《自動控制系統(tǒng)及應用》課程標準課程代碼：建議課時數(shù)：48學分：3適用專業(yè)：數(shù)控設備應用與維護先修課程：高等數(shù)學、電工技術基礎、電子技術基礎后續(xù)課程：PLC應用技術、單片機應用技術、常用電機控制與調(diào)速技術一、前言1.課程的性質(zhì)該課程是江蘇省五年制高職數(shù)控設備應用與維護專業(yè)的一門專業(yè)平臺課程。通過本課程的教學使學生獲得有關自動控制系統(tǒng)的構成、工作原理、分析系統(tǒng)性能的方法、改善系統(tǒng)性能的途徑以及典型控制系統(tǒng)的分析等方面的基本理論和專業(yè)知識。本課程的學習必須在完成《高等數(shù)學》、《電工技術基礎》和《電子技術基礎》等三門課程的基礎上進行，并為后續(xù)課程打下必要的基礎，儲備有關自動控制系統(tǒng)方面的技術知識。2.設計思路該課程是根據(jù)以職業(yè)能力為本位的專業(yè)培養(yǎng)目標而設置?？傮w設計思路是，在充分發(fā)揚傳統(tǒng)教學優(yōu)點的基礎上，有意識、有目的地實現(xiàn)現(xiàn)代信息技術、工業(yè)生產(chǎn)實際與學科教學的整合，最終在現(xiàn)代教學技術的支持下更好地進行教學活動。課程內(nèi)容的選取和結構的安排以五年一貫制高等職教的人才培養(yǎng)規(guī)格為依據(jù)，遵循學生知識與技能形成規(guī)律和學以致用的原則，突出對學生職業(yè)能力的訓練。以自動控制理論作為系統(tǒng)分析的工具，自動控制系統(tǒng)則作為分析的對象。圍繞系統(tǒng)性能的分析與改善途徑，以方法論為主線，通過應用舉例的形式，著重物理含義和物理過程的闡述，做到理論聯(lián)系實際并切合實用。為學生了解自動控制系統(tǒng)的組成、特點及專業(yè)術語，學習并掌握控制理論的基本分析方法，了解相關技術的最新發(fā)展動態(tài)，為后續(xù)課程的學習打下堅實基礎。二、課程目標根據(jù)本專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，設置本課程的知識、能力和素質(zhì)三維目標如下。知識目標（1）掌握自動控制的概念、控制方式及自動控制系統(tǒng)的組成和性能指標。（2）理解自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型有微分方程、傳遞函數(shù)和系統(tǒng)框圖等。（3）掌握典型環(huán)節(jié)和常用部件、電路的傳遞函數(shù)。（4）理解系統(tǒng)框圖的畫法和變換規(guī)則。（5）掌握自動控制系統(tǒng)性能分析方法和改善系統(tǒng)性能的途徑。（6）理解直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理、自動調(diào)節(jié)過程和分析方法。（7）理解交流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理、自動調(diào)節(jié)過程和分析方法。2.能力目標（1）能結合生產(chǎn)生活實際探討自動控制系統(tǒng)的應用。（2）學會分析自動控制系統(tǒng)的組成和工作原理。（3）會對典型電路的傳遞函數(shù)進行求取。（4）會化簡系統(tǒng)框圖。（5）會用MATLAB軟件中的Simulink工具包對系統(tǒng)進行建模仿真并對仿真結果進行分析。（6）會選擇合適的校正方式對系統(tǒng)進行校正。（7）學會自動調(diào)速系統(tǒng)的一般分析方法。（8）會對通用變頻器進行簡單設置。3.素質(zhì)目標（1）理論結合實際，培養(yǎng)學生對專業(yè)的認知和情感。（2）形成積極主動地學習和使用信息技術、參與信息活動的態(tài)度。（3）培養(yǎng)學生善于交流、靈敏的反應能力。（4）具有系統(tǒng)性的看待一個完整的自動控制系統(tǒng)的能力。三、課程內(nèi)容和要求序號章節(jié)（單元）課程內(nèi)容及要求活動與建議參考課時1第一章自動控制系統(tǒng)概述內(nèi)容●自動控制系統(tǒng)的組成●自動控制系統(tǒng)的分類●自動控制系統(tǒng)的性能指標●研究自動控制系統(tǒng)的方法要求●理解自動控制系統(tǒng)的概念；●掌握自動控制系統(tǒng)的組成及性能指標；●了解自動控制系統(tǒng)的分析方法。本章主要內(nèi)容是讓學生理解掌握自動控制系統(tǒng)的組成、分類和性能指標。了解研究自動控制系統(tǒng)常用的方法，是本課程學習的最基礎內(nèi)容。62第二章自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型內(nèi)容●拉普拉斯變換●微分方程、傳遞函數(shù)、系統(tǒng)框圖●典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和功能框●典型電路傳遞函數(shù)的求取●自動控制系統(tǒng)的框圖及框圖的變換和化簡要求●學會查用拉氏變換表；●會求取典型電路的傳遞函數(shù)；●能夠進行自動控制系統(tǒng)的框圖的變換和化簡。本章主要從傳遞函數(shù)出發(fā)，去建立以系統(tǒng)框圖為核心的數(shù)學模型，包括典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和框圖，以及建立系統(tǒng)框圖的一般步驟。是對系統(tǒng)進行定量分析的基礎和出發(fā)點，需要講清楚、學明白。103第三章基于MATLAB軟件的自動控制系統(tǒng)的性能分析內(nèi)容●系統(tǒng)穩(wěn)定性分析●系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析●系統(tǒng)動態(tài)性能分析要求●會利用MATLAB軟件對系統(tǒng)進行建模仿真，并能根據(jù)仿真結果對系統(tǒng)性能進行穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能、動態(tài)性能的分析；●掌握各典型環(huán)節(jié)對系統(tǒng)穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能的影響。本章是從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能三個方面對系統(tǒng)性能進行分析。主要分析影響系統(tǒng)性能的因素和改善系統(tǒng)性能的途徑。建議到機房用MATLAB軟件進行建模仿真，使教學內(nèi)容更直觀，提高學生學習積極性。84第四章自動控制系統(tǒng)的校正內(nèi)容●系統(tǒng)校正的概念及分類●串聯(lián)校正●反饋校正●順饋補償要求●掌握系統(tǒng)校正的概念；●掌握串聯(lián)校正、反饋校正在系統(tǒng)中的位置和對系統(tǒng)性能的影響；●理解順饋校正的概念及應用。本章是在系統(tǒng)性能分析的基礎上，當系統(tǒng)性能指標不能滿足技術要求時，可以對系統(tǒng)進行校正，改善性能。建議在機房進行，并注意讓學生主動參與試著選用合適的校正裝置對系統(tǒng)進行校正。65第五章晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)容●轉速負反饋晶閘管調(diào)速系統(tǒng)●速度、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)●電壓負反饋和電流正反饋晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)●自動控制系統(tǒng)的一般分析方法●自動控制系統(tǒng)的一般調(diào)試方法要求●理解單閉環(huán)、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成、自動調(diào)節(jié)過程及性能分析方法；●了解自動控制系統(tǒng)的一般分析方法和調(diào)試方法。本章主要以轉速負反饋直流調(diào)速系統(tǒng)和轉速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為例，介紹自動控制系統(tǒng)的一般分析方法。從而能理解常用直流調(diào)速系統(tǒng)的組成和自動調(diào)節(jié)過程。86第六章雙極晶體管—脈寬調(diào)制控制的直流調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)容●BJT-PWM控制的直流調(diào)速系統(tǒng)組成●BJT-PWM直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理●BJT-PWM直流調(diào)速系統(tǒng)的特點要求●理解BJT供電電路的結構和原理；●理解PWM波的形成和系統(tǒng)工作過程；●掌握由專用集成電路控制的調(diào)速系統(tǒng)的工作過程和分析方法。本章主要介紹PWM控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的特點，及專用集成電路控制的自動控制系統(tǒng)的工作原理和一般分析方法。重點在分析方法的理解和把握。47第七章典型交流調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)容：●交流調(diào)速的基本方案與變壓變頻的基本控制方式●正弦脈寬調(diào)制過程●IGBT-SPWM型交流變頻電路●模擬IGBT-SPWM-VVVF交流調(diào)速系統(tǒng)●通用變頻器要求：●學會交流調(diào)速的基本方案與變壓變頻的基本控制方式；●理解正弦脈寬調(diào)制的基本過程；●理解IGBT-SPWM型交流變頻電路；●理解模擬式IGBT-SPWM-VVVF交流調(diào)速系統(tǒng)組成及工作過程?！裾莆胀ㄓ米冾l器的結構及原理?！駮νㄓ米冾l器進行接線及簡單參數(shù)設置。本章以IGBT-ＳＰＷＭ－VVVF交流調(diào)速系統(tǒng)為例，介紹常用交流調(diào)速系統(tǒng)的組成、結構特點、調(diào)速方案、控制思路和工作原理等。通用變頻器部分，建議以實際系統(tǒng)的變頻器實物為例，進行接線及參數(shù)設置的教學。6四、實施建議（一）教學建議本課程的學習首先應著力培養(yǎng)學生的學習興趣，調(diào)動學生學習積極性?？梢酝ㄟ^日常生產(chǎn)、生活中通俗易懂的實例與本課程的聯(lián)系，激發(fā)學生的學習興趣；通過向?qū)W生介紹本課程與其它課程的聯(lián)系，使學生了解本課程在本專業(yè)中的重要地位，同時鼓勵學生主動查閱自動控制領域的最新進展，并適時交流探討，使學生產(chǎn)生學習主動性。課程中針對不同的教學內(nèi)容，可以采用不同的教學模式，自動控制原理部分的內(nèi)容注重基本功的訓練，結合實例，強化基礎。對系統(tǒng)性能分析和系統(tǒng)校正兩個章節(jié)的教學應突出信息化的應用，與課程知識工業(yè)化的應用相結合。采用信息化的仿真教學，利用軟件仿真來進行，提高學生的自信心和成就感。同時把“兩化融合”理念、技術、技能融合到課程之中，為企業(yè)培養(yǎng)“兩化融合”所需的人才。對于最后實際系統(tǒng)的分析，可以采用理論實踐一體化的教學方式，在做中教，做中學，促進知識建構和能力生成。（二）教學評價在本課程中對學生學習情況和知識掌握情況的評價，建議遵循形成性評價和終結性評價相結合的原則，既關注結果，又關注過程。考核內(nèi)容除了理論考試外，建議將上機仿真操作和實驗操作作為考核內(nèi)容的一部分，強化學生綜合能力考核。同時注重學習過程評價，根據(jù)學生課堂表現(xiàn)、學習態(tài)度、團結合作、學習能力、分析能力、學習成效等多方面對學生進行綜合評價，最后做出評定。（三）教學基本條件本課程的教學對教師要求較高，建議有較寬知識面，有較強工程實踐經(jīng)驗的骨干教師任教。教學設備方面，根據(jù)不同內(nèi)容的教學，建議需配備教學設備如下（以2個班，每班40人為例）：教學項目教學設備數(shù)量第一章自動控制系統(tǒng)概述第二章自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型裝有多媒體設備的教室2個電腦1臺第三章基于MATLAB軟件的自動控制系統(tǒng)的性能分析第四章自動控制系統(tǒng)的校正機房電腦（裝有MATLAB軟件）40臺多媒體設備1套第五章晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)第六章雙極晶體管—脈寬調(diào)制控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第七章典型交流調(diào)速系統(tǒng)亞龍YL-209型電力電子與自動控制系統(tǒng)實驗、實訓裝置（建議配備）10套（四）教材選用與編寫1.本課程教材可參考機械工業(yè)出版社出版，孔凡才教授編寫的《自動控制系統(tǒng)及應用》根據(jù)學生特點及專業(yè)人才培養(yǎng)方案和本課程標準進行開發(fā)。2.開發(fā)教材的主編和主審，須是直接參與人才培養(yǎng)方案和課程標準制訂的骨干教師。3.教材結構和內(nèi)容須符合五年制高職人才培養(yǎng)方案和課程標準提出的要求，選取的內(nèi)容要考慮為后續(xù)課程的學習打基礎，貫徹由淺入深，由簡到繁，循序漸進，符合學生的學習基礎和認知規(guī)律的原則。4.教材語