《自动控制理论I》课程教学大纲

《自动控制理论》I课程编号102063114课程名称自动控制理论I英文名称The Theoryof AutomaticControl I课程性质必修课程总学分

4.0总学时64（其中实验学时0）开课学年及学期第二学年第二学期先修课程工科数学分析，线性代数，复变函数与积分变换，大学物理，信号分析与处理

一、课程内容简介《自动控制理论》是自动化和电气工程及其自动化专业本科生的主干专业基础课，由《自动控制理论》和《自动控制理论》两部分组成自动控制理论的任务是使学生掌握线性定常I nI连续时间系统的基本概念和知识，具有对实际物理模型建模及稳定性分析的能力课程内容包括动态系统的微分方程、状态空间、传递函数、方框图模型以及各种模型之间的转换，状态转移矩阵的相似化简、最小多项式方法，控制系统的动态特性、稳定性和稳态特性分析,控制系统的根轨迹分析和校正方法,控制系统的频域分析和校正,控制系统的可控性、可观测性分析、状态空间的分解以及基于状态观测器的状态反馈等状态空间分析和设计方法

二、课程目标能够运用工程思维方法，在工程应用中建立控制系统的系统数学模型

1.能够运用控制理论知识和分析方法分析系统的动态特性以及稳定性

2.能够针对实际工程问题，设计控制系统并确定控制器参数

3.能够使用仿真工具等软件对系统模型进行仿真，验证模型以及设计参数的有效性

4.matlab能够针对复杂工程问题与控制领域内的专业人士进行英文交流，能够阅读和撰写专业论文

5.和报告

三、课程目标与毕业要求指标点对应关系毕业要求支撑毕业要求指标点课程目标毕业要求1:工程知识

1.2能够针对解决自动化相关的控制理论与能够将数学、自然科学、工程基础和专业知应用、工业自动化、检测技术、电子信息技课程目标1识用于解决自动化相关的控制理论与应用、术等领域中一个系统或者过程建立合适的工业自动化、检测技术、电子信息技术等领数学模型和求解域的复杂工程问题

1.3能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于分析自动化相关的控制理论与课程目标2应用、工业自动化、检测技术、电子信息技术等领域中的复杂工程问题毕业要求2问题分析

2.1能够运用数学、自然科学和工程基础知能够应用数学、自然科学和工程科学的基本识，对自动化相关的控制理论与应用、工业课程目标3原理，识别、表达并通过文献研究分析自动自动化、检测技术、电子信息技术等领域中化相关的控制理论与应用、工业自动化、检的复杂工程问题进行识别和表达测技术、电子信息技术等领域的复杂工程问

2.5能运用基本原理证实分析过程的正确性课程目标4题，以获得有效结论和合理性毕业要求10沟通能够就自动化领域复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰103至少掌握一门外语并具有阅读文献、交写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或课程目标5流表达和写作的能力回应指令；并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流

四、课程教学内容教学内容学时支撑课程目标教学方法与策略第1章绪论自动控制发展简史

1.课程目标1讲授自动控制系统的构成

22.课程目标5反馈控制原理

3..控制系统举例4第2章动态系统建模动态系统的数学模型及其用途

1.系统的分类

2.动态系统的微分方程模型和状态空间模型

3.课程目标讲授，作业81非线性系统的线性化

4.线性系统的传递函数模型

5.由传递函数求状态空间模型

6.控制系统的方框图模型

7.控制系统的信号流图模型

8.第3章线性定常连续时间系统的运动线性定常微分方程的解

1.课程目标1讲授，作业8状态方程的解

2.状态转移矩阵£山的求解

3.第4章控制系统的特性分析智态响应分析I.课程目标讲授，作业62线性定常连续时间系统的稳定性

2.稳态响应分析

3.第5章根轨迹法根轨迹法的基本概念

1.课程目标2根轨迹的基本特性及绘制规则

2.讲授，作业6课程目标3一些特殊情况的讨论

3.带传输延迟的系统的根轨迹

4.闭环零极点的分布与系统性能指标间的关系

5.第6章基于根轨迹法的控制系统的校正课程目标超前校正

31.讲授，作业2课程目标滞后校正

42.超前-滞后校正

3.第7章频率响应分析控制系统频率响应的基本概念

1.稳定性判据

2.Nyquist课程目标课程目2讲授，作业12控制系统的稳定裕量

3.标课程目标34图

4.Bode闭环频率响应

5.图

6.Nichols第8章基于频率响应的控制系统的校正串联超前校正

1.

2.串联滞后校正2课程目标3讲授，作业串联超前-滞后校正

3.控制器的参数整定规则

4.PID Ziegler-Nichols第9章控制系统的状态空间分析状态可控性

1.状态可观测性

2.课程目标讲授，作业102相似变换与规范形

3.状态空间的分解

4.状态可控性和可观测性的频域判据

5.第10章控制系统的状态空间设计

1.闭环系统的极点配置课程目标1课程目带状态观测器的状态反馈8标2课程目标3课讲授，作业

2.程目标.控制系统的内稳定性和镇定器的公式*43Youla调节器问题和内模原理*

4.

五、课程考核与成绩评定课程目标考核方式权重％12345期末考试100q q qqq总评100

六、教材与参考书教材

[1]Katsuhiko Ogata.Fourth Edition.Modern ControlEngineering[M].Prentice-Hall International,Inc.

2002.参考书及参考资料北京科学出版社，

[2]Richard C.Dorf,Ninth Edition.Robert H.Bishop.Modern ControlSystems[M].

2002.吴麒.第二版.自动控制原理，北京清华大学出版社，

[3]

2006.胡寿松.第五版.自动控制原理，北京科学出版社，北京，

[4]

2007.。