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《自动控制原理》课程教学大纲

PrinciplesofAutomaticControlSystem

课程编号：2000081

适用专业：电气工程与自动化

学时数：40学分数：2.5

执笔者：邱瑞昌王艳编写日期：2002.5

一、课程的性质与目的

概要：随着生产和科学技术的发展，自动控制技术在国民经济和国防建设中所起的作

用越来越大。自动控制技术的应用不仅使生产过程实现了自动化，极大的提高了劳动生产率

和产品质量，改善了劳动条，并且在人类探索新能源，发展空间技术和改善人民物质生活

都起着极为重要的作用

课程性质：自动控制原理是电气工程与自动化专业的技术基础课（专业基础平台

课），是必修课，是以原理为主的理论性课程；主要讲述自动控制原理与控制系统设计、实

验等内容。

根据自动控制技术发展的不同阶段，自动控制原来可分为古典控制理论和现代控制理论

两大部分。

古典控制理论的主要内容是以传递函数为基础，研究单输入单输出一类自动控制系统的

分析和设计问题。这些理论研究较早，现在已经比较成熟。并且在工程实践中得到了广泛的

应用。

现代控制论是年代在古典控制论的基础上，随着科学技术的发展和工程实践的需要

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而迅速发展起来的。其内容主要以状态空间法为基础，研究多输入多输出、变参数、非线

性、高精度、高效能等控制系统的分析与设计问题。最优控制、最佳滤波、系统辩识、自适

应控制等理论都是这一领域研究的主要课题。特别是近年来由于电子计算机技术和现代应用

数学研究的迅速发展，使现代控制理论又在研究庞大的系统工程的大系统理论和模仿人类智

能活动的智能控制、生物控制、模糊控制等方面有了重大进展。

主要目的：培养学生

1．掌握经典控制论中，线性定常连续、单输入单输出闭环控制系统的工作原理、分析

和综合，掌握反馈控制原理的应用以及分析和设计的一般规律，使其具有分析和设计自动控

制系统的初步能力，使学生对系统的认识上升到更高的层次。

2．了解控制系统中常用的检测装置，常用执行机构的工作原理，数学模型的建立过

程，以及自控原理、经典控制论在当今的发展状况。

3．了解并掌握对系统的仿真，其中包括模拟仿真和数字仿真，使学生建立起仿真的概

念，并灵活应用于解决实际问题，掌握用模拟和数字仿真方法来进行原理实验，获得仿真实

验技能的基本训练。

二、课程教学内容

第一章自动控制概论（讲课2学时）

了解本课程的内容、性质和任务，掌握控制的基本方式

重点：弄清楚对于自动控制系统的基本要求和系统的组成。

课上至少举两个例子来说明自动控制系统的组成，以及系统动态调节的过程，至少布

置两道作业题，帮助学生熟悉系统的组成和对控制系统的基本要求。

第二章控制系统的数学模型（讲课6学时）

1

对系统的讨论从定性到定量，建立起系统中各组成部分的数学模型：传递函数，并掌握

自控原理中定量数学模型的表示法以及求一个自控系统的传递函数，并对非本质非线性的系

统怎样进行线性化有一定的了解。

重点：准确掌握传递函数的概念，以及系统中开环传函和闭环传函的概念；怎样由一个

系统的方框图求系统的闭环传递函数。

典型环节的传递函数实验帮助学生对系统中经常遇见的环节的传递函数以及在典型信号

输入下环节的输出，以及这些环节在系统中的主要作用有一个清楚得了解。

学习要求：要求灵活掌握传函的本质，对于线性定常连续系统，怎样求一个系统的传函。

第三章控制系统的时域分析(讲课8学时)

了解对于线性定常连续系统的在时域上的分析的一般过程，典型输入信号的拉氏变换。

一阶系统的过渡过程，掌握二阶系统的过渡过程和高阶系统的过渡过程，控制系统的稳定性

分析，以及控制系统稳态误差的计算方法。了解无差度的概念。掌握消除和减少稳态误差的

办法以及了解用复合控制怎样可以减少系统的稳态误差，提高系统的无差度的原理。

重点：结合第一章提出的对控制系统的基本要求，第三章中重点掌握①时域上描述系

统动态性能的特性指标%、t。②劳斯判据判断系统的稳定性。③稳定误差计算以及减少