自动控制理论A教学大纲课程代码EI304开课学期-上海交通大学.PDFVIP

《自动控制理论A》教学大纲 课程代码：EI304 开课学期：第 5 学期 学分/学时：4 学分/64学时 开课学期：第５学期 适用专业：自动化系本科专业 先修课程：高等数学，工程数学，电路基本理论，模拟电子技术 后续课程：过程控制系统 开课单位：电信学院 自动化系 大纲撰写人：李少远 一、课程的性质和学习目标 在工程和科学技术发展过程中，自动控制担负着重要的角色。除了在宇宙 飞船系统、导弹制导系统和机器人系统等领域中，自动控制具有特别重要的作 用外，它已成为现代制造和工业生产过程中的重要而不可缺少的技术。自动控 制系统从系统论的角度强调的是在一个系统的输入－输出关系的建模、系统信 息的收集与处理以及为达到系统所设定目标的控制策略设计，由于这一理论的 系统普遍性，因而在所涉及到系统信息处理的学科如自动化、电气工程、仪器 仪表、电子工程等，均把《自动控制理论》这门课程作为主要的专业基础课开 设。在自动化系是作为主要的一门专业基础课。该课程的学习将使学生具备以 下能力： 1、应用线性代数、电路理论、信号与系统等前期课程内容对于控制系统建 立数学模型，能够运用数学知识等处理与应用与工程问题的能力；建模的能 力； (毕业要求 1_1,2_1) 2、针对具体的实际工程系统进行控制系统设计、分析与开发，培养学生设 计与综合应用能力； (毕业要求 3_1, 5_4) 3、对于涉及节能环保、安全运行的实际系统，培养学生运行系统分析与设 计的基本理论方法进行创新探索、发展新技术的能力，并具有环境保护与持续 发展的能力。 (毕业要求 7_2) 二、课程的教学内容 第一章 绪 论 [要点]：掌握自动控制系统的基本概念和本门课程的基本内容。 [主要内容]： 一．概述 1． 自动控制的意义和作用 2． 自动控制理论的发展历史 3． 自动控制系统的组成 二．自动控制系统的分类 三．反馈控制系统的基本组成 四．对控制系统的基本要求 五．控制系统常用的典型测试信号 第二章 控制系统的数学模型 [要点]：掌握系统数学模型的基本概念和意义；掌握系统传递函数的定义，掌握 系统方块图化简方法，熟练掌握用 Mason 公式化简系统的传递函数自动控制系 统的基本概念和本门课程的基本内容。 [主要内容]： 一．系统微分方程式的建立 二．传递函数 1． 传递函数的性质 2． 传递函数的推导 三．方块图 1． 基本概念 2． 化简规则 四．信号流图 1． 基本概念和术语 2． 信号流图及状态图的绘制 3． Mason 化简公式 第三章 物理系统及元件的数学模型 [要点]：了解建立系统数学模型的意义；掌握建立系统传递函数模型的基本方 法；掌握典型物理系统传递函数模型的建立过程。 [主要内容]： 一．机械系统 1． 小车－弹簧－阻尼器系统 2． 倒摆系统 二．电气系统 1． 电阻－电容－电感系统 2． 电动机系统 三．液位系统 1． 单容系统 2． 双容系统 四．热力学系统 第四章 控制系统的时域分析 [要点]：本章涉及到控制系统分析的主要内容，应熟练掌握系统分析涉及到：系 统稳定性，系统的稳态指标和系统的动态指标。掌握系统稳定性的本质，会用 Routh 判据进行系统稳定性分析；熟练掌握系统稳态指标的动态指标的计算。 [主要内容]： 一．系统稳定性的基本概念 二．Routh 判据 三．控制系统的稳态分析 1． 终值定理的运用 2． 误差系数和稳态误差的计算 四．控制系统的动态特性分析 1． 一阶系统 2． 二阶系统 3． 控制系统的基本控制作用 第五章 根轨迹法分析 [要点]：掌握系统根轨迹所揭示出的系统极零点对系统性质的影响，熟练掌握系 统根轨迹图的