《自動控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)》

課程標準

二級學(xué)院：煤炭與化工產(chǎn)業(yè)學(xué)院

執(zhí)筆人：楊星晨

審核人：王月宏

制定日期：2022.7

陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院

一、課程信息

表1課程信息表

課程名稱自動控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)開課院部煤炭與化工產(chǎn)業(yè)學(xué)院

課程代碼020014考核性質(zhì)考查

前導(dǎo)課程《高等數(shù)學(xué)》、《電工電子技術(shù)》、《電機技術(shù)與維修》

后續(xù)課程《職業(yè)技能訓(xùn)練》、《跟崗實習(xí)》、《頂崗實習(xí)》

理論課是

實踐課是□

總學(xué)時28課程類型

理論+實踐是□

理實一體化是□

適用專業(yè)機電一體化技術(shù)

二、課程性質(zhì)

1.課程性質(zhì)

本課程是機電一體化技術(shù)專業(yè)選修的一門專業(yè)拓展課程，是在學(xué)習(xí)了《高等

數(shù)學(xué)》、《電工電子技術(shù)》、《電機技術(shù)與維修》等課程，具備了電氣控制基本

應(yīng)用能力的基礎(chǔ)上，開設(shè)的一門理論課程，其功能是對接專業(yè)人才培養(yǎng)目標，面

向自動控制技術(shù)員工作崗位，要求學(xué)生充分理解自動控制系統(tǒng)所涉及到的基本概

念，掌握自動控制系統(tǒng)各種模型的建立及轉(zhuǎn)換方法，培養(yǎng)學(xué)生對簡單連續(xù)系統(tǒng)進

行定性分析、定量估算和初步設(shè)計的能力，為后續(xù)畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

2.課程功能定位

表2課程功能定位分析

對接的工作崗位對接培養(yǎng)的職業(yè)崗位能力

掌握自動控制系統(tǒng)的基本組成，自動控制

系統(tǒng)的分類，自動控制系統(tǒng)的性能要求等。

掌握對于實際生活及工業(yè)生產(chǎn)中自動控制

自動控制技術(shù)員系統(tǒng)的基本分析方法，能夠分析其控制原

理，正確繪制出原理框圖。

能夠運用所學(xué)知識建立元件或裝置的微分

方程，熟練掌握典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，會

建立一般自動控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。

會根據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)用穩(wěn)定判據(jù)判斷系

統(tǒng)的穩(wěn)定性，并求出不同輸入信號作用下

的穩(wěn)態(tài)誤差。

三、課程目標與內(nèi)容

1.課程總目標

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解自動控制系統(tǒng)的一些工程實例、熟悉典型自

動控制系統(tǒng)的時域分析方法和頻域分析方法，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、綜合分析

能力以及再學(xué)習(xí)能力。

2.課程具體目標

知識目標：掌握自動控制的基本概念及相關(guān)知識、自動控制系統(tǒng)的組成和工

作原理；掌握系統(tǒng)（元件）微分方程的建立方法以及傳遞函數(shù)的定義和求取方法；

掌握微分方程、傳遞函數(shù)、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖三者之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換方法；掌握典型輸

入信號及其典型時間響應(yīng)，掌握時域分析的系統(tǒng)性能指標；掌握一階、二階系統(tǒng)

的動態(tài)響應(yīng)特點及性能指標。

技能目標：熟練掌握典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，會建立一般自動控制系統(tǒng)的傳遞

函數(shù)；會根據(jù)系統(tǒng)組成建立一般控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖；掌握描述自動控制系統(tǒng)

的術(shù)語及變量表示；會判斷和確定一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標和動態(tài)指標；

會根據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)用穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并求出不同輸入信號作用

下的穩(wěn)態(tài)誤差。

素質(zhì)目標：培養(yǎng)學(xué)生嚴謹、規(guī)范的工作態(tài)度，吃苦耐勞、誠實守信的優(yōu)秀品

質(zhì)；培養(yǎng)學(xué)術(shù)愛崗敬業(yè)、熱愛勞動、遵紀守法、誠實守信、自信謙讓的品質(zhì)；培

養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)道德和精益求精的敬業(yè)精神。

表3課程教學(xué)目標與內(nèi)容

畢業(yè)要求指標

序號知識目標技能目標素質(zhì)目標教學(xué)內(nèi)容

點

1.了解本課程1.掌握描述自動控1.具有選型1.1自動控制

掌握自動控制

在本專業(yè)的地制系統(tǒng)的術(shù)語及變和判斷能及自動控制理

基本術(shù)語，理

1位和學(xué)習(xí)內(nèi)量表示；2.掌握對力；2.具有論的發(fā)展簡

解自動控制基

容；2.了解自于實際生活及工業(yè)團隊合作精史；1.2自動

本概念

動控制的基本生產(chǎn)中簡單自動控神；3.具有控制的基本原

概念、任務(wù)；制系統(tǒng)的基本分析獨立思考和理與方式；1.3

3.了解自動控方法，能夠分析其自學(xué)能力。自動控制系統(tǒng)

制系統(tǒng)的基本控制原理，正確繪的分類；1.4

組成，自動控制出原理框圖。自動控制系統(tǒng)

制系統(tǒng)的分的基本要求。

類，自動控制

系統(tǒng)的性能要

求等。

1.懂得描述自

動控制系統(tǒng)的

1.形成將專

三種數(shù)學(xué)模

1.能運用所學(xué)知識業(yè)應(yīng)用于實

型：微分方程、

建立簡單元件或裝際生產(chǎn)生活

傳遞函數(shù)、動

能夠熟練應(yīng)用置的微分方程；2，的意識；2.2.1控制系統(tǒng)

態(tài)結(jié)構(gòu)圖；2.

2微分方程，列熟練掌握典型環(huán)節(jié)培養(yǎng)理論聯(lián)的微分方程；

掌握系統(tǒng)微分

寫傳輸函數(shù)的傳遞函數(shù)，會建系實際、自2.2傳遞函數(shù)

方程的建立方

立一般自動控制系主學(xué)習(xí)和探

法；3.掌握系

統(tǒng)的傳遞函數(shù)。索創(chuàng)新的良

統(tǒng)傳遞函數(shù)的

好習(xí)慣。

定義及求取方

法。

1.培養(yǎng)學(xué)生

1.掌握系統(tǒng)

嚴謹、規(guī)范

（元件）動態(tài)

1.會根據(jù)系統(tǒng)組成的工作態(tài)

結(jié)構(gòu)圖的組

能夠掌握動態(tài)建立一般控制系統(tǒng)度；2.具有2.3動態(tài)結(jié)構(gòu)

成、求取方法

結(jié)構(gòu)圖和梅森的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖；2.良好的科學(xué)圖與梅森公

及簡化方法；

3公式，能夠列能靈活地對較復(fù)雜文化素養(yǎng)和式；2.4控制

2.掌握微分方

寫幾種常見的地控制系統(tǒng)進行框技術(shù)業(yè)務(wù)素系統(tǒng)的幾種常

程、傳遞函數(shù)、

傳遞函數(shù)圖變換，使其轉(zhuǎn)化質(zhì)，能很快見傳遞函數(shù)。

動態(tài)結(jié)構(gòu)圖三

為簡單系統(tǒng)。適應(yīng)崗位要

者之間的關(guān)系

求，有發(fā)展

及轉(zhuǎn)換方法。

潛力。

1.懂得自動控1.培養(yǎng)成認3.1典型輸入

制系統(tǒng)時域分真細致、實信號和時域性

會判斷和確定一階

掌握一階、二析法的基本方事求是、積能指標；3.2

系統(tǒng)、二階系統(tǒng)的

4階系統(tǒng)時域分法；2.掌握典極探索的科一階系統(tǒng)的時

穩(wěn)態(tài)指標和動態(tài)指

析型輸入信號及學(xué)態(tài)度和工域分析；3.3

標

其典型時間響作作風(fēng)；2.二階系統(tǒng)的時

應(yīng)，掌握時域樹立團隊合域分析。

分析的系統(tǒng)性作精神；

能指標；3.掌

握一階、二階

系統(tǒng)的動態(tài)響

應(yīng)特點及性能

指標。

1.懂得系統(tǒng)穩(wěn)

1.培養(yǎng)理論

定性的概念，

聯(lián)系實際、

掌握判斷系統(tǒng)會根據(jù)系統(tǒng)的傳遞

自主學(xué)習(xí)和

穩(wěn)定性的判斷函數(shù)用穩(wěn)定性判據(jù)3.4控制系統(tǒng)

探索創(chuàng)新的

掌握穩(wěn)態(tài)誤差依據(jù)和方法；判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定的穩(wěn)定性分

5良好習(xí)慣；

的求取方法2.懂得系統(tǒng)穩(wěn)性，并求出不同輸析；3.5穩(wěn)態(tài)

2.培養(yǎng)質(zhì)疑

定誤差的概入信號作用下的穩(wěn)誤差分析

意識，具有

念，掌握穩(wěn)態(tài)態(tài)誤差。

分析、解決

誤差的求取方

問題的能力

法。

1.掌握自動控

制系統(tǒng)的根軌1.會根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.培養(yǎng)學(xué)生4.1根軌跡的

跡的概念及根圖正確求出其根軌認真思考、概念與根軌跡

掌握根軌跡的

軌跡方程形跡方程及閉環(huán)特征獨立分析能方程；4.2繪

6概念和基本規(guī)

式；2.掌握根方程；2.會根據(jù)系力；2.培養(yǎng)制根軌跡的基

則

軌跡繪制的基統(tǒng)的閉環(huán)特征方程動手操作能本規(guī)則和方

本規(guī)則和方繪制出其根軌跡。力。法。

法。

1.掌握根軌跡

法分析系統(tǒng)性

能的方法；2.

1.培養(yǎng)團隊

懂得在系統(tǒng)中會利用系統(tǒng)的根軌4.3用根軌跡

掌握根軌跡法協(xié)作精神。

改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)跡分析判斷系統(tǒng)的分析控制系

7分析系統(tǒng)性能2.培養(yǎng)安全

（增加開環(huán)零穩(wěn)定性及性能指統(tǒng)；4.4根軌

的方法第一的意

點、開環(huán)極點、標。跡的改造。

識。

開環(huán)偶極子）

對根軌跡的影

響。

表4課程教學(xué)安排

序號項目（模塊）任務(wù)教學(xué)內(nèi)容重點、難點、考核點課程思政元素學(xué)時

重點：什么是自動控制？介紹我國近年來電

1.1自動控制及自動控制理

任務(wù)1：認識自動控制的難點：自動控制的基本原理和力發(fā)展的情況，使學(xué)

論的發(fā)展簡述；1.2自動控制3

發(fā)展簡史與基本原理方法；生明白努力拼搏和

的基本原理與方式。

考點：開環(huán)控制和閉環(huán)控制。付出行動是實現(xiàn)期

自動控制系統(tǒng)的基本概望、體現(xiàn)自身價值的

1重點：理解恒值給定控制系

念統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)；程序控制一個重要因素。從而

1.3自動控制系統(tǒng)的分類；

任務(wù)2：認識自動控制系系統(tǒng)。培養(yǎng)學(xué)生具備正確

1.4對自動控制系統(tǒng)的基本3

統(tǒng)的分類和基本要求難點：對控制系統(tǒng)的基本要的價值觀和人生觀，

要求。

求；樹立積極向上、努力

考點：自動控制系統(tǒng)的三性。進取的思想意識。

重點：系統(tǒng)微分方程的建立；介紹安全用電的重

任務(wù)3：掌握簡單的控制

2.1控制系統(tǒng)的微分方程難點：線性微分方程的求解；要性，引出規(guī)規(guī)矩3

系統(tǒng)的微分方程

考點：幾種典型的拉式變換。矩、遵紀守法的行為

重點：傳遞函數(shù)的概念；準則，以及法律法

自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描

2任務(wù)4：掌握傳遞函數(shù)2.2傳遞函數(shù)難點：典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；規(guī)、規(guī)章制度對社會2

述方法

考點：典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。正常運行的重要性。

重點：動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的組成；介紹安全可靠提供

任務(wù)5：認識動態(tài)結(jié)構(gòu)圖2.3動態(tài)結(jié)構(gòu)圖與梅森公式難點：動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的化簡方高質(zhì)量電力保障的2

法；意義，強化學(xué)生對電

考點：動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。力安全的認識，通過

案例使學(xué)生明白電

力安全規(guī)章是“血的

難點：給定量作用下系統(tǒng)的閉

教訓(xùn)”，培養(yǎng)學(xué)生認

任務(wù)6：認識控制系統(tǒng)的2.4控制系統(tǒng)的幾種常用傳環(huán)傳遞函數(shù)；

真負責、一絲不茍的2

幾種常見傳遞函數(shù)遞函數(shù)難點：給定量輸入和干擾輸入

工作精神，提高學(xué)生

共同作用下的系統(tǒng)總輸出。

職業(yè)素養(yǎng)和技能水

平。

難點：一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，介紹“交流電之父”

任務(wù)7：了解自動控制系3.1典型輸入信號和時域性

二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；尼古拉·特斯拉的人

統(tǒng)時域分析的基本方法，能指標；3.2一階系統(tǒng)的時域

重點：一階系統(tǒng)的單位階躍響物生平、研究領(lǐng)域、4

了解一階、二階系統(tǒng)的動分析；3.3二階系統(tǒng)的時域分

應(yīng)、二階系統(tǒng)的單位階躍響主要成就以及主要

態(tài)響應(yīng)特點及性能指標。析。

應(yīng)。論著。教育引導(dǎo)學(xué)生

難點：代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)；要向特斯拉學(xué)習(xí)，努

任務(wù)8：了解控制系統(tǒng)的重點：代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)的應(yīng)用；力拼搏，不負青春，

3控制系統(tǒng)的時域分析法3.4控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析2

穩(wěn)定性分析方法考點：簡單系統(tǒng)的穩(wěn)定性判為中國的電力發(fā)展

斷。做出應(yīng)有的貢獻。

難點：誤差與穩(wěn)態(tài)誤差的概介紹操作票制度，操

念；作票制度是保證電

任務(wù)9；了解控制系統(tǒng)的3.5控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分

難點：穩(wěn)態(tài)誤差的計算；力安全的重要組織2

穩(wěn)態(tài)誤差分析方法析

考點：簡單系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差計措施之一，操作票制

算。度強調(diào)操作順序和

操作規(guī)范，使學(xué)生明

白電力工作不可粗

心大意，規(guī)范操作尤

任務(wù)10：了解根軌跡的4.1根軌跡的概念與根軌跡重點：系統(tǒng)的根軌跡概念；為重要。以此培養(yǎng)學(xué)

難點：根軌跡的方程形式。2

概念方程生安全意識和規(guī)范

意識，培養(yǎng)學(xué)生認真

負責的態(tài)度和一絲

控制系統(tǒng)的根軌跡分析不茍的職業(yè)精神。

4

法重點：繪制根軌跡的基本規(guī)通過變壓器變電壓、

任務(wù)11：了解繪制根軌4.2繪制根軌跡的基本規(guī)則則；變電流、變阻抗，但

2

跡的規(guī)則和方法和方法難點：繪制根軌跡的基本方是功率不變的特點

法。引入能量守恒和永

動機的不可實現(xiàn)的

重點：用根軌跡分析典型系

任務(wù)12：用根軌跡分析4.3用根軌跡分析控制系統(tǒng)；思想，倡導(dǎo)科學(xué)看待

統(tǒng)；3

控制系統(tǒng)根軌跡的改造問題，反對幻想、空

4.4難點：根軌跡的改造。

想。

四、課程考核

課程考核采用形成性考核（即過程考核）和終結(jié)性考核相結(jié)合。形成性考核

占30%，考核內(nèi)容包括課堂考勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、期中測驗、單元測驗等，終

結(jié)性考核指期末考試，占70%，主要考核學(xué)生對自動控制系統(tǒng)的掌握程度，同時

也考查學(xué)生獨立分析問題、解決問題的能力。

表5課程考核評分表

學(xué)習(xí)項目評分項目比率（%）評分要點

形成性考核30考勤、課堂紀律、平時作業(yè)、課堂提問等

終結(jié)性考核70按試卷標準答案評分

五、實施要求

1.授課教師基本要求

（1）本課程校內(nèi)任課教師應(yīng)通過本科及以上相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)，并具備相關(guān)

教師資格證書。

（2）任課教師基本素質(zhì)應(yīng)達到舉止大方，著裝樸素整潔；上課攜帶教材、

教案、課件等必備教具；內(nèi)容符合課程標準，重點突出，難點講透，知識科學(xué)、

完整，層次清晰，理論聯(lián)系實際等要求。

2.實踐教學(xué)條件要求

本課程為理論課程，需要同時容納兩個班的理論教室。

3.教學(xué)方法與策略

本課程要充分體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容在訓(xùn)練和提高學(xué)生自動控制應(yīng)用能力方面的意

圖，建議在課程的部分章節(jié)采用以“案例驅(qū)動”為引導(dǎo)的課堂討論式教學(xué)，通過

案例引導(dǎo)和教師指導(dǎo)下的課堂討論、資料查詢、自主學(xué)習(xí)等方式啟發(fā)學(xué)生分析、

討論有關(guān)自動控制應(yīng)用中的問題，學(xué)習(xí)自動控制知識。倡導(dǎo)以問題為中心的教學(xué)

模式，建議適當開展以學(xué)生為主體的小組討論式的方法，強調(diào)從提出問題入手，

激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生有針對性地去探索并運用自動控制知識，提高學(xué)生

分析和解決問題的能力。

4.教材、數(shù)字化資源選用

表6《自動控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)》課程教材選用表

序編出版

教材名稱ISBN教材類型出版日期

號者社

“十一五”

規(guī)劃教機械

自動控制原理材、“十二陳鐵工業(yè)

1978-7-111-48921-42022-05-30

第2版五”職業(yè)牛出版

教育國家社

規(guī)劃教材

全國高等機械

自動控制原理與職業(yè)教育工業(yè)

2978-7-111-56916-9劉麗2021-12-06

系統(tǒng)“十三五”出版

規(guī)劃教材社

全國高等機械

自動控制原理與