華南理工大學(xué)工商管理學(xué)院自動(dòng)控制基礎(chǔ)教學(xué)大綱與教學(xué)進(jìn)度表主講教師：李世烜 課程編號(hào)：工商管理學(xué)院工業(yè)工程系 課程名稱：自動(dòng)控制基礎(chǔ)Tel：87111250（O） 課程名稱(英文)：PrinciplesofAutomaticControlMobile 課內(nèi)學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)E-mail：lsxcty@139.com 學(xué)分：2學(xué)分一、課程的性質(zhì)和任務(wù)目前自動(dòng)控制理論在絕大多數(shù)工程類學(xué)科中都有著廣泛的應(yīng)用，自動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)是反饋理論和線性系統(tǒng)理論，并結(jié)合應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)理論和通信理論的相關(guān)知識(shí)。隨著社會(huì)的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)也開始逐步應(yīng)用于商業(yè)和社會(huì)管理等領(lǐng)域。自動(dòng)控制理論是工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生必須了解和掌握的一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課。本課程系統(tǒng)地介紹自動(dòng)控制系統(tǒng)中涉及的理論和技術(shù)問題，通過結(jié)合一定的實(shí)驗(yàn)和研討，使學(xué)生能較全面的掌握本課程的理論知識(shí)，提高對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解、認(rèn)識(shí)和運(yùn)用能力。二、課程內(nèi)容與基本要求1．自動(dòng)控制原理緒論基本內(nèi)容：自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念和發(fā)展簡史；自動(dòng)控制的基本方式；自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求；自動(dòng)控制系統(tǒng)示例。2．控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型基本內(nèi)容：拉氏變換；傳遞函數(shù)；動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其等效變換；典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；示例。3．時(shí)域分析法基本內(nèi)容：典型輸入信號(hào)及性能指標(biāo)；一階系統(tǒng)分析；二階系統(tǒng)分析；高階系統(tǒng)分析；系統(tǒng)穩(wěn)定性分析；系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度分析。4．復(fù)域分析法——根軌跡法基本內(nèi)容：根軌跡的基本概念；繪制根軌跡圖的基本法則；利用根軌跡分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；廣義根軌跡；用MATLAB繪制根軌跡。5．頻域分析法——頻率法基本內(nèi)容：頻率特性；典型環(huán)節(jié)的頻率特性；控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性；穩(wěn)定判據(jù)及穩(wěn)定裕度；閉環(huán)頻域性能指標(biāo)及時(shí)域性能指標(biāo)的估算；系統(tǒng)開環(huán)頻率特性三頻段概念；用實(shí)驗(yàn)法求傳遞函數(shù)；利用MATLAB分析系統(tǒng)穩(wěn)定性。6．自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正基本內(nèi)容：自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟；性能指標(biāo)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路；基本控制規(guī)律；常用串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)；常用的串聯(lián)校正方法；反饋校正；復(fù)合校正；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例。7．采樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)分析基本內(nèi)容：采樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)分析概述；信號(hào)的采樣與保持；Z變換與Z反變換；脈沖傳遞函數(shù)；采樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的性能分析。8．狀態(tài)空間分析法基本內(nèi)容：狀態(tài)空間分析法概述；動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示法；多輸入多輸出系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式和傳遞矩陣；線性系統(tǒng)能控性和能觀測(cè)性?；疽螅阂笾R(shí)的理解和能力的培養(yǎng)并重，理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用，懂得在從事自動(dòng)控制相關(guān)工作過程中正確選擇和運(yùn)用相關(guān)技術(shù)，并具有初步分析和解決問題的能力。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求任課教師在保證完成本課程主要教學(xué)內(nèi)容的前提下，可組織學(xué)生進(jìn)行一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。要求理論密切聯(lián)系實(shí)際，注重實(shí)效。四、作業(yè)要求本課程的作業(yè)采取基本理論的書面作業(yè)和實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告相結(jié)合的方法。對(duì)于重要的知識(shí)，要求學(xué)生獨(dú)立完成書面作業(yè)，以掌握重點(diǎn)概念和形成知識(shí)體系。實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告可采用個(gè)人或分組完成的形式，目的是使學(xué)生貼近實(shí)際、學(xué)以致用，分組討論的方式可以相互啟發(fā)、教學(xué)互動(dòng)，以取得更好的教學(xué)效果。五、說明先修課程：要求學(xué)生具備高等數(shù)學(xué)、Matlab基礎(chǔ)及一定的計(jì)算機(jī)軟硬件知識(shí)。主要參考書目：1．程鵬主編，《自動(dòng)控制原理（第二版）》，高等教育出版社，2004年。

2．黃家英，《自動(dòng)控制原理（上、下冊(cè)）》，高等教育出版社，2003年。

3．吳仲陽主編，《自動(dòng)控制原理》，高等教育出版社，2005年。

4．王萬良主編，《自動(dòng)控制原理》，高等教育出版社，2008年。

5．陳祥光主編，《自動(dòng)控制原理》，高等教育出版社，2007年。

6．鐘秋海編著，《現(xiàn)代控制理論》，高等教育出版社，2008年。

7．施頌椒、陳學(xué)中、杜秀華編著，《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》，高等教育出版社，2008年。

六、教學(xué)進(jìn)度表《自動(dòng)控制基礎(chǔ)》2011－2012學(xué)年第二學(xué)期班級(jí)：09工業(yè)工程課程性質(zhì)：選修課總學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)教學(xué)次數(shù)：0教材/參考資料：孟慶明主編，《自動(dòng)控制原理》，高等教育出版社，2008年6月第2版?？荚嚪绞剑洪]卷筆試總評(píng)成績：平時(shí)35％期末65％時(shí)間教材章節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容與要求作業(yè)與案例第一周第1章學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)方法介紹。雙向交流。自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念和發(fā)展簡史；自動(dòng)控制的基本方式；自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求；自動(dòng)控制系統(tǒng)示例。作業(yè)預(yù)習(xí)第2章第一周第二周第2章拉氏變換；傳遞函數(shù)；動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其等效變換；典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。作業(yè)預(yù)習(xí)第3章第三周第四周第3章典型輸入信號(hào)及性能指標(biāo)；一階系統(tǒng)分析；二階系統(tǒng)分析；高階系統(tǒng)分析；系統(tǒng)穩(wěn)定性分析；系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度分析。作業(yè)預(yù)習(xí)第4章第五周第4章根軌跡的基本概念；繪制根軌跡圖的基本法則；利用根軌跡分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；廣義根軌跡；用MATLAB繪制根軌跡。作業(yè)預(yù)習(xí)第5章第六周第5章頻率特性；典型環(huán)節(jié)的頻率特性；控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性；穩(wěn)定判據(jù)及穩(wěn)定裕度；閉環(huán)頻域性能指標(biāo)及時(shí)域性能指標(biāo)的估算；系統(tǒng)開環(huán)頻率特性三頻段概念；用實(shí)驗(yàn)法求傳遞函數(shù)；利用MATLAB分析系統(tǒng)穩(wěn)定性。作業(yè)預(yù)習(xí)第6章第七周第6章自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟；性能指標(biāo)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路；基本控制規(guī)律；常用串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)；常用的串聯(lián)校正方法；反饋校正；復(fù)合校正；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例。作業(yè)預(yù)習(xí)第7章第八周第7章信號(hào)的采樣與保持；Z變換與Z反變換；脈沖傳遞函數(shù)；采樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的性能分析。作業(yè)第八周總復(fù)習(xí)準(zhǔn)備考試任課教師：李世烜系主任：2012年2月16日2012年月日下面是“十個(gè)小故事大道理”不需要的朋友可以下載后編輯刪除?。。≈x謝?。?！小故事1、《扁鵲的醫(yī)術(shù)》魏文王問名醫(yī)扁鵲說：“你們家兄弟三人，都精于醫(yī)術(shù)，到底哪一位最好呢?扁鵲答：“長兄最好，中兄次之，我最差。文王再問：“那么為什么你最出名呢?扁鵲答：“長兄治病，是治病于病情發(fā)作之前。由于一般人不知道他事先能鏟除病因，所以他的名氣無法傳出去;中兄治病，是治病于病情初起時(shí)。一般人以為他只能治輕微的小病，所以他的名氣只及本鄉(xiāng)里。而我是治病于病情嚴(yán)重之時(shí)。一般人都看到我在經(jīng)脈上穿針管放血、在皮膚上敷藥等大手術(shù)，所以以為我的醫(yī)術(shù)高明，名氣因此響遍全國。大道理：事后控制不如事中控制，事中控制不如事前控制。小故事2、危險(xiǎn)的森林里一個(gè)人在森林中漫游時(shí)，突然遇見了一只饑餓的老虎，老虎大吼一聲就撲了上來。他立刻用最快的速度逃開，但是老虎緊追不舍，他一直跑一直跑，最后被老虎逼到了斷崖邊。站在懸崖邊上，他想：“與其被老虎捉到，活活被咬死，還不如跳入懸崖，說不定還有一線生機(jī)?！彼v身跳入懸崖，非常幸運(yùn)地卡在一棵樹上。那是長在斷崖邊的梅樹，樹上結(jié)滿了梅子。正在慶幸之時(shí)，他聽到斷崖深處傳來巨大的吼聲，往崖底望去，原來有一只兇猛的獅子正抬頭看著他，獅子的聲音使他心顫，但轉(zhuǎn)念一想：“獅子與老虎是相同的猛獸，被什么吃掉，都是一樣的。”剛一放下心，又聽見了一陣聲音，仔細(xì)一看，兩只老鼠正用力地咬著梅樹的樹干。他先是一陣驚慌，立刻又放心了，他想：“被老鼠咬斷樹干跌死，總比被獅子咬死好?！鼻榫w平復(fù)下來后，他看到梅子長得正好，就采了一些吃起來。他覺得一輩子從沒吃過那么好吃的梅子，他找到一個(gè)三角形的枝丫休息，心想：“既然遲早都要死，不如在死前好好睡上一覺吧!”于是靠在樹上沉沉地睡去了。睡醒之后，他發(fā)現(xiàn)黑白老鼠不見了，老虎和獅子也不見了。他順著樹枝，小心翼翼地攀上懸崖，終于脫離了險(xiǎn)境。原來就在他睡著的時(shí)候，饑餓的老虎按捺不住，終于大吼一聲，跳下了懸崖。黑白老鼠聽到老虎的吼聲，驚慌地逃走了。跳下懸崖的老虎與崖下的獅子展開激烈的打斗，雙雙負(fù)傷逃走了。勵(lì)志大道理：生命中會(huì)有許多險(xiǎn)象叢生的時(shí)候，困難危險(xiǎn)像死亡一樣無法避免。既然無法避免不如放下心來安享現(xiàn)在擁有的一切，無意中就會(huì)享受到生命的甜果。小故事3、老人與黑人小孩子一天，幾個(gè)白人小孩在公園里玩。這時(shí)，一位賣氫氣球的老人推著貨車進(jìn)了公園。白人小孩一窩蜂地跑了上去，每人買了一個(gè)氣球，興高采烈地追逐著放飛的氣球跑開了。白人小孩的身影消失后，一個(gè)黑人小孩怯生生地走到老人的貨車旁，用略帶懇求的語氣問道：“您能賣給我一個(gè)氣球嗎?”“當(dāng)然可以，”老人慈祥地打量了他一下，溫和地說，“你想要什么顏色的?”他鼓起勇氣說：“我要一個(gè)黑色的?！蹦樕蠈憹M滄桑的老人驚詫地看了看這個(gè)黑人小孩，隨即遞給他一個(gè)黑色的氣球。他開心地接過氣球，小手一松，氣球在微風(fēng)中冉冉升起。老人一邊看著上升的氣球，一邊用手輕輕地拍了拍他的后腦勺，說：“記住，氣球能不能升起，不是因?yàn)樗念伾且驗(yàn)闅馇騼?nèi)充滿了氫氣?！贝蟮览恚撼删团c出身無關(guān)，與信心有關(guān)。這個(gè)世界是用自信心創(chuàng)造出來的。有自信，積極的面對(duì)自己所擁有的一切，這種積極和自信會(huì)幫助人登上成功的山頂。小故事4、囚禁的章魚一只章魚的體重可以達(dá)70磅。但是，如此龐大的家伙，身體卻非常柔軟，柔軟到幾乎可以將自己塞進(jìn)任何想去的地方。章魚沒有脊椎，這使它可以穿過一個(gè)銀幣大小的洞。它們最喜歡做的事情，就是將自己的身體塞進(jìn)海螺殼里躲起來，等到魚蝦走近，就咬斷它們的頭部，注入毒液，使其麻痹而死，然后美餐一頓。對(duì)于海洋中的其他生物來說，它可以被稱得上是最可怕的動(dòng)物之一。但是，人類卻有辦法制服它。漁民掌握了章魚的天性，他們將小瓶子用繩子串在一起沉入海底。章魚一看見小瓶子，都爭先恐后地往里鉆，不論瓶子有多么小、多么窄。結(jié)果，這些在海洋里無往不勝的章魚，成了瓶子里的囚徒，變成了漁民的獵物，變成人類餐桌上的美餐。是什么囚禁了章魚?是瓶子嗎?不，瓶子放在海里，瓶子不會(huì)走路，更不會(huì)去主動(dòng)捕捉。囚禁了章魚的是它們自己。它們向著最狹窄的路越走越遠(yuǎn)，不管那是一條多么黑暗的路，即使那條路是死胡同。大道理：工作生活中，我們經(jīng)常會(huì)遇到許多羈絆和束縛，對(duì)于它們，我們毫無辦法。殊不知囚禁我們的不是別人，而是自己，是我們不健康的心態(tài)和偏激的態(tài)度。小故事5、摔碎的牛奶瓶十幾歲的桑德斯經(jīng)常為很多事情發(fā)愁。他常常為自己犯過的錯(cuò)誤自怨自艾;交完考試卷以后，常常會(huì)半夜里睡不著，害怕沒有考及格。他總是想那些做過的事，希望當(dāng)初沒有這樣做;總是回想那些說過的話，后悔當(dāng)初沒有將話說得更好。一天早上，全班到了科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。老師保羅?布蘭德威爾博士把一瓶牛奶放在桌子邊上。大家都坐了下來，望著那瓶牛奶，不知道它和這堂生理衛(wèi)生課有什么關(guān)系。過了一會(huì)，保羅?布蘭德威爾博士突然站了起來，一巴掌把那牛奶瓶打碎在水槽里，同時(shí)大聲叫道：“不要為打翻的牛奶而哭泣?！比缓笏兴械娜硕嫉剿叟赃?，好好地看看那瓶打翻的牛奶?！昂煤玫乜匆豢?，”他對(duì)大家說，“我希望大家能一輩子記住這一課，這瓶牛奶已經(jīng)沒有了–你們可以看到它都漏光了，無論你怎么著急，怎么抱怨，都沒有辦法再救回一滴。只要先用一點(diǎn)思想，先加以預(yù)防，那瓶牛奶就可以保住?？墒乾F(xiàn)在已經(jīng)太遲了，我們現(xiàn)在所能做到的，只是把它忘掉，丟開這件事情，只注意下一件事?！贝蟮览恚翰灰獮榇蚍呐Ｄ潭奁?，相信船到橋頭自然直，積極的去面對(duì)下一件事情。小故事6、四個(gè)字有一位精神病學(xué)家，執(zhí)業(yè)多年，獲得了很大的成功，在精神病學(xué)界享有很高的聲譽(yù)。他數(shù)年前將要退休時(shí)，發(fā)現(xiàn)在幫助自己改變生活方面最有用的老師，是他所謂的“四個(gè)小字”.頭兩個(gè)字是“要是”.他說：“我有許多病人，把時(shí)間都花在緬懷既往上，后悔當(dāng)初該做而沒有做的事，‘要是我在那次面試前準(zhǔn)備得好一點(diǎn)……’或者‘要是我當(dāng)初進(jìn)了會(huì)計(jì)班……’”在懊悔的海洋里打滾是嚴(yán)重的精神消耗。矯正的方法很簡單：只要在你的詞匯里抹掉“要是”二字，改用“下次”二字即可。應(yīng)該向自己說：“下次如有機(jī)會(huì)我應(yīng)該如何做……”大道理：最浪費(fèi)時(shí)間的莫過于懊悔。千萬不要老是惦念已往的過錯(cuò)，當(dāng)你又在后悔既往時(shí)便對(duì)自己說：“下次我不會(huì)再做錯(cuò)?！毙」适?、丟失了兩元錢的車羅森在一家夜總會(huì)里吹薩克斯，收入不高，然而，卻總是樂呵呵的，對(duì)什么事都表現(xiàn)出樂觀的態(tài)度。他常說：“太陽落了，還會(huì)升起來，太陽升起來，也會(huì)落下去，這就是生活?！绷_森很愛車，但是憑他的收入想買車是不可能的。與朋友們?cè)谝黄鸬臅r(shí)候，他總是說：“要是有一部車該多好啊!”眼中充滿了無限向往。有人逗他說：“你去買彩票吧，中了獎(jiǎng)就有車了!”于是他買了兩塊錢的彩票?？赡苁巧咸靸?yōu)待于他，羅森憑著兩塊錢的一張?bào)w育彩票，果真中了個(gè)大獎(jiǎng)。羅森終于如愿以償，他用獎(jiǎng)金買了一輛車，整天開著車兜風(fēng)，夜總會(huì)也去得少了，人們經(jīng)?？匆娝抵谏谠诹株幍郎闲旭?，車也總是擦得一塵不染的。然而有一天，羅森把車泊在樓下，半小時(shí)后下樓時(shí)，發(fā)現(xiàn)車被盜了。朋友們得知消息，想到他那么愛車如命，幾萬塊錢買的車眨眼工夫就沒了，都擔(dān)心他受不了這個(gè)打擊，便相約來安慰他：“羅森，車丟了，你千萬不要太悲傷啊!”羅森大笑起來，說道：“嘿，我為什么要悲傷啊?”朋友們疑惑地互相望著?！叭绻銈冋l不小心丟了兩塊錢，會(huì)悲傷嗎?”羅森接著說?！爱?dāng)然不會(huì)!”有人說?！笆前。襾G的就是兩塊錢啊!”羅森笑道。勵(lì)志大道理：換一個(gè)角度，就能得到快樂。丟掉生活中的負(fù)面情緒，要有一種認(rèn)識(shí)挫折和煩惱的胸懷。小故事8、借錘子有一個(gè)人想掛一張畫。他有釘子，但沒有錘子。鄰居有錘子。于是他決定到鄰居那兒去借錘子。就在這時(shí)候他起了疑心：要是鄰居不愿意把錘子借我，那怎么辦?昨天他對(duì)我只是漫不經(jīng)心地打招呼，也許他匆匆忙忙，也許這種匆忙是他裝出來的，其實(shí)他內(nèi)心對(duì)我是非常不滿的。什么事不滿呢?我又沒有做對(duì)不起他的事，是他自己在多心罷了。要是有人向我借工具，我立刻就借給他。而他為什么會(huì)不借呢?怎么能拒絕幫別人這么點(diǎn)兒忙呢?而他還自以為我依賴他，僅僅因?yàn)樗幸粋€(gè)錘子!我受夠了。于是他迅速跑過去，按響門鈴。鄰居開門了，還沒來得及說聲“早安”,這個(gè)人就沖著他喊道：“留著你的錘子給自己用吧，你這個(gè)惡棍!”大道理：消極的思想造成錯(cuò)誤的行為