课程简介
本课程研究自动控制系统的理论基础，是自动化及相关专业工程技术人员必须具备的基础知识，在培养学生综合设计能力和自动化工程实践能力方面占有重要的地位。
通过线上学习、作业、测试、考试及作业互评、讨论、答疑等方式使学习者掌握控制理论的基本思想；能够应用控制理论进行一般应用问题的设计；初步具备控制系统设计的能力。学习本课程后学习者可具备自动化工程科学知识的应用能力，具有简单控制系统设计和分析能力，为今后分析、设计和继续学习复杂控制系统奠定坚实的理论基础。
本课程主要研究单输入单输出线性定常系统，课程的主线是：控制系统数学模型→控制系统分析（稳定性、动态性能、稳态性能）→控制系统综合和设计（自动控制基础理论及自动控制系统设计方法等）。要求学习者在理论和实践上掌握自动控制的基本原理和控制系统的组成结构、掌握控制系统的模型表示方法和形式；掌握模型相互转换的方法；掌握控制系统的稳定性判别、动态性能及稳态性能指标计算和应用方法；掌握控制系统的时域、根轨迹和频域分析的基本方法；掌握单回路线性定常系统校正的一般方法；了解离散系统及其简单的分析计算方法；了解典型非线性系统的描述函数分析方法及其应用。
课程大纲
第一章 绪论
1.1 开环控制与闭环控制
1.2 控制系统的组成、基本环节和基本要求
第二章 控制系统的数学模型
2.1 控制系统的运动方程
2.2 非线性系统线性化方法
2.3 线性系统的复频域模型
2.4 典型环节的传递函数
2.5 动态系统结构图与等效变换
2.6 信号流图
第三章 线性系统的时域分析
3.1 典型输入信号与时域性能指标
3.2 一阶系统的时域分析
3.3 二阶系统的时域响应
3.4 二阶系统动态性能分析及时域性能指标计算
3.5 带有零点的二阶系统响应
3.6 高阶系统的时域分析
第四章 线性系统的稳定性与稳态误差
4.1 线性系统稳定性的基本概念
4.2 劳斯稳定判据
4.3 线性系统稳态误差计算
4.4 减小稳态误差的方法
第五章 线性系统的根轨迹法
5.1 根轨迹的基本概念
5.2 根轨迹的绘制规则
5.3 广义根轨迹和零度根轨迹
5.4 根轨迹的应用
第六章 线性系统的频域分析
6.1 频率特性的概念及表示方法
6.2 幅相频率特性及其绘制
6.3 开环奈氏图的绘制
6.4 对数频率特性基本概念
6.5 Bode图介绍
6.6 奈奎斯特稳定判据（上）
6.7 奈奎斯特稳定判据（下）
6.8 开环Bode图绘制
6.9 系统稳定裕量
6.10 最小相位系统的Bode图的应用（上）
6.11 最小相位系统的Bode图的应用（下）
第七章 控制系统的综合校正
7.1 概念和常用方法
7.2 串联频域校正的概念
7.3 超前校正
7.4 滞后校正
7.5 PID模型及控制规律
7.6 PID参数整定方法
7.7 改良PID
7.8 校正方法小结
第八章 线性离散控制系统
8.1 离散系统概念
8.2 采样过程及采样信号、保持器
8.3 z变换
8.4 差分方程求解
8.5 脉冲传函
8.6 稳定性
8.7 稳态误差
8.8 动态特性分析
第九章 非线性自动控制系统的分析与设计
9.1 非线性概念
9.2 对系统性能的影响及分析
9.3 描述函数定义及求取
9.4 描述函数分析系统稳定性自激振荡
9.5 相平面的基本概念
9.6 相轨迹的绘制
9.7 二阶系统相平面分析
9.8 奇点与极限环
9.9 相平面分析实例
1.1 开环控制与闭环控制
1.2 控制系统的组成、基本环节和基本要求
第二章 控制系统的数学模型
2.1 控制系统的运动方程
2.2 非线性系统线性化方法
2.3 线性系统的复频域模型
2.4 典型环节的传递函数
2.5 动态系统结构图与等效变换
2.6 信号流图
第三章 线性系统的时域分析
3.1 典型输入信号与时域性能指标
3.2 一阶系统的时域分析
3.3 二阶系统的时域响应
3.4 二阶系统动态性能分析及时域性能指标计算
3.5 带有零点的二阶系统响应
3.6 高阶系统的时域分析
第四章 线性系统的稳定性与稳态误差
4.1 线性系统稳定性的基本概念
4.2 劳斯稳定判据
4.3 线性系统稳态误差计算
4.4 减小稳态误差的方法
第五章 线性系统的根轨迹法
5.1 根轨迹的基本概念
5.2 根轨迹的绘制规则
5.3 广义根轨迹和零度根轨迹
5.4 根轨迹的应用
第六章 线性系统的频域分析
6.1 频率特性的概念及表示方法
6.2 幅相频率特性及其绘制
6.3 开环奈氏图的绘制
6.4 对数频率特性基本概念
6.5 Bode图介绍
6.6 奈奎斯特稳定判据（上）
6.7 奈奎斯特稳定判据（下）
6.8 开环Bode图绘制
6.9 系统稳定裕量
6.10 最小相位系统的Bode图的应用（上）
6.11 最小相位系统的Bode图的应用（下）
第七章 控制系统的综合校正
7.1 概念和常用方法
7.2 串联频域校正的概念
7.3 超前校正
7.4 滞后校正
7.5 PID模型及控制规律
7.6 PID参数整定方法
7.7 改良PID
7.8 校正方法小结
第八章 线性离散控制系统
8.1 离散系统概念
8.2 采样过程及采样信号、保持器
8.3 z变换
8.4 差分方程求解
8.5 脉冲传函
8.6 稳定性
8.7 稳态误差
8.8 动态特性分析
第九章 非线性自动控制系统的分析与设计
9.1 非线性概念
9.2 对系统性能的影响及分析
9.3 描述函数定义及求取
9.4 描述函数分析系统稳定性自激振荡
9.5 相平面的基本概念
9.6 相轨迹的绘制
9.7 二阶系统相平面分析
9.8 奇点与极限环
9.9 相平面分析实例