【自動控制基礎(chǔ)】【FundamentalofAutomaticControl】一、基本信息課程代碼：【2080361】課程學分：【2】面向?qū)I(yè)：【微電子科學與工程】、【電子科學與技術(shù)】課程性質(zhì)：【系專業(yè)任選課程】開課院系：機電學院電子系使用教材：教材【自動控制原理孟慶明主編高等教育出版社第3版】參考書目【自動控制原理習題集盧京潮等主編清華大學出版社第1版】【自動控制原理胡壽松科學出版社第6版】、【自動控制原理謝克明電子工業(yè)出版社第2版】課程網(wǎng)站網(wǎng)址：/先修課程：【高等數(shù)學A010001（5）】二、課程簡介和課程目標本課程是電子系系定專業(yè)課，是一門研究有關(guān)自動控制系統(tǒng)中基本概念、基本原理和基本方法的理論課程。該課程的學習對掌握自動控制技術(shù)有重要意義。課程主要內(nèi)容分為4大部分：第一部分介紹了有關(guān)自動控制系統(tǒng)的一般概念和控制系統(tǒng)的數(shù)學模型；第二部分闡述了線性系統(tǒng)的時域分析與校正；第三部分介紹了根軌跡法；第四部分介紹了線性系統(tǒng)的頻域分析與校正。課程注重體系的基本結(jié)構(gòu)：從自動控制的一般概念到系統(tǒng)的數(shù)學模型建立再到認識系統(tǒng)改造系統(tǒng)，體系完整，層次分明。本課程在講解理論基礎(chǔ)的同時引入了很多應(yīng)用實例，學生在學習理論知識的基礎(chǔ)之上學會舉一反三、融會貫通，能夠建立系統(tǒng)的數(shù)學模型并對模型進行分析。課程主要采用講練結(jié)合的方式，學生通過一些控制系統(tǒng)示例進行數(shù)學模型建立、分析其性能指標，掌握該門課程。整個課程注重理論的完整性與工程實用性相結(jié)合，培養(yǎng)學生的工程意識和分析問題解決問題的能力。該課程對面向應(yīng)用型大學人才的培養(yǎng)特別是機械制造及其自動化專業(yè)智能制造方向的學生有重要意義。本課程目標如下：目標1：能夠應(yīng)用自動控制原理的相關(guān)知識對線性系統(tǒng)進行時域分析、復域分析以及頻域分析。目標2：能夠利用MATLAB軟件實現(xiàn)自動控制的仿真與分析。目標3：理解自動控制在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，對社會的影響。三、選課建議本課程適合電子科學與技術(shù)專業(yè)大二及以上學生學習，先修課程為高等數(shù)學。課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求2：問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，并通過文獻研究分析各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加以建模和表達以獲得有效結(jié)論。2.1能運用數(shù)學、自然科學、工程科學原理，識別和判斷電路、設(shè)計、工藝等問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。目標1畢業(yè)要求4：研究：能夠基于科學原理并采用科學方法對微電子科學與工程領(lǐng)域的復雜工程技術(shù)問題進行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。4.3能正確分析和解釋實驗數(shù)據(jù)/結(jié)果，并能通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。目標2畢業(yè)要求6：工程與社會：能夠基于微電子科學與工程相關(guān)背景知識進行合理分析，評價微電子科學與工程解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔的責任。6.2能正確認識本工程領(lǐng)域現(xiàn)狀及新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝、新材料的開發(fā)和應(yīng)用，對于客觀世界和社會的影響。目標3五、課程目標/課程預期學習成果序號畢業(yè)要求指標點課程目標教與學方式評價方式12.1能運用數(shù)學、自然科學、工程科學原理，識別和判斷電路、設(shè)計、工藝等問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)；目標1：能夠應(yīng)用自動控制原理的相關(guān)知識對線性系統(tǒng)進行時域分析、復域分析以及頻域分析。1.課堂授課1.期末考核2.作業(yè)3.課堂練習4.單元測試24.3能正確分析和解釋實驗數(shù)據(jù)/結(jié)果，并能通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。目標2：能夠利用MATLAB軟件實現(xiàn)自動控制的仿真與分析。1.課堂授課2.實驗教學1.課堂練習2.作業(yè)3.單元測試36.2能正確認識本工程領(lǐng)域現(xiàn)狀及新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝、新材料的開發(fā)和應(yīng)用，對于客觀世界和社會的影響。目標3：理解自動控制在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，對社會的影響。1.課堂授課2.自主學習1.作業(yè)六、課程內(nèi)容課程內(nèi)容主要包括5個單元的內(nèi)容，總學時32學時。單元知識點能力要求支持的課程目標教學難點1.自動控制的一般概念（2課時理論）1.知道自動控制和自動控制系統(tǒng)的基本概念。L12.理解自動控制系統(tǒng)的基本組成。L23.運用控制理論的基本原理繪制方框圖。L34.分析自動控制系統(tǒng)的類型。L45.知道控制系統(tǒng)性能的基本要求。L11.能夠運用自動控制理論的基本組成和原理，由系統(tǒng)工作原理圖繪制方框圖。2.能夠掌握負反饋控制系統(tǒng)的特點及原理。目標1,31.由實際的自動控制系統(tǒng)工作原理圖繪制方框圖。2.控制系統(tǒng)的數(shù)學模型（8課時理論）1.理解控制系統(tǒng)的時域數(shù)學模型。L22.知道拉氏變換及其時域微分性質(zhì)，運用拉氏變換解微分方程。L1。3.理解控制系統(tǒng)的復域數(shù)學模型，并理解典型環(huán)節(jié)。L24.理解控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，并對結(jié)構(gòu)圖進行等效變換。L25.運用系統(tǒng)的信號流圖和梅遜公式求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。L36.理解閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和誤差傳遞函數(shù)。L21.能夠應(yīng)用控制理論建立控制系統(tǒng)的時域微分方程。2.能夠運用拉氏變換求解微分方程并求控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。3.能夠運用控制元件的物理關(guān)系或系統(tǒng)的方框圖建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并對結(jié)構(gòu)圖進行等效變換。4.能夠用控制系統(tǒng)的信號流圖和梅遜公式求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。目標1,21.建立并求解系統(tǒng)的時域數(shù)學模型。2.求解系統(tǒng)的復域數(shù)學模型。3.系統(tǒng)方框圖的等效變換。4.用信號流圖和梅遜公式求傳遞函數(shù)。3.線性系統(tǒng)的時域分析與校正（7課時理論）1.知道時域法的作用特點及系統(tǒng)的時域性能指標。L12.理解一階系統(tǒng)的時間響應(yīng)及動態(tài)性能指標。L23.理解二階系統(tǒng)的時間響應(yīng)及動態(tài)性能指標。L24.分析線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性。L45.分析線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。L41.能夠求解典型輸入信號下一階系統(tǒng)的響應(yīng)。2.能夠?qū)⒍A傳遞函數(shù)化標準形式并對二階系統(tǒng)進行分類。3.能夠利用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4.能夠用終值定理求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。目標1,21.求解典型輸入下一階系統(tǒng)的響應(yīng)。2.系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷。3.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差求解。4.根軌跡法（5課時理論）1.知道根軌跡法的基本概念。L12.理解繪制根軌跡的基本法則。L23.運用根軌跡的基本法則繪制系統(tǒng)的根軌跡。L34.知道廣義根軌跡的相關(guān)概念并沒能夠繪制系統(tǒng)的廣義根軌跡。L15.運用根軌跡分析系統(tǒng)性能。L31.能夠夠理解根軌跡法的基本概念和繪制根軌跡的基本法則。2.能夠運用根軌跡的基本法則繪制系統(tǒng)的根軌跡。3.能夠運用根軌跡分析系統(tǒng)性能指標。目標1,21.運用根軌跡的基本法則繪制系統(tǒng)的根軌跡。2.運用根軌跡分析系統(tǒng)性能指標。5.線性系統(tǒng)的頻域分析與校正（10課時理論）1.理解頻率特性的基本概念。L22.理解系統(tǒng)的幅相頻率特性。L23.運用典型環(huán)節(jié)的波特圖繪制開環(huán)系統(tǒng)的波特圖。L34.理解奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)。L25.理解穩(wěn)定裕度的定義。L26.運用開環(huán)對數(shù)幅頻特性分析系統(tǒng)的性能。L31.能夠理解頻率特性的基本概念。2.能夠運用典型環(huán)節(jié)的頻率特性繪制開環(huán)系統(tǒng)的幅相特性曲線。3.能夠繪制開環(huán)系統(tǒng)的波特圖。4.能夠分析系統(tǒng)的性能指標。目標1,21.運用典型環(huán)節(jié)的頻率特性繪制開環(huán)系統(tǒng)的幅相特性曲線。2.運用典型環(huán)節(jié)的波特圖繪制開環(huán)系統(tǒng)的波特圖。3.分析系統(tǒng)的性能指標。評價方式與成績考核項目與對應(yīng)的課程目標及計分辦法總評構(gòu)