自动控制原理
自动控制原理
1000+ 人选课
更新日期:2025/05/10
开课时间2025/03/06 - 2025/07/11
课程周期19 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

本课程主要介绍自动控制系统的基本概念和分析、设计(校正)的基本方法,内容主要包括七个部分。分别如下:

第一章 自动控制的一般概念。掌握自动控制系统组成结构和基本要素,理解自动控制的基本控制方式和对系统的性能要求,了解一些实际自动控制系统的控制原理。

第二章 控制系统的数学模型。理解自动控制系统的建模方法和步骤;了解非线性微分方程的线性化方法;掌握传递函数及动态结构图的概念、意义、求取方法和简化方法;掌握梅森增益公式的应用。

第三章 线性系统的时域分析法。熟悉系统阶跃响应性能指标;理解典型系统阶跃响应的特点及其动态性能与系统参数、零极点分布的关系;掌握稳定性概念及系统稳定的充要条件,熟练掌握劳斯判据及其应用;理解误差和稳态误差的定义,能够利用终值定理和静态误差系数法计算系统稳态误差,并理解其限制条件。

第四章 线性系统的根轨迹法。理解根轨迹概念;了解闭环零极点与开环零极点的关系;掌握绘制根轨迹的方法,能够利用根轨迹定性分析系统性能随参数变化的趋势。

第五章 线性系统的频率响应分析。理解频率特性的物理意义及数学本质;熟悉典型环节的频率特性;熟练掌握绘制开环对数频率特性的方法;熟练掌握由最小相位系统的开环对数频率特性求传递函数的方法;理解奈奎斯特判据的原理并能运用奈奎斯特判据判断系统稳定性;正确理解稳定裕度的概念及意义,会计算稳定裕度。

第六章 线性系统的频域校正。理解系统校正和设计概念,掌握系统校正的基本方式和方法。

第七章 离散控制系统分析。理解离散系统、采样定理以及脉冲传递函数的意义;掌握Z变换及其反变换方法,并能对离散系统稳定性和稳态误差的进行分析;理解离散系统与连续系统的差别。


课程大纲

自动控制的一般概念

  • 1.1 自动控制发展史
  • 1.2 自动控制基本概念
  • 1.3 自动控制系统的分类和性能要求
  • 1.4 本章测验

控制系统的数学模型

  • 2.1 控制系统的时域模型
  • 2.2 传递函数
  • 2.3 典型环节
  • 2.4 结构图
  • 2.5 结构图等效变换和化简
  • 2.6 信号流图
  • 2.7 本章测验

自动控制系统的时域分析

  • 3.1 典型输入作用和时域性能指标
  • 3.2 一阶系统的时域分析
  • 3.3 二阶系统的时域分析
  • 3.4 高阶系统的时域分析
  • 3.5 稳定性和代数稳定判据
  • 3.6 稳态误差分析(一)
  • 3.7 稳态误差分析(二)
  • 3.8 本章测验

线性系统的根轨迹法

  • 4.1 根轨迹的基本概念
  • 4.2 绘制根轨迹的基本法则(一)
  • 4.3 绘制根轨迹的基本法则(二)
  • 4.4 广义根轨迹
  • 4.5 利用根轨迹分析系统性能
  • 4.6 本章测验

线性系统的频率响应分析

  • 5.1 正弦稳态响应和频率响应
  • 5.2 频率响应的Bode图
  • 5.3 频率响应的极坐标图
  • 5.4 幅角原理
  • 5.5 Nyquist稳定性
  • 5.6 频率响应与系统性能

线性系统的频域校正

  • 6.1 滞后校正
  • 6.2 超前校正
  • 6.3 滞后超前校正

离散控制系统分析

  • 7.1 离散控制系统基本概念
  • 7.2 信号的采样与保持
  • 7.3 Z变换理论
  • 7.4 离散控制系统模型
  • 7.5 离散系统稳定性分析
  • 7.6 离散系统动态和稳定性能分析