教學(xué)日歷2006——2007學(xué)年第1學(xué)期課程名稱：控制理論（I）任課教師：蔣大明/苗宇教師所在單位：自控系總學(xué)時(shí)：64課堂教學(xué)學(xué)時(shí)：58周學(xué)時(shí)：4共16周《自動(dòng)控制原理》蔣大明戴勝華編著清華大學(xué)出版社北京教材及主要交通大學(xué)出參考資料版社《自動(dòng)控制原理》胡壽松主編國防工業(yè)出版社計(jì)劃教學(xué)上課時(shí)間備注內(nèi)容作業(yè)(實(shí)驗(yàn))授課內(nèi)容授課方式1緒論：介紹自動(dòng)控制理論的起源及發(fā)展；2第一章：自動(dòng)控課堂第1周周22節(jié)制的一般概念；講1-3介紹自動(dòng)控制系授統(tǒng)的概念、組成、分類、舉例、性能指標(biāo)。第二章模型2．1模型的定義和分類；2．2，3，4控課制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模堂型之一——微分講方程的建立；介紹微分方程模型的建立及用拉氏變換求解。2-1，補(bǔ)充第1周周51節(jié)授題1第2周周22節(jié)2．5控制系統(tǒng)的課2-4（b）數(shù)學(xué)模型之二堂——傳遞函數(shù)的講補(bǔ)充題1，2概念及建立授介紹傳遞函數(shù)的定義、含義；典型元部件的傳遞函數(shù)；建立；系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法。2．6控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型之三——?jiǎng)討B(tài)結(jié)構(gòu)圖及化簡；介紹動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立及化簡方式。舉例說明并做1-2道課堂練習(xí)本2-8章課，的堂補(bǔ)重講充點(diǎn)授題1內(nèi)，2容周51節(jié)第2周第3周第3周，2-13，2-接上節(jié)介紹動(dòng)態(tài)圖的化簡；2．7自動(dòng)控制系課周22節(jié)統(tǒng)的傳遞函數(shù)：堂14介紹系統(tǒng)的四個(gè)講，閉環(huán)傳遞函數(shù)，授做第二章小結(jié)并課堂測驗(yàn)及講解補(bǔ)充題1第三章：自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分3析．1控制系統(tǒng)的課周51節(jié)堂3-1講3-2典型響應(yīng)及性能指標(biāo)；3．2一階系統(tǒng)分授析：重點(diǎn)是階躍響應(yīng)的分析。3．3二階系統(tǒng)分課，析：堂重點(diǎn)介紹二階系周22節(jié)講統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲授第4周線與阻尼比的關(guān)討系及欠阻尼系統(tǒng)論的性能指標(biāo)。接二階系統(tǒng)分課3-53-6析：二階系統(tǒng)的堂脈沖、斜坡響應(yīng)講3-10分析；授改善二階系統(tǒng)響應(yīng)特性的措施。3．4高階系統(tǒng)分析：介紹高階系統(tǒng)性能指標(biāo)與零、極點(diǎn)之間的關(guān)系周51節(jié)第4周3．6穩(wěn)定性與代課，數(shù)判據(jù)：堂周22節(jié)第5周第5周介紹穩(wěn)定性的概講周53．7穩(wěn)態(tài)誤差分3-本1節(jié)析：介紹穩(wěn)態(tài)誤差定堂課17章3-重義，穩(wěn)態(tài)誤差的講19點(diǎn)三計(jì)算、系統(tǒng)型授別、誤差系數(shù)等第三章小結(jié)及習(xí)課3-243-25補(bǔ)1題課堂練習(xí)及講解周22節(jié)第6周第6周第四章根軌跡法課4-14-24.1根軌跡的定義堂4.2繪制根軌跡的講4-3基本條件和基本授規(guī)則周51節(jié)介紹根軌跡的定義,根軌跡方程及繪制根軌跡的規(guī)則接4.2繪制根軌跡課4-6本4-7講4-11的8條原則及應(yīng)堂用.舉例說明繪制根授軌跡的原則及方及章重點(diǎn)周22節(jié)第7周法;討4.3特殊根軌跡.論介紹正反饋及參數(shù)根軌跡.4.4.系統(tǒng)閉環(huán)零極課4-124-144-15點(diǎn)與階躍響應(yīng)的堂關(guān)系講周51節(jié)講述閉環(huán)零極點(diǎn)授對階躍響應(yīng)的影響;主導(dǎo)極點(diǎn)及利用主導(dǎo)極點(diǎn)估算系統(tǒng)的性能第7周第8周4.5開環(huán)零、極點(diǎn)課4-194-第四章小結(jié)及測講22對根軌跡的影響堂周22節(jié)驗(yàn)授及測驗(yàn)第五章頻率法5.1頻率特性.課5-15-3堂5-5周51節(jié)介紹頻率響應(yīng)及講頻率特性的概念授5.2典型環(huán)節(jié)的頻率特性第8周第9周周22節(jié)接5.2典型環(huán)節(jié)的課5-本10頻率特性堂章5.3系統(tǒng)開環(huán)頻率講5-11重特性的繪制.介紹系統(tǒng)奈奎斯特曲線及波特圖的繪制授點(diǎn)習(xí)題課課5-12堂講授及5-135-15周51節(jié)第9周第10周第10周討論5.4用頻率法分析課5-本185-19周22節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性重點(diǎn)講述奈奎斯講特穩(wěn)定判據(jù)堂章重點(diǎn)授接5.4控制系統(tǒng)的課5-205-22相對穩(wěn)定性講述幅值裕度和講相角裕度堂周51節(jié)授5.5開環(huán)頻率特性與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的關(guān)系第五章小結(jié)及習(xí)習(xí)補(bǔ)1題課題補(bǔ)2及講周22節(jié)第11周第11周解第六章控制系統(tǒng)課6-1的校正6．1控制系統(tǒng)校講正的概念6-2堂周51節(jié)授6．2串聯(lián)校正接6．2用頻率課6-5本6-7法設(shè)計(jì)校正超堂章重點(diǎn)前、滯后、超前講滯后校正系統(tǒng)授6．3反饋校正反饋校正的原理及應(yīng)用周22節(jié)第12周第12周6．4前饋校正課6-8前饋校正原理及堂6-周51節(jié)126-13應(yīng)用講授6．5根軌跡法設(shè)課6-146-15計(jì)校正系統(tǒng)及舉堂周22節(jié)第13周第13周例講第六章課堂測驗(yàn)授及講解周51節(jié)第七章采樣系統(tǒng)課7-2分析7-3堂7．1采樣系統(tǒng)7．2采樣過程與講采樣定理授7．3信號(hào)保持與零階保持器7．4Z變換理論7．4Z變換理論課7-5本7．5脈沖傳遞函堂7-7章重點(diǎn)數(shù)講周22節(jié)第14周第14周介紹脈沖傳遞函授數(shù)的定義及系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的建立7．6采樣系統(tǒng)分課7-87-97-析堂采樣系統(tǒng)穩(wěn)定性講周51節(jié)10分析授及根軌跡法與頻《控制理論》Ⅰ課程教學(xué)大綱ControlTheoryⅠ課程編號(hào):1000191適用專業(yè):自動(dòng)化學(xué)時(shí)數(shù):64學(xué)分?jǐn)?shù):4執(zhí)筆者:蔣大明編寫日期:1999年6月一、課程的性質(zhì)和目的本課程是自動(dòng)化專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課和骨干課。本課程的學(xué)習(xí)目的在于使學(xué)生掌握經(jīng)典控制理論的基本概念，基本原理和基本方法。要求學(xué)生在牢固掌握控制理論基本概念的基礎(chǔ)上，具備對簡單系統(tǒng)進(jìn)行定性分析、定量估算和動(dòng)態(tài)仿真的能力，為專業(yè)課學(xué)習(xí)和參加控制工程實(shí)踐打下必要的基礎(chǔ)。〖BT２－２〗二、課程教學(xué)內(nèi)容第一章控制系統(tǒng)的一般概念(4學(xué)時(shí))掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念,重點(diǎn)是開環(huán)控制和閉環(huán)控制的概念,理解對控制性能的基本要求,了解各種典型控制系統(tǒng)的工作原理及控制理論的發(fā)展過程。本章知識(shí)點(diǎn)為:自動(dòng)控制的定義,開環(huán)控制與閉環(huán)控制,控制系統(tǒng)舉例,控制系統(tǒng)的組成及對控制系統(tǒng)的基本要求,控制理論的發(fā)展。第二章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(6學(xué)時(shí))掌握控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的基本概念,了解微分方程一般建立方法,理解傳遞函數(shù)的定義和性質(zhì),掌握動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立和化簡規(guī)則。本章知識(shí)點(diǎn)為:傳遞函數(shù)的定義和性質(zhì),典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù),動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立,動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的化簡,自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。第三章時(shí)域分析法(13學(xué)時(shí))了解和掌握經(jīng)典控制理論最基本的方法之一時(shí)域分析法,能夠用該方法分析控制系統(tǒng)的各種控制性能(包括穩(wěn)定性,快速性和穩(wěn)態(tài)精度)。本章知識(shí)點(diǎn)為:典型控制過程及性能指標(biāo),一階系統(tǒng)分析,二階系統(tǒng)分析,穩(wěn)定性與代數(shù)判據(jù),穩(wěn)態(tài)誤差分析。為進(jìn)一步加強(qiáng)對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的理解,安排實(shí)驗(yàn)一次:控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。第四章根軌跡法(11學(xué)時(shí))本章要求掌握各種類型系統(tǒng)的根軌跡的繪制方法,并能通過根軌跡圖來分析控制系統(tǒng)的控制性能。了解各種特殊根軌跡的繪制方法。本章知識(shí)點(diǎn)為:根軌跡的基本概念及根軌跡方程,繪制根軌跡的基本法則,特殊根軌跡,系統(tǒng)閉環(huán)零極點(diǎn)分布與階躍響應(yīng)的關(guān)系,開環(huán)零極點(diǎn)的變化對根軌跡的影響。第五章頻率法（11學(xué)時(shí)）要求掌握各種系統(tǒng)和環(huán)節(jié)的幅相頻率特性和對數(shù)頻率特性的畫法,并能通過頻率特性分析控制系統(tǒng)的控制性能。本章知識(shí)點(diǎn)為:典型環(huán)節(jié)的頻率特性，系統(tǒng)開環(huán)頻率特性，乃奎斯特穩(wěn)定判據(jù)及對數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，穩(wěn)定裕度及計(jì)算，系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性。第六章控制系統(tǒng)的校正（11學(xué)時(shí)）在對控制系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,對控制性能的改進(jìn)就涉及到系統(tǒng)的校正。要求在建立控制系統(tǒng)校正的一般概念的基礎(chǔ)上,對串聯(lián)校正,反饋校正,前置校正有較為全面的理解。掌握頻率法校正和根軌跡法校正的一般方法。本章知識(shí)點(diǎn)為:控制系統(tǒng)校正的概念，串聯(lián)校正，反饋校正，前置校正，根軌跡法在校正中的應(yīng)用。本章安排實(shí)驗(yàn):控制系統(tǒng)的校正。第七章采樣控制系統(tǒng)（8學(xué)時(shí)）要求理解和掌握采樣控制系統(tǒng)的基本概念,采樣定理,采樣信號(hào)的復(fù)現(xiàn),脈沖傳遞函數(shù),了解采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性,穩(wěn)態(tài)誤差及瞬態(tài)分析等內(nèi)容。本章知識(shí)點(diǎn)為:采樣控制的基本概念，采樣過程和采樣定理，采樣信號(hào)的復(fù)現(xiàn)，Ｚ變換，脈沖傳遞函數(shù)，采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，采樣系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，采樣系統(tǒng)的瞬態(tài)分析。三、課程教學(xué)的基本要求本課程是自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，理論性較強(qiáng)，是本專業(yè)的理論基礎(chǔ)課程。在教學(xué)方法上，采用課堂講授，課后自學(xué)，課堂討論等教學(xué)形式。(一)課堂講授本課程屬基礎(chǔ)理論課程，涉及到較多的數(shù)學(xué)知識(shí)，在講述的過程中教師應(yīng)盡量聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，注重物理意義，不要陷入到繁復(fù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)之中。在教學(xué)中要求同學(xué)重點(diǎn)掌握時(shí)域、復(fù)域、頻域的基本概念、基本方法和基本規(guī)律，要著重培養(yǎng)學(xué)生定性分析、定量估算和模擬實(shí)驗(yàn)研究的能力，在課程內(nèi)容方面既要保持理論的系統(tǒng)性，又要注意聯(lián)系工程實(shí)際，并且重視技術(shù)科學(xué)的一般方法學(xué)的培養(yǎng)。（二）課后自學(xué)為了培養(yǎng)學(xué)生整理歸納，綜合分析和處理問題的能力，每章都安排一部分內(nèi)容，課上教師只給出自學(xué)提綱，不作詳細(xì)講解，課后學(xué)生自學(xué)。（三）課堂討論課堂討論的目的是活躍學(xué)習(xí)氣氛，開拓思路，。教師應(yīng)認(rèn)真組織，安排重點(diǎn)發(fā)言，充分調(diào)動(dòng)每一名同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性，做好總結(jié)。（四）習(xí)題課習(xí)題課以典型例題分析為主，并適當(dāng)安排開闊思路及綜合性的練習(xí)及討論。共4學(xué)時(shí)（已包括在前述學(xué)時(shí)分配中）。（五）課外作業(yè)課外作業(yè)的內(nèi)容選擇基于對基本理論的理解和鞏固，培養(yǎng)綜合計(jì)算和分析、判斷能力以及使用計(jì)算工具的能力。習(xí)題以計(jì)算性小題為主，平均每學(xué)時(shí)１-２道題。（六）平時(shí)測驗(yàn)為及時(shí)了解教學(xué)情況，教師可適當(dāng)安排平時(shí)課堂測驗(yàn)，每次測驗(yàn)不超過30分鐘。（七）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)以學(xué)習(xí)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本試驗(yàn)方法和訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)研究能力為主，驗(yàn)證理論為輔。通過實(shí)驗(yàn)要求掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模擬以及性能測試方法。（八）考試考試可采用閉卷與開卷相結(jié)合的形式，以閉卷為主。閉卷部分的試題包括基本概念，基本理論，分析計(jì)算和工程繪圖，題型可采用填空，判斷，計(jì)算，畫圖，簡答等方式。開卷部分的考試采用口試或筆試，難度可適當(dāng)加大?？傇u成績：課外作業(yè)，平時(shí)測驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)占30%；期末閉卷考試占60%；期末開卷考試占10%。四、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工先修課程:線性代數(shù),復(fù)變函數(shù)與積分變換,模擬電子電路。五、建議教材與教學(xué)參考書［1］孫虎章主編，《自動(dòng)控制原理》，中央廣播電視大學(xué)出版社，1984［2］蔣大明主編，《自控遙控基礎(chǔ)》，中國鐵道出版社，1998［3］周雪琴主編，《工程控制導(dǎo)論》，西北工業(yè)大學(xué)出版社，1988《控制理論》II課程教學(xué)大綱ControlTheoryII課程編碼：1000202適用專業(yè)：自動(dòng)化總學(xué)時(shí)：32學(xué)分?jǐn)?shù)：2執(zhí)筆者：唐濤編寫時(shí)間：1999年6月一、課程的性質(zhì)和目的該課程是自動(dòng)化專業(yè)的選修課。本課程的主要任務(wù)是講授現(xiàn)代控制理論的基本概念、基本原理和基本方法，使學(xué)生在學(xué)習(xí)了控制理論I--經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)上，從一個(gè)全新的角度了解控制系統(tǒng)的性能，掌握提出問題、分析問題、解決問題的方法、為研究設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)內(nèi)容引論（2學(xué)時(shí)）主要介紹現(xiàn)代控制理論的出現(xiàn)背景及現(xiàn)代控制理論研究的主要內(nèi)容，使學(xué)生對現(xiàn)代控制理論發(fā)展及所研究的主要問題有一個(gè)初步了解。第一章線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述（6學(xué)時(shí)）本章的重點(diǎn)是狀態(tài)空間描述的基本概念、狀態(tài)方程建立的基本方法；線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的解；狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的特點(diǎn)、性質(zhì)。要求學(xué)生了解特征值規(guī)范型。第二章線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析（8學(xué)時(shí)）本章主要介紹系統(tǒng)狀態(tài)的可控性、可觀性，它們是狀態(tài)空間描述中的重要概念，應(yīng)掌握系統(tǒng)可控性、可觀性的判據(jù)及系統(tǒng)的對偶性原理，了解系統(tǒng)的可控性、可觀性的結(jié)構(gòu)分析。本章要求重點(diǎn)掌握：狀態(tài)可控性及可觀性基本概念、狀態(tài)可觀性、可觀性判據(jù)；對偶原理、可控規(guī)范型和可觀測規(guī)范型、狀態(tài)反饋。了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解、狀態(tài)可控性可觀性與傳遞函數(shù)矩陣。第三章線性定常系統(tǒng)的綜合（8學(xué)時(shí)）本章主要討論狀態(tài)空間分析綜合問題中的極點(diǎn)配置問題、解耦問題、觀測器問題。本章要求學(xué)生重點(diǎn)掌握閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)配置、解偶問題（掌握）、狀態(tài)重構(gòu)問題。了解帶有觀測器的反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。第四章控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析（8學(xué)時(shí)）本章主