线性系统的稳定性分析

第六节 线性系统的稳态误差分析

第四章 线性系统的根轨迹法

第一节 根轨迹方程

第二节 根轨迹绘制的基本法则

第三节 广义根轨迹

第五章 线性系统的频域分析法

第一节 频率特性

第二节 典型环节和开环频率特性

第三节 奈奎斯特稳定判据

第四节 稳定裕度

第五节 闭环频率特性

第六节 系统时域指标估计

第六章 线性系统的校正方法

第一节 串联校正

第二节 反馈校正

第三节 复合校正

第七章 非线性系统分析

第一节 非线性控制系统的概述

第二节 描述函数法

第八章 线性离散系统的分析和校正

第一节 离散系统的基本概念

第二节 Z变换理论

第三节 离散系统的数学模型

第四节 离散系统的稳定性和稳态误差

第五节 离散系统的动态性能分析

四、学时分配表

五、 教材及教学参考书

教材：

《自动控制原理》， 胡寿松主编，科学出版社，1998.5出版

参考书：

1. 《自动控制理论》，郁顺康编著，同济大学出版社，1992. 2出版

2. 《Control System Principles And Aesign》，Ernest O. Doebelin，John Wiley & Sons,Inc，1985出版

3. 《自动控制理论基础》 （上，下），杨位钦/谢锡祺编著，北京理工大学出版社，1991. 2出版

六、有关说明

1. 先修课程：数学（线性代数，复变函数），电路，电子技术，电机拖动

2. 培养目标、适用专业：适用于电子信息工程、自动化专业的本科/专科专业。其中对于专科层次的学生第二章信号流图，第六章反馈校正仅仅作为了解内容，第四章根轨迹绘制的法则不用证明，重点在于适用规则绘制根轨迹。