自动控制原理实验
自动控制原理实验
1000+ 人选课
更新日期:2025/05/13
开课平台智慧树
开课高校齐鲁师范学院
开课教师郑煊刘萌
学科专业工学电子信息类
开课时间2025/01/21 - 2025/07/20
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
时代背景:本课程涉及经典控制论的基本知识,包括控制系统建模、分析、设计、校正等,广泛应用于工农业生产、国防、交通运输和航空航天等领域。 学生背景:以综合分析设计和创新能力培养为主导的创新实践综合实验平台在人才培养中的作用是至关重要的,通过虚拟仿真实验平台,学生可以在虚拟环境下构建从简单到复杂,并能与实际系统相对应的实验场景,进行各种操作和计算,从而可以培养学生的分析问题、解决问题以及工程实践能力。 资源背景:学校目前已建成虚拟仿真实验室,其中包括自动控制原理虚拟实验教学系统。系统中包括9个模块库,用于自动控制系统搭建,还提供了15个典型实验。通过将平台中的资源,开放、共享给更多学生,提供理论认知和动手实践的实验环境,提供多样化的实验项目,打破时间、空间限制,为学生创造更多的独立思考空间和更多的操作机会。
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
控制系统建模
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实验环境介绍
郑煊
控制系统建模的matlab方法
控制系统的数学模型
郑煊
结构图化简的matlab实现
郑煊
线性系统的时域分析
典型输入信号与时域性能指标
郑煊
二阶系统时域分析研究
控制系统时域分析的matlab实现
郑煊
系统参数对性能指标的影响
郑煊
开环增益对系统性能指标的影响
郑煊
二阶系统性能改善方法
郑煊
高阶系统时域分析研究
郑煊
线性系统稳定性能分析
刘萌
基于Simulink的控制系统稳态误差分析
刘萌
线性系统时域分析综合实验
刘萌
线性系统的根轨迹分析
线性系统根轨迹绘制
常规根轨迹绘制
刘萌
广义根轨迹绘制
刘萌
线性系统性能分析
刘萌
根轨迹分析综合实验
刘萌
线性系统的频域分析
典型环节频率特性分析
刘萌
控制系统的Nyquist图及频域分析
刘萌
控制系统的Bode图及频域分析
刘萌
控制系统的Nichols图及闭环频率特性分析
刘萌
控制系统稳定裕度分析
刘萌
线性系统的校正方法
控制系统时域法串联校正设计
刘萌
控制系统频域法串联超前校正设计
刘萌
控制系统频域法串联滞后校正设计
刘萌
控制系统PID校正
刘萌
  • 第一章控制系统建模

    本章介绍了自动控制原理实验的实验环境,重点掌握利用MATLAB命令对系统建模的方法。

  • 1.1实验环境介绍

    本节课将介绍MATLAB、Simulink以及虚拟仿真平台的实验环境和基本操作。

  • 1.2控制系统建模的matlab方法

    本节课介绍控制系统模型描述的方法,用MATLAB描述系统数学模型、模型转换的命令及对系统结构图进行化简的方法。

  • 第二章线性系统的时域分析

    本章介绍系统的时域分析法,要求能够利用MATLAB求取系统时域响应、性能指标及稳定性判断,能够应用Simulink对系统进行仿真。

  • 2.1典型输入信号与时域性能指标

    本节将要学习控制系统中典型输入信号和时域性能指标,介绍虚拟仿真实验平台环境及基本操作方法。

  • 2.2二阶系统时域分析研究

    本节课将利用MATLAB和虚拟仿真平台,分析二阶系统时域性能与系统参数的关系,并研究系统性能改善的方法。

  • 2.3高阶系统时域分析研究

    本节课利用MATLAB研究闭环零极点对高阶系统动态性能的影响及主导极点与偶极子的作用。

  • 2.4线性系统稳定性能分析

    本节课学习线性系统稳定性能的分析方法,并用MATLAB研究系统参数对稳定性的影响。

  • 2.5基于Simulink的控制系统稳态误差分析

    本节课学习利用Simulink分析控制系统稳态误差的方法,分析系统型别及开环增益对稳态误差的影响。

  • 2.6线性系统时域分析综合实验

    本节课将根据线性控制系统的时域分析方法,完成一个实际系统的设计。

  • 第三章线性系统的根轨迹分析

    本章介绍根轨迹的概念及绘制规则。重点掌握利用MATLAB绘制系统根轨迹并根据根轨迹分析系统性能的方法。

  • 3.1线性系统根轨迹绘制

    本节将要学习常规和广义根轨迹的绘制方法。掌握用MATLAB绘制系统根轨迹、分析根轨迹的方法。

  • 3.2线性系统性能分析

    本节课将根据系统闭环根轨迹对线性系统性能进行分析,利用MATLAB测试增加零点、极点对控制系统的影响。

  • 3.3根轨迹分析综合实验

    本节课根据系统的闭环根轨迹,结合MATLAB完成对系统的分析与设计。

  • 第四章线性系统的频域分析

    控制系统的频率特性是系统(或元件)对不同频率正弦输入信号的响应特性。本章重点介绍常用频率特性曲线:Nyquist图、Bode图、Nichols图的绘制与分析方法。

  • 4.1典型环节频率特性分析

    本节学习典型环节的频率特性,并在虚拟仿真实验平台中研究其特征参数发生变化时,频率特性曲线的变化情况。

  • 4.2控制系统的Nyquist图及频域分析

    利用MATLAB软件绘制控制系统的Nyquist图,并根据奈奎斯特稳定判据来判断控制系统的稳定性。

  • 4.3控制系统的Bode图及频域分析

    运用MATLAB绘制控制系统的Bode图并根据控制系统对数频率稳定判据分析控制系统稳定性的方法。

  • 4.4控制系统的Nichols图及闭环频率特性分析

    利用MATLAB软件绘制系统Nichols图,掌握闭环系统频率特性中谐振峰值、谐振频率和带宽的求法。

  • 4.5控制系统稳定裕度分析

    利用MATLAB来求解控制系统的稳定裕度,并根据稳定裕度分析控制系统的稳定性。

  • 第五章线性系统的校正方法

    控制系统的校正是指在系统中加入一些参数可以根据需要而改变的机构或装置,使系统整个特性发生变化,从而满足给定的各项性能指标。本章主要介绍控制系统常用校正方法。

  • 5.1控制系统时域法串联校正设计

    本节课学习控制系统时域串联校正的方法。在虚拟仿真平台中,完成控制系统串联校正网络设计。

  • 5.2控制系统频域法串联超前校正设计

    利用虚拟仿真实验平台完成控制系统的频域法串联超前校正网络的设计。

  • 5.3控制系统频域法串联滞后校正设计

    利用自动控制原理虚拟仿真实验平台设计串联滞后校正网络。

  • 5.4控制系统PID校正

    通过自动控制原理虚拟仿真实验平台研究线性系统PID控制器的设计。

  • 开始学习
  • 第一章  作业测试
    第一章 控制系统建模

    1.1 实验环境介绍

    1.2 控制系统建模的matlab方法

    视频数3
  • 第二章  作业测试
    第二章 线性系统的时域分析

    2.1 典型输入信号与时域性能指标

    2.2 二阶系统时域分析研究

    2.3 高阶系统时域分析研究

    2.4 线性系统稳定性能分析

    2.5 基于Simulink的控制系统稳态误差分析

    2.6 线性系统时域分析综合实验

    视频数9
  • 第三章  作业测试
    第三章 线性系统的根轨迹分析

    3.1 线性系统根轨迹绘制

    3.2 线性系统性能分析

    3.3 根轨迹分析综合实验

    视频数4
  • 第四章  作业测试
    第四章 线性系统的频域分析

    4.1 典型环节频率特性分析

    4.2 控制系统的Nyquist图及频域分析

    4.3 控制系统的Bode图及频域分析

    4.4 控制系统的Nichols图及闭环频率特性分析

    4.5 控制系统稳定裕度分析

    视频数5
  • 第五章  作业测试
    第五章 线性系统的校正方法

    5.1 控制系统时域法串联校正设计

    5.2 控制系统频域法串联超前校正设计

    5.3 控制系统频域法串联滞后校正设计

    5.4 控制系统PID校正

    视频数4
  • 期末考试