《自動控制理論》教學(xué)大綱課程英文名AutomaticControlTheory課程代碼01M0096學(xué)分3總學(xué)時48理論學(xué)時40實驗/實踐學(xué)時8課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)必修先修課程復(fù)變函數(shù)與積分變換、高等數(shù)學(xué)適用專業(yè)機(jī)械電子工程開課學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院注：課程類別是指公共基礎(chǔ)課/學(xué)科基礎(chǔ)課/專業(yè)課；課程性質(zhì)是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位《自動控制理論》是機(jī)械電子工程專業(yè)的重要學(xué)科基礎(chǔ)課程，教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)知識，分析和設(shè)計自動控制系統(tǒng)。通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解自動控制系統(tǒng)的基本概念，掌握自動控制系統(tǒng)建模的方法，熟練掌握系統(tǒng)性能指標(biāo)的分析計算方法,理解自動控制系統(tǒng)校正概念，熟練使用根軌跡法和頻率特性法分析與設(shè)計控制系統(tǒng)。為今后深入學(xué)習(xí)現(xiàn)代控制理論、最優(yōu)控制理論、線性控制系統(tǒng)、非線性控制系統(tǒng)、系統(tǒng)辨識等課程奠定基礎(chǔ)。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，可針對單輸入/單輸出系統(tǒng)，建立傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型，分析和計算輸出反饋控制系統(tǒng)性能指標(biāo)，設(shè)計校正控制器，具備初步的自動控制系統(tǒng)設(shè)計能力。（二）課程目標(biāo).理解自動控制系統(tǒng)的基本概念，熟悉控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的理論知識體系，能夠?qū)C(jī)、電、液、控等知識和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析機(jī)械電子工程領(lǐng)域的專'業(yè)工程問題；由辯證唯物主義中的認(rèn)識論，闡述如何發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推導(dǎo)和變換，使學(xué)生在邏輯思維能力、抽象思維能力以及分析問題與解決問題的能力方面受到初步訓(xùn)練；（畢業(yè)要求指標(biāo)點L3能夠?qū)C(jī)、電、液、控等知識和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析機(jī)械電子工程領(lǐng)域的專業(yè)工程問題/H）.熟練掌握分析和計算自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能指標(biāo)的方法，能夠運(yùn)用控制理論基本原理，識別和判斷機(jī)械電子工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義世界觀和科學(xué)思維方法；（畢業(yè)要求指標(biāo)點2.1能夠運(yùn)用機(jī)、電、控等原理，識別和判斷機(jī)械電子工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)/H）.掌握自動控制系統(tǒng)控制器設(shè)計方法，具有應(yīng)用控制系統(tǒng)校正基本原理，針對復(fù)雜的控制工程實際問題，進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計與改進(jìn)能力。(畢業(yè)要求指標(biāo)點4-1能夠基于機(jī)、電、液、控等原理，通過文獻(xiàn)研究或相關(guān)方法，調(diào)研和分析機(jī)械電子工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案/H)二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法《自動控制理論》課程教學(xué)以課堂教學(xué)為主，結(jié)合自主學(xué)習(xí)和實驗教學(xué)，針對單輸入/單輸出控制系統(tǒng)，學(xué)習(xí)建立數(shù)學(xué)模型，分析穩(wěn)定性和穩(wěn)動態(tài)性能，并在預(yù)期性能輸出條件下,設(shè)計控制器的專業(yè)基礎(chǔ)知識。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用工程基礎(chǔ)知識和自動控制理論專業(yè)知識，分析和解決控制科學(xué)與工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力。(1)課堂教學(xué)主要講述自動控制系統(tǒng)的基本概念，基本原理、基本分析、計算和設(shè)計方法。并將簡單的單輸入/單輸出工程實例融入理論教學(xué)中，使學(xué)生能夠更加容易理解抽象的理論知識，提高學(xué)習(xí)控制理論的興趣，熟悉控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的理論知識體系，形成良好的思維方式和學(xué)習(xí)方法。在課堂教學(xué)中，充分引入互動環(huán)節(jié)，提高教學(xué)效果。(2)針對某些較為容易或先期講解較為充分的知識點，列出部分內(nèi)容作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，訓(xùn)練、形成良好的專業(yè)知識學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識和能力。(3)設(shè)計驗證性、設(shè)計性實驗，采用實驗教學(xué)方式，訓(xùn)練實驗技能，培養(yǎng)理論知識的應(yīng)用能力、實驗數(shù)據(jù)分析和處理能力和團(tuán)隊協(xié)助能力。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系注：1.支撐強(qiáng)度分別填寫H、M或L(其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低)；課程目標(biāo)課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐程度(H、M、L)畢業(yè)要求指標(biāo)點1.3畢業(yè)要求指標(biāo)點21畢業(yè)要求指標(biāo)點4.1課程目標(biāo)1H課程目標(biāo)2H課程目標(biāo)3H2.畢業(yè)要求須根據(jù)課程所在專業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行描述。四、課程主要內(nèi)容與基本要求

知識點主要內(nèi)容基本要求對應(yīng)課程目標(biāo)第1章(1)自動控制理論發(fā)展史L11緒論(2)自動控制系統(tǒng)的基本概念L21第2章(1)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立L31控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(2)控制模型的有效變換L31知識點主要內(nèi)容基本要求對應(yīng)課程目標(biāo)第3章控制系統(tǒng)的時域分析(1)控制系統(tǒng)時域響應(yīng)L32(2)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與判斷L22(3)控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析L32第4章根軌跡法(1)控制系統(tǒng)的根軌跡繪制L32(2)根軌跡方法的應(yīng)用L32第5章頻率響應(yīng)法(1)控制系統(tǒng)的頻域法建模L21(2)控制系統(tǒng)的頻域特性響應(yīng)L32(3)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與判斷L32(4)控制系統(tǒng)相對穩(wěn)定性的分析與計算L33第6章控制系統(tǒng)的校正(1)控制系統(tǒng)校正的基本原理L22(2)控制器結(jié)構(gòu)與參數(shù)設(shè)計L23(3)控制器參數(shù)整定L23基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟練掌握五、課程學(xué)時安排

知識點章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)學(xué)生任務(wù)(作業(yè)要求、自學(xué)要求、討論)課程目標(biāo)第1章緒論自動控制系統(tǒng)基本概念1pH1-1、1-21開環(huán)控制與閉環(huán)控制1pll1-41自動控制系統(tǒng)的分類與性能要求1pl21-51第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型控制系統(tǒng)微分方程模型建立1p582-2、2-31、2控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型3P582-5、2-61、2系統(tǒng)框圖及其等效交換2P592-101、2控制系統(tǒng)信號流圖2P592-111實驗1典型環(huán)節(jié)的模擬研究32第3章控制系統(tǒng)時域分析一階系統(tǒng)的時域響應(yīng)2P1063-2、3-4、3-51、2二階系統(tǒng)的時域響應(yīng)3P1073-7、3-81、2線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析2P1083-11、3-123控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差2P1083-133實驗2控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)及其穩(wěn)定22知識點章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)學(xué)生任務(wù)（作業(yè)要求、自學(xué)要求、討論）課程目標(biāo)性分析第4章根軌跡根軌跡的基本概念與繪制規(guī)則3P1464-1>4-2、4-31參量根軌跡的繪制1P1464-4>4-63根軌跡法分析控制系統(tǒng)2P1484-14,4-183第5章頻率響應(yīng)法頻率特性1P2155-1(1)(2)1、2伯德圖繪制2P2155-2(1,2)5-31、2極坐標(biāo)圖繪制2P2165-5,5-71、2奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)2P2165-9,5-11,2相對穩(wěn)定性分析2P2185-15,5-17,5-203第6章控制系統(tǒng)的校正控制系統(tǒng)校正模型11超前校正2P2706-1,6-21、2滯后校正2P2716-4,6-61、2實驗3線性系統(tǒng)的串聯(lián)校正33六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求完成下面表格中的3個實驗。序號實驗項目學(xué)時基本要求學(xué)生任務(wù)實驗性質(zhì)實驗類別課程目標(biāo)1典型環(huán)節(jié)的模擬研究3理解和熟悉典型環(huán)節(jié)的模擬仿真電路結(jié)構(gòu)和傳遞函數(shù)，掌握典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)特性。學(xué)生理解典型環(huán)節(jié)仿真電路的結(jié)構(gòu)，能夠分析響應(yīng)特性。驗證必做12控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)及其穩(wěn)定性分析2熟練掌握控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)測試方法和響應(yīng)特性，并分析和實驗驗證其在理論上的穩(wěn)定性。根據(jù)測試方法得到的曲線，能夠分析系統(tǒng)穩(wěn)定性驗證必做13二階系統(tǒng)特征參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響3熟練掌握二階系統(tǒng)的特征變量（無阻尼自然頻率和阻尼比）對系統(tǒng)輸出特性的影響；熟能夠掌握阻尼比對二階系統(tǒng)輸出特性的影響，分析系統(tǒng)的性能設(shè)計選做2

共計8個實驗學(xué)時序號實驗項目學(xué)時基本要求學(xué)生任務(wù)實驗性質(zhì)實驗類別課程目標(biāo)練掌握控制變量（開環(huán)增益）對系統(tǒng)輸出特性的影響。4開環(huán)增益與零極點對系統(tǒng)性能的影響3熟練掌握開環(huán)和閉環(huán)零極點對系統(tǒng)輸出性能的影響，以及開環(huán)增益對系統(tǒng)輸％特性的影響。掌握如何改變開環(huán)和閉環(huán)零點的位置，進(jìn)而分析系統(tǒng)性能變化設(shè)計選做25頻率特性的測量3熟練掌握控制系統(tǒng)頻率特性的測試方法和響應(yīng)特性，并用頻率法實驗分析和驗證系統(tǒng)在理論上的正確性。掌握頻率特性測試方法，并驗證頻響應(yīng)的正確性綜合選做26線性系統(tǒng)的串聯(lián)校正3熟練掌握控制系統(tǒng)串聯(lián)校正的模擬仿真電路結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法，并分析和實驗驗證串聯(lián)校正方法對系統(tǒng)穩(wěn)動態(tài)性能的改善。掌握串聯(lián)校正的模擬電路結(jié)構(gòu)，能夠分析串聯(lián)校正對系統(tǒng)性能的改善設(shè)計選做3七、考核方式及成績評定考核內(nèi)容考核方式評定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績比例過程考核含到課率、課堂討論發(fā)言、線上討論、線上平時作業(yè)點名記錄、課堂發(fā)言記錄、作業(yè)完成質(zhì)量和實驗報告50%期末考核閉卷試卷參考答案和評分標(biāo)準(zhǔn)50%考核類別考試成績登記方式百分制八、課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)和達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)

課程目標(biāo)教學(xué)環(huán)節(jié)成績評定課程目標(biāo)1講授作業(yè)Aio期末考試Bio實驗實驗成績Cio目標(biāo)達(dá)成度kO.lxAi/Aio+O7xBi/Bio+O.ZxCi/Cio課程目標(biāo)2講授作業(yè)A2o期末考試B2o實驗實驗成績C2o目標(biāo)達(dá)成度2=0.1xA2/A2o+O.7xB2/B2o+O.2xC2/C2o課程目標(biāo)3講授作業(yè)A3o期末考試B30實驗實驗成績C30目標(biāo)達(dá)成度3=0.1XA3/A30+0.7XB3/B30+0.2XC3/C30注：上述Axo、Bxo、Cxo分別是作業(yè)、期末考試和實驗成績中對應(yīng)于課程目標(biāo)x的題目或是實驗的總分;Ax、Bx、Cx分別是作業(yè)、期末考試和實驗成績中對應(yīng)于課程目標(biāo)x的題目或是實驗中學(xué)生的平均得分。九、推薦教材與主要參考書推薦教材：L《自動控制理論》，鄒伯敏，機(jī)械工業(yè)出版社，2008年第3版主要參考書：L《自動控制原理》，王萬良、趙燕偉，機(jī)械工業(yè)出版社，2015年第2版2?《自動控制原理》，胡壽松，科學(xué)出版社，2007年第5版.《自動控制原理學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與習(xí)題解答》，徐穎秦、潘豐，機(jī)械工業(yè)出版社，2015年.丁紅，賈玉瑛主編《自動控制原理實驗教程》，北京大學(xué)出版社，2015年.《自動控制原理的MATLAB仿真與實踐》，劉超、高雙，機(jī)械工業(yè)出版社，2015年附件一、作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)表

考核內(nèi)容A(90-100)B(80-89)C(70-79)D(60-69)E(<60)知識及概念掌握程度（權(quán)重30%）知識及概念掌握全面，運(yùn)用得當(dāng)知識及概念掌握較全面，能正確運(yùn)用知識及概念掌握較全面，能夠運(yùn)用，但沒有考慮約束條件知識及概念掌握程度一般，并不能正確運(yùn)用沒有掌握知識及概念，不會運(yùn)用公式解題過程的正確性、完整性（權(quán)重70%）解題過程正確、完整，邏輯性強(qiáng)，答案正確率超過90%,書寫清晰解題過程較正確、完整，邏輯性較強(qiáng)，答案正確率超過80%,書寫清晰解題過程基本正確、完整，答案正確率超過70%解題過程中存在錯誤，答案正確率超過60%解題過程錯誤且不完整，答案正確率低于60%二、實驗考核標(biāo)準(zhǔn)表考核內(nèi)容A(90-100)B(80-89)C(70-79)D(60-69)E(<60)現(xiàn)場操作流程試驗操作流程試驗操作流程試驗操作流程試驗操作流程試驗操作流程熟練性（權(quán)重正確、熟練程基本正確、熟基本正確、會正確性失誤較錯誤，不熟練，40%)度高練程度較圖有小失誤，熟練程度尚可多，不夠熟練實驗原理和目的不清試驗結(jié)果正確試驗結(jié)果正試驗結(jié)果較合試驗結(jié)果較合試驗結(jié)果合試驗結(jié)果不合性和試驗報告確，完整，數(shù)理、完整，數(shù)理、完整性欠理、完整性欠理，存在明顯規(guī)范性（權(quán)重?fù)?jù)分析合理，據(jù)分析較合缺，數(shù)據(jù)分析缺，數(shù)據(jù)分析錯誤，數(shù)據(jù)分60%)試驗報告書寫規(guī)范、內(nèi)容清晰理，試驗報告書寫較規(guī)范、內(nèi)容較清晰不夠合理，試驗報告書寫較清晰不合理，試驗報告書寫不夠規(guī)范、清晰析錯誤，試驗報告書寫不規(guī)范、不清晰三、課程試卷設(shè)計方案序號課程目標(biāo)考察點占比備注期末期末1理解自動控制系統(tǒng)的基本概念，熟悉控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的理論知識體系，能夠?qū)C(jī)、電、液、控等知識和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析機(jī)械電子工程領(lǐng)域的專業(yè)工程問題自動控制系統(tǒng)的基本概念控制系統(tǒng)分析與設(shè)計40%題型：填空題、選擇題、分析題難度分為：容易、中等偏易、中等偏難、難四個等次，其比例構(gòu)成近似為20：40：20：202熟練掌握分析和計算自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能指標(biāo)的方法，能夠運(yùn)用控制理論基本原理，識別和判斷機(jī)械電子工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問