自动控制原理与系统.docx

1、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

2、本要求复习思考题、作业：1.2 1.7 1.8 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

3、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 2-3

4、 2-4 2-5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：

5、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： 2-7 2-8 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： 3-1 3-2 3-3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

6、，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： 3-4 3-5 3-6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.

7、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： 3-8 3-9 3-10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

8、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

9、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

10、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： 4-1 4-2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

11、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： 4-4 4-5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

12、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

13、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： 5-1 5-2 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

14、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： 5-4 5-5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、

15、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

16、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： 6-3 6-8 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：

17、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： 6-4 6-5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、

18、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： 6-12 6-15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： 6-21 6-22 6-23课后小结：第 27 次课教案 年 月 日 星期章 节：实验五

19、 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

20、：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： 8-1 8-2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

21、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： 8-3 8-4 8-5 8-6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

22、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：