控制工程基础
控制工程基础
2万+ 人选课
更新日期:2026/03/31
开课时间2025/09/01 - 2026/01/31
课程周期22 周
开课状态已结课
每周学时-
课程简介

    自动控制技术是人类拓展自身技能及改造客观世界的重要手段,是实现人工智能尤其是智能机械、智慧城市等的技术和理论基础,随着物联网、大数据、智能制造等国家战略的提出和实施,对自动控制理论和技术的需求越来越多,要求也越来越高。本课程旨在通过对自动控制理论的学习,培养学生掌握自动控制的基本知识和技能,掌握自动控制系统分析和设计的基本理论和方法,能够对系统的稳定性、动态性能、稳态精度等进行定性分析和定量计算,为学生进一步学习、研究和处理机械工程技术问题打下基础。

    课程紧扣机械工程对学生知识、能力需求的变化,建立了旨在全面提高机械类学生控制技术基本素养与创新意识、增强学生控制系统设计能力的理论教学、实践教学、科学研究三元一体教学体系,在实际讲授过程中,结合课程组积累的解决工程实际问题的经验,逐渐形成了由基本概念、分析方法、工程应用和案例设计等多种形式组成的授课体系,教学内容包含控制系统基本理论、控制系统数学描述、控制系统性能分析、控制系统设计四大部分,并按照:基本概念、分析方法、工程应用体系组织教学。理论教学课时48 学时。

通过本课程的学习,使得学生:

    (1) 掌握机械测控系统的基本知识、负反馈控制的基本原理以及机电控制系统建模的基本理论和方法,能够根据所建立的模型对机电控制系统进行推演、分析。

    (2) 掌握反馈控制系统时域、频域性能分析和系统频域设计的基本原理和基本方法,具备反馈控制系统分析和设计的基本能力。

    (3) 掌握机电控制系统实验设计的基本方法,具备一般机电控制系统性能测试和实验设计能力,培养学生的实践能力。

    本课程曾荣获国家精品课程、国家级精品资源共享课,配套教材为国家级“十五”、“十一五”、“十二五”规划教材。

课程大纲
控制系统的基本概念
1-1 控制系统的工作原理
1-2 控制系统的结构及其组成
1-3 控制系统的类型及基本要求
数学模型
2-1 数学模型的基本概念及建模方法
2-2 控制系统的运动微分方程
2-3 非线性系统的线性化
2-4 拉普拉斯变换
2-5 拉普拉斯变换的定理
2-6 拉普拉斯反变换
2-7 应用拉普拉斯变换求解微分方程
2-8 传递函数
2-9 典型环节及其传递函数
2-10 控制系统的方框图
2-11 控制系统的方框图建立
2-12 方框图化简
2-13 控制系统的传递函数
控制系统时域分析方法
3-1 典型输入信号
3-2 一阶系统的时间响应
3-3 二阶系统的时间响应
3-4 二阶系统的性能指标
3-5 高阶系统的时间响应
3-6 稳态误差
3-7 稳态误差系数
3-8 稳定的概念
3-9 劳斯稳定判据
3-10 相对稳定性
控制系统频域分析法
4-1 频率特性的基本概念
4-2 典型环节的频率特性
4-3 奈奎斯特(Nyquist)图的绘制
4-4 波德(Bode)图的绘制
4-5 传递函数的实验确定法
4-6 幅角定理
4-7 奈奎斯特(Nyquist)稳定性判据
4-8 对数频率特性的稳定性判据
4-9 稳定性裕量
4-10 闭环系统频率特性的求取
4-11 闭环系统的频域指标
4-12 频域指标与时域性能指标间的关系
4-13 用系统开环频率特性分析闭环系统性能
控制系统设计与校正
5.1 控制系统设计与校正的基本概念
5.2 PID串联校正原理
5.3 PID串联校正的频域法
5.4 近似PD串联校正方法:超前校正
5.5 近似PI串联校正方法:滞后校正
5.6 近似PID串联校正方法:滞后—超前校正
5.7 反馈校正
App 下载
关注我们