自动控制原理与系统.docx

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自动控制原理与系统

自动控制原理与系统课教案

学期：

学时：

64

系（部）：

电气与电子技术系

教研室：

电气教研室

授课教师：

授课班级所在系

授课班级

授课班级所在系

授课班级

第1次课教案

年月日星期

章节：

第一章自动控制系统概述

教学任务：

1．了解自动控制的基本内容。

2．熟悉开环控制和闭环控制的特点

3．掌握对自动控制系统性能的要求。

重点、难点：

重点：

开环控制和闭环控制特点及对控制系统性能的要求

难点：

开环控制和闭环控制特点

教学内容提要：

1.1自动控制的基本概念

1.2开环控制与闭环控制

1.3闭环控制系统的组成

1.4自动控制系统的分类

1.5对控制系统的基本要求

复习思考题、作业：

1.21.71.8

课后小结：

第2次课教案

年月日星期

章节：

2.1控制系统的微分方程

教学任务：

掌握控制系统的微分方程的求取。

重点、难点：

重点：

控制系统的微分方程的求取方法

难点：

控制系统的微分方程的求取

教学内容提要：

2.1控制系统的微分方程

一、控制系统的微分方程的建立

二、控制系统的微分方程的求解

复习思考题、作业：

补充题

课后小结：

第3次课教案

年月日星期

章节：

2.2控制系统的传递函数

教学任务：

掌握控制系统传递函数的定义、性质和求取方法。

重点、难点：

重点：

控制系统传递函数的定义、性质和求取方法

难点：

控制系统传递函数的求取

教学内容提要：

2.2控制系统的传递函数

一、传递函数的定义

二、传递函数的求取

三、传递函数的性质

复习思考题、作业：

2-1

课后小结：

第4次课教案

年月日星期

章节：

2.3典型环节的传递函数

2.4控制系统的动态结构图

教学任务：

1、熟练掌握典型环节的数学模型。

2、掌握控制系统框图的组成及画法。

重点、难点：

重点：

典型环节的传递函数、控制系统框图的组成及画法

难点：

控制系统框图的组成及画法

教学内容提要：

2.3典型环节的传递函数

1.比例环节2.惯性环节

3.积分环节4.理想微分环节

5.比例微分环节6.振荡环节

7.延迟环节

2.4控制系统的动态结构图

复习思考题、作业：

补充题2-32-42-5

课后小结：

第5次课教案

年月日星期

章节：

2.5系统结构图的等效变换和化简

教学任务：

掌握控制系统框图的等效变换方法。

重点、难点：

重点：

控制系统框图的等效变换方法

难点：

反馈连接的等效变换方法

教学内容提要：

2.5系统结构图的等效变换和化简

一、串联联接

二、并联联接

三、反馈联接

四、相加点及分支点的换位运算

复习思考题、作业：

2-6

课后小结：

第6次课教案

年月日星期

章节：

2.6系统传递函数的求取

教学任务：

1、明确各种传递函数的概念；

2、掌握各种传递函数的求取方法。

重点、难点：

重点：

各种传递函数的求取方法

难点：

用梅逊公式求传递函数

教学内容提要：

2.6系统传递函数的求取

一、系统的开环传递函数

二、系统的闭环传递函数

复习思考题、作业：

2-72-8

课后小结：

第7次课教案

年月日星期

章节：

3.1系统的稳定性分析

教学任务：

掌握系统稳定性的代数判别方法。

重点、难点：

重点：

系统稳定性的代数判别方法

难点：

Hurwitz行列式的列写方法

教学内容提要：

3.2稳定性分析

一、系统稳定性的基本概念

二、系统稳定的充要条件

三、系统稳定性的代数判据

复习思考题、作业：

3-13-23-3

课后小结：

第8次课教案

年月日星期

章节：

3.2自动控制系统的动态性能分析

教学任务：

掌握一阶、二阶系统的数学模型和阶跃响应特点，并能熟练计算性能指标和结构参数。

重点、难点：

重点：

1）一阶、二阶系统的标准数学模型

2）一阶、二阶系统的结构参数和性能指标关系

难点：

二阶系统的结构参数和性能指标关系式的推导

教学内容提要：

3.2自动控制系统的动态性能分析

一、一阶系统的时域分析

二、二阶系统的时域分析

三、高阶系统的时域分析

复习思考题、作业：

3-43-53-6

课后小结：

第9次课教案

年月日星期

章节：

3.3系统的稳态性能分析

教学任务：

1、正确理解稳态误差的定义，熟悉误差的规律。

2、掌握给定误差和扰动误差的计算方法。

重点、难点：

重点：

给定误差和扰动误差的计算方法

难点：

扰动误差的计算方法

教学内容提要：

3.3系统的稳态性能分析

一、系统误差与稳态误差

二、输入信号作用下的稳态误差

三、扰动信号作用下的稳态误差

复习思考题、作业：

3-83-93-10

课后小结：

第10次课教案

年月日星期

章节：

习题课

教学任务：

1、通过习题练习进一步掌握传递函数的求取方法。

2、通过习题练习进一步掌握系统性能指标的求取。

重点、难点：

重点：

传递函数的求取方法、系统性能指标的求取

难点：

用梅逊公式求传递函数

教学内容提要：

习题课

一、传递函数的求取方法

二、系统性能指标的求取

复习思考题、作业：

补充题

课后小结：

第11次课教案

年月日星期

章节：

实验一典型环节的电模拟

教学任务：

1.熟悉自动控制原理实验装置的使用方法。

2.掌握参数变化对典型环节特性的影响。

重点、难点：

重点：

自动控制原理实验装置的使用方法

难点：

仪器（示波器）的使用方法

教学内容提要：

实验一典型环节的电模拟

1．比例环节

2、积分环节

3、惯性环节

复习思考题、作业：

实验报告

课后小结：

第12次课教案

年月日星期

章节：

实验二二阶系统的阶跃响应研究

教学任务：

1.进一步熟悉自动控制原理实验装置的使用方法。

2.掌握一、二阶系统参数变化对系统性能的影响。

重点、难点：

重点：

一、二阶系统参数变化对系统性能影响的研究

难点：

二阶系统参数变化对系统性能影响

教学内容提要：

实验二一、二阶系统的阶跃响应研究

一．一阶系统性能的研究

二．二阶系统性能的研究

复习思考题、作业：

实验报告

课后小结：

第13次课教案

年月日星期

章节：

4.1频率特性的基本概念

教学任务：

1．明确控制系统的频率特性的概念。

2．熟悉控制系统的频率特性的几种表示方法。

重点、难点：

重点：

1）控制系统的频率特性的概念

2）控制系统的频率特性的Bode图表示方法

难点：

控制系统的频率特性的Bode图表示方法

教学内容提要：

4.1频率特性的基本概念

一、频率特性的概念与定义

二、频率特性的求取方法

三、频率特性的表示方式

复习思考题、作业：

补充题

课后小结：

第14次课教案

年月日星期

章节：

4.2典型环节的Bode图

教学任务：

熟练掌握典型环节的Bode图的绘制方法。

重点、难点：

重点：

典型环节的Bode图

难点：

典型环节的Bode图

教学内容提要：

4.2典型环节的Bode图

1.比例环节2.惯性环节

3.积分环节4.理想微分环节

5.比例微分环节6.振荡环节

7.延迟环节

复习思考题、作业：

4-14-2

课后小结：

第15次课教案

年月日星期

章节：

4.3控制系统开环Bode图的绘制

教学任务：

1．熟悉最小相位系统的概念。

2．掌握控制系统开环Bode图的绘制。

重点、难点：

重点：

控制系统开环Bode图的绘制

难点：

控制系统开环Bode图的绘制

教学内容提要：

4.3控制系统开环Bode图的绘制

一、系统开环Bode图的简便画法

二、最小相位系统

三、由Bode图求相应的传递函数

复习思考题、作业：

4-44-5

课后小结：

第16次课教案

年月日星期

章节：

4.4控制系统性能的频域分析习题课

教学任务：

1.掌握控制系统性能的频域分析。

2.通过习题练习进一步掌握系统Bode图的画法。

重点、难点：

重点：

系统Bode图的画法

难点：

无

教学内容提要：

4.4控制系统性能的频域分析

一、系统稳定性的频域分析

二、系统动态性能的频域分析

三、系统稳态性能的频域分析

习题课

系统Bode图的画法

复习思考题、作业：

补充题

课后小结：

第17次课教案

年月日星期

章节：

实验三控制系统稳定性研究

教学任务：

1.进一步掌握自动控制原理实验装置的使用方法。

2.掌握系统结构、参数变化对系统稳定性的影响。

重点、难点：

重点：

系统结构、参数变化对系统稳定性的影响

难点：

无

教学内容提要：

实验三控制系统稳定性的研究

一．参数变化对系统稳定性的影响

二．结构变化对系统稳定性的影响

复习思考题、作业：

实验报告

课后小结：

第18次课教案

年月日星期

章节：

实验四控制系统稳态性能研究

教学任务：

1.进一步熟练自动控制原理实验装置的使用方法。

2.掌握系统结构、参数变化对系统稳态性能的影响。

重点、难点：

1、重点：

系统结构、参数变化对系统稳态性能影响

2、难点：

无

教学内容提要：

实验四控制系统稳态性能的研究

一．参数变化对系统稳态性能的影响

二．结构变化对系统稳态性能的影响

复习思考题、作业：

实验报告

课后小结：

第19次课教案

年月日星期

章节：

5.1系统校正的基本概念

教学任务：

1．熟悉校正的基本概念及校正的目的。

2．掌握三频段对系统性能的影响。

重点、难点：

重点：

三频段对系统性能的影响

难点：

三频段对系统性能的影响

教学内容提要：

5.1系统校正的基本概念

一、校正的概念

二、校正的方式

三、校正装置

四、三频段对系统性能的影响

复习思考题、作业：

5-15-2补充题

课后小结：

第20次课教案

年月日星期

章节：

5.2串联校正

教学任务：

1．熟悉校正的基本概念及作用。

2．掌握串联校正的特点和对系统性能的影响。

重点、难点：

重点：

串联校正的特点和对系统性能的影响

难点：

串联校正对系统性能的影响

教学内容提要：

5.2串联校正

一、串联校正装置及其特性

二、串联校正方法

复习思考题、作业：

5-45-5

课后小结：

第21次课教案

年月日星期

章节：

6.1转速负反馈有静差直流调速系统

教学任务：

1、熟悉转速负反馈有静差调速系统的组成。

2．掌握转速负反馈有静差调速系统的工作原理及主要特点。

重点、难点：

重点：

转速负反馈有静差调速系统的工作原理及主要特点

难点：

转速负反馈有静差调速系统的工作原理及主要特点

教学内容提要：

6.1转速负反馈有静差调速系统

一、开环调速系统

二、转速负反馈有静差调速系统

三、开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较

四、有静差调速系统的基本特征

复习思考题、作业：

6-1补充题

课后小结：

第22次课教案

年月日星期

章节：

6.2无静差直流调速系统

教学任务：

1、熟悉PI调节器的输入、输出特性。

2、掌握转速负反馈无静差调速系统的特点。

重点、难点：

重点：

转速负反馈无静差调速系统的特点

难点：

PI调节器的输入、输出特性

教学内容提要：

6.2转速负反馈无静差调速系统

一、PI调节器

二、无静差系统的实现

复习思考题、作业：

6-6补充题

课后小结：

第23次课教案

年月日星期

章节：

6.3单闭环直流调速系统的限流保护

教学任务：

1．熟悉电流截止负反馈环节的组成和工作原理。

2．掌握具有电流截止负反馈环节调速系统的工作原理。

重点、难点：

重点：

电流截止负反馈环节的作用和工作原理

难点：

电流截止负反馈环节的工作原理

6.3单闭环直流调速系统的限流保护

一、限流保护的组成和工作原理

二、带电流截止负反馈环节的转速负反馈调速系统

1、稳态框图

2、静特性方程式

复习思考题、作业：

6-36-8

课后小结：

第24次课教案

年月日星期

章节：

6.4电压负反馈和电流正反馈调速系统

教学任务：

1．掌握电压负反馈环节和电流正反馈环节的组成和作用。

2．掌握电压负反馈和电流正反馈调速系统的框图、静特性方程式。

重点、难点：

重点：

1）电压负反馈环节和电流正反馈环节的组成和作用

2）电压负反馈和电流正反馈调速系统的框图、静特性方程式。

难点：

电压负反馈调速系统的框图。

教学内容提要：

6.4电压负反馈和电流正反馈调速系统

一、电压负反馈调速

二、电压负反馈加电流正反馈调速系统

复习思考题、作业：

6-46-5

课后小结：

第25次课教案

年月日星期

章节：

6.5速度、电流双闭环直流调速系统

教学任务：

1．熟悉双闭环系统的组成。

2．掌握双闭环调速系统的工作原理。

重点、难点：

重点：

双闭环调速系统的工作原理

难点：

双闭环调速系统的工作原理

教学内容提要：

6.5速度、电流双闭环直流调速系统

一、双闭环调速系统的组成

二、双闭环系统的工作原理

三、双闭环调速系统的机械特性

复习思考题、作业：

6-126-15

课后小结：

第26次课教案

年月日星期

章节：

6.6可逆直流调速系统

教学任务：

1.熟悉磁场可逆线路与电枢可逆线路各自的特点。

2.掌握逻辑无环流可逆调速系统的组成及基本工作原理。

重点、难点：

重点：

逻辑无环流可逆调速系统的组成及基本工作原理

难点：

环流的控制

教学内容提要：

6.6可逆直流调速系统

一、可逆调速系统的电路

二、环流的控制方式及可逆调速系统的分类

三、逻辑控制无环流可逆调速系统

复习思考题、作业：

6-216-226-23

课后小结：

第27次课教案

年月日星期

章节：

实验五转速负反馈直流调速系统

教学任务：

1、了解单闭环调速系统原理、组成及各主要单元部件理。

2、掌握调速系统的一般调试方法及电流截止负反馈的整定。

3、通过实验，加深理解负反馈原理及转速负反馈电流截止负反馈的在调速系统中的作用。

重点、难点：

重点：

晶闸管直流调速系统的一般调试方法

难点：

晶闸管直流调速系统的一般调试方法

教学内容提要：

实验五转速负反馈直流调速系统

（1）学习DJK01“电源控制屏”的使用方法。

（2）DJK04上的基本单元的调试。

（3）Uct不变时直流电动机开环特性的测定。

（4）Ud不变时直流电动机开环特性的测定。

（5）转速单闭环直流调速系统的运行。

复习思考题、作业：

实验报告

课后小结：

第28次课教案

年月日星期

章节：

8.1典型系统

教学任务：

1．掌握典型I型、II型系统开环传递函数、Bode的绘制。

2．牢固掌握二阶最佳、三阶最佳系统设计参数选择方法。

重点、难点：

重点：

1）典型I型、II型系统开环传递函数、Bode的绘制

2）二阶最佳、三阶最佳系统设计参数选择

难点：

二阶最佳、三阶最佳系统设计参数选择

教学内容提要：

8.1典型系统

一、典型I型系统

二、典型系统

复习思考题、作业：

8-18-2

课后小结：

第29次课教案

年月日星期

章节：

8.2系统结构的近似处理及非典型系统典型化

教学任务：

1、掌握系统结构的近似处理方法。

2、熟练掌握非典型系统典型化方法。

重点、难点：

重点：

1）系统结构的近似处理方法

2）非典型系统典型化

难点：

非典型系统典型化中调节器的选择

教学内容提要：

8.2系统结构的近似处理及非典型系统典型化

一、系统结构的近似处理

二、非典型系统典型化

复习思考题、作业：

8-38-48-58-6

课后小结：

第30次课教案

年月日星期

章节：

8.5双闭环调速系统工程设计举例

教学任务：

熟练掌握双闭环调速系统工程设计方法。

重点、难点：

重点：

双闭环调速系统工程设计方法

难点：

速度、电流调节器的选择

教学内容提要：

8.5双闭环调速系统工程设计举例

一、电流调节器的设计

二、速度调节器的设计

复习思考题、作业：

8-9

课后小结：

第31次课教案

年月日星期

章节：

习题课

教学任务：

1、通过习题练习正确使用系统结构的近似处理方法。

2、进一步熟练掌握双闭环调速系统工程设计方法。

重点、难点：

重点：

1）系统结构的近似处理方法和非典型系统典型化

2）双闭环调速系统工程设计

难点：

非典型系统典型化中调节器的选择

教学内容提要：

一、例题讲解

二、习题练习

复习思考题、作业：

补充题

课后小结：

第32次课教案

年月日星期

章节：

总结复习

教学任务：

1、进一步掌握系统数学模型的建立、系统性能分析。

2、进一步掌握闭环调速系统的组成和工作原理。

重点、难点：

重点：

1）系统数学模型的建立、系统性能分析

2）闭环调速系统的组成和工作原理

2、难点：

系统数学模型的建立、

教学内容提要：

总结复习

一、系统数学模型的建立

二、系统性能分析

三、闭环调速系统的组成及工作原理

复习思考题、作业：

补充题

课后小结：