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目前位置:首頁 > 【大學教育課程】 > 工程技術學科 > 電氣|電子|通信|自動


課程名稱:     自動控制原理
課程編號: SR_2513 系列: (大學)國家級課程
授課學校: 東北大學

授時:

全 53 講

授課語言: 中文

光碟版:

 2   片教程光碟(flv檔)

其他說明: ..........
簡      介: 自動控制原理是自動化專業的專業基礎課。主要內容有:自動控制系統的分類和基本工作原理,控制系統的性能指標:穩定性、瞬態響應、穩態精度;建立系統數學模型的方法——傳..........
光碟版: NT$ 530 購 買:
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1、課程性質與定位

在現代科學領域中,自動控制技術起著愈來愈重要的作用。自動化學科在眾多領域發揮著重大作用,如航天、航空等,兩彈一星的偉大工程就包含了許多自動化科學技術的成果。自動化科學技術也改變了我國工業的整體面貌,另外,自動化學科對一些交叉學科的發展同樣也起到了積極的促進作用。自動控制理論是研究自動控制技術的基礎理論和自動控制共同規律的技術學科。自動控制理論按其發展過程分成經典控制理論、現代控制理論和智能控制理論三大部分。自動控制原理主要體現了經典控制理論的內容。經典控制理論以傳遞函數為基礎研究單輸入單輸出的反饋控制系統,採用的主要研究方法有時域分析法、根軌跡法和頻率法。
自動控制原理是自動化專業的專業基礎課。主要內容有:自動控制系統的分類和基本工作原理,控制系統的性能指標:穩定性、瞬態響應、穩態精度;建立系統數學模型的方法——傳遞函數和微分方程的方法以及各模型之間的轉換;分析控制系統性能的基本方法——時域分析法、根軌跡法和頻域分析法;最後將涉及控制系統設計的基本方法。

2、課程特點  

本課程從基本概念、基本分析方法入手,結合生產和生活中的實例,以時域分析方法為基礎,時域分析和頻域分析並進,利用直觀的物理概念,使學生充分理解系統結構、參數與系統指標之間的內在聯繫,由淺入深地引導學生理解和掌握古典控制理論的精髓。
本課程以數學推導嚴謹、物理概念清楚為主要特色,加強了基本理論和基本概念的闡述,增加了通用性的內容描述,除用數學工具分析工程中的實際系統之外,還力求由淺入深、循序漸進和突出重點,同時給學生自學留有充分的空間。這既給分析、設計和調試目前工業中廣泛應用的各種控制系統提供了清楚的理論依據,又為學習有關專門文獻和後續課程打下了良好的基礎,也為進一步激發和調動學生的潛能和積極性創造了條件。
本課程增加的內容有:中國學者提出的代數穩定判據——謝氏判據;非電類系統的數學模型;MATLAB在系統分析中的應用實例及非週期函數的頻譜分析等。
與本課程配套的有《自動控制原理習題詳解》(王建輝等編著,清華大學出版社,2010)、《自動控制原理電子教案》(方曉柯 鄭艷 徐建有主編,王建輝主審,清華大學出版社,2011)和實驗教程;為了合理利用現代化教學和手段,本課程還配有電子教案、網上答疑、實驗、試題系統等。

3、課程目標  

(1)通過本課程的學習,使學生掌握自動控制原理的基本概念和基本分析與設計方法,重點培養學生利用自動控制原理的基本理論解決工程實際問題的思維方式和初步能力,並為學習後續相關專業課程,以及進一步學習和應用自動控制方面的新知識、新的科技打下必要的基礎。
(2)轉變教育觀念,寓理性思維、創造性思維於課程建設中,使學生既求得真才實學,又受到創造性思維的啟發。教材版本不斷更新,所編教材有靈魂、有內涵,說理透徹,啟人智慧。教學方式方法與時俱進,提高學生綜合素質。將現代教育技術、多功能教學軟件與紙質教材有機結合,形成完整的立體教學體系。注重學生能力培養,交給學生的是「點金術」而不是幾塊「金子」,加強教學互動及實踐教學,全面提高學生的思維能力、動手能力和創新能力。
(3)通過本課程的學習,使學生在實踐意識,質量意識,協作意識,創新意識,堅持意識得到磨練與培養。

4、教學目標  

在信息技術高速發展的今天,掌握和瞭解自動控制的基本理論與方法,對從事電氣信息類各專業的科技人員都是十分必要的。本課程具有科學方法論的鮮明特點,研究的問題帶有普遍性,對工程實踐具有重要的指導意義,是廣泛意義上的方法論。這將對學生提高分析問題和解決問題的能力,奠定堅實的理論基礎。
本課程的教學目標,是使學生掌握有自動控制的基本概念、基本理論和基本方法,能夠自覺運用反饋原理解決工程實際中的相關問題,學會用系統的方法分析問題和解決問題,逐步培養學生的工程意識和創新意識,提高學生的工程設計能力和創新能力。

5、人才培養目標  

培養具有強烈社會責任感,國際視野,過硬的社會創造力和競爭力,並具有厚基礎,高素質,強能力的創造、創新、創業的精英型人才和各行各業的領軍人物。

 

自動控制原理基本知識
本模塊從生活實例出發,引出自動控制系統的基本概念、專業術語;從開環系統和閉環系統的結構、特點和工作原理分析入手,重點介紹閉環控制系統的組成、性能指標要求和系統類型的劃分原則,進一步揭示對自動控制的本質要求——兩個能力:跟蹤能力和抗擾能力——輸出跟隨輸入。


數學模型的建立與求解
用來描述系統各個變量之間關係的數學表達式,稱為系統的數學模型。本模塊主要講述微分方程、傳遞函數、動態結構框圖和信號流圖這幾種數學模型。介紹如何通過解析法對簡單的物理系統編寫微分方程,並詳細描述如何將線性微分方程轉換為傳遞函數。同時,重點介紹如何利用動態結構圖的等效變換和信號流圖的梅遜增益公式求系統的傳遞函數。另外還介紹了利用小偏差線性化方法對非線性系統進行線性化處理。


線性連續系統的時域分析
本模塊時間域分析方法,包括簡單系統的動態性能以及高階系統運動特性,系統穩定性,穩態誤差的近似分析,根軌跡法等,通過這些方面可以建立起關於系統運動的基本概念。此外,從工程設計角度提出對控制系統性能指標的要求及一些基本設計原則和方法。


線性連續系統的頻域分析與設計
頻率特性是線性系統在正弦輸入信號作用下的穩態輸出和輸入之比。它和傳遞函數、微分方程一樣是能反映系統動態性能的數學模型。本模塊(對應教材的第5、6章)利用頻率特性實現對控制系統的分析,瞭解頻率特性、頻域參數與控制系統性能的關係,從而,為應用頻率特性進行控制系統校正提供理論依據;基於頻率特性對控制系統的分析結論,討論用頻率法對線性定常、單輸入、單輸出系統進行串聯校正、反饋校正與復合校正的基本原理、設計步驟和方法。


非線性系統分析
任何一個實際控制系統總會有一些非線性因素,當這些非線性因素不能用小偏差線性化處理時,必須考慮其非線性本質,才可以得到符合實際的結果。另一方面,有時為了改善系統的控制性能,往往要在系統中恰當地接入某些非線性元部件,從而更好地利用系統的非線性特性。因此,建立非線性數學模型,尋求非線性系統的研究方法是很必要的。本章主要對非線性系統的分析方法——描述函數法加以介紹。主要內容包括:非線性系統動態過程的特點;非線性環節及其對系統結構的影響;非線性特性的描述函數;分析非線性系統的描述函數法;改善非線性系統性能的措施及非線性特性的利用。


線性離散系統綜述
離散系統與連續系統的差別是系統中有採樣開關。因此,帶來了系統描述、分析形式上的一系列變化:由微分方程變成了差分方程,所用的數學工具也由拉氏變換改為Z變換,傳遞函數也稱為脈衝傳遞函數,但是線性系統的本質特徵沒有變化。本章將在連續控制系統理論的基礎之上,從離散系統與連續系統的區別出發,重點介紹線性離散系統的基本概念,離散時間函數的數學表達式,離散時間系統的數學模型以及分析方法。並通過Z變換這一數學工具,可以將連續系統中的一些概念和方法,推廣應用於線性離散系統。
 

                        知識模塊講次 (共53講)   
自動控制原理基本知識
開環控制系統與閉環控制系統(38分0秒)
閉環控制系統的組成和基本環節(7分27秒)
自動控制系統的類型(10分7秒)
自動控制系統的性能指標(18分45秒)
數學模型的建立與求解
數學模型的建立與求解(12分1秒)
非線性數學模型的線性化(5分7秒)
傳遞函數的定義(28分44秒)
典型環節的傳遞函數及動態特性(26分29秒)
典型環節的傳遞函數及動態特性(33分16秒)
結構圖的等效變換(33分13秒)
系統傳遞函數(20分50秒)
信號流圖(32分54秒)
線性連續系統的時域分析
自動控制系統的時域指標(11分34秒)
一階系統的階躍響應(2分45秒)
二階系統動態特性(27分50秒)
二階系統特徵參數與動態性能指標之間的關係(15分30秒)
高階系統的動態響應(13分51秒)
自動控制系統的代數穩定判據(24分13秒)
代數穩定判據應用(18分51秒)
穩態誤差(47分50秒)
根軌跡法的基本概念(23分0秒)
繪製根軌跡的一般法則(56分49秒)
自動控制系統的根軌跡(10分0秒)
零度根軌跡(6分49秒)
參數根軌跡(6分35秒)
用根軌跡法分析系統的動態性能(13分25秒)
線性連續系統的頻域分析與設計

頻率特性的基本概念(9分40秒)
非週期函數的頻譜分析(0分58秒)
頻率特性的表示方法(2分41秒)
典型環節的頻率特性(19分8秒)
系統開環頻率特性的繪製(20分33秒)
奈奎斯特穩定判據(9分18秒)
奈氏穩定判據應用(6分48秒)
系統的穩定裕度(5分18秒)
系統動態特性和開環頻率特性的關係(17分15秒)
閉環系統頻率特性(27分32秒)
系統動態特性和閉環頻率特性的關係(9分40秒)
控制系統校正的一般概念(10分52秒)
串聯校正(22分43秒)
反饋校正(18分11秒)
反饋校正(8分18秒)
非線性系統分析
非線性系統動態過程的特點(24分31秒)
非線性特性及其對系統結構的影響(25分40秒)
非線性系統的描述函數(26分43秒)
非線性系統的描述函數法(32分58秒)
改善非線性系統性能的措施及非線性特性的利用(14分1秒)
線性離散系統綜述
線性離散系統的基本概念(7分35秒)
離散時間函數的數學表達式及採樣定理(18分41秒)
Z變換(14分6秒)
線性常係數差分方程(5分58秒)
脈衝傳遞函數(20分31秒)
採樣控制系統的時域分析(14分55秒)
採樣控制系統的頻域分析(6分17秒)

課程編號 課 程 名 稱 集 數(全) 主講人(單位) 課程系列
  GS_3907  變頻器應用與維修  全 22  集  浙江機電職業技術學院 本科國家級課程 
  SR_8614  變頻器原理與應用  全 36  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  GS_3371  灌裝線設備安裝與維修  全 63  集  廣東輕工職業技術學院 本科國家級課程 
  SR_8613  繼電保護原理  全 72  集  西安交通大學 遠距教育課程 
  MS_5123  薄膜物理與技術  全 23  集  電子科技大學 國家級課程 
  SR_8562  檢測技術  全 30  集  東南大學 遠距教育課程 
  SR_8558  機器人技術及其應用  全 23  集  上海交通大學 遠距教育課程 
  SR_8556  機電傳動控制(共2套)  全 128  集  東南大學 遠距教育課程 
  SR_2646  機電傳動控制  全 27  集  大連交通大學 國家級課程 
  MS_3269  機電設備管理  全 72  集  江西交通職業技術學院 本科國家級課程 
  GS_4431  機電設備故障診斷與維修  全 82  集  西安航空職業技術學院 本科國家級課程 
  SR_8555  機電控制技術  全 44  集  東南大學 遠距教育課程 
  SR_8554  機電控制技術  全 31  集  上海交通大學 遠距教育課程 
  GS_3202  機電控制技術  全 43  集  東南大學 本科國家級課程 
  GS_6689  機電一體化系統設計  全 107  集  燕山大學 本科國家級課程 
  SR_8641  機械設備電氣控制  全 21  集  石油大學 遠距教育課程 
  GS_7159  機床數控技術  全 96  集  中北大學 本科國家級課程 
  GS_3872  機床電氣設備及升級改造  全 128  集  哈爾濱職業技術學院 本科國家級課程 
  MS_3307  機床電氣控制與PLC  全 64  集  濱州職業學院 本科國家級課程 
  GS_2036  機床控制系統連接與檢查  全 102  集  無錫職業技術學院 本科國家級課程 
  GS_3975  熱工控制系統組態與維護  全 101  集  武漢電力職業技術學院 本科國家級課程 
  GS_3433  樓宇自動化技術  全 176  集  深圳職業技術學院 本科國家級課程 
  MS_3131  模塊化生產加工系統控制與調試  全 42  集  哈爾濱職業技術學院 本科國家級課程 
  GS_4371  數控機床調試、安裝與維修技術  全 19  集  寧波職業技術學院 本科國家級課程 
  GS_4175  數控機床故障診斷與維修  全 92  集  常州機電職業技術學院 本科國家級課程 
  GS_2485  數控程式設計與零件加工  全 48  集  河北工業職業技術學院 本科國家級課程 
  GS_2046  數控程式設計及零件加工  全 101  集  無錫職業技術學院 本科國家級課程 
  MS_3379  數控加工技術  全 45  集  佳木斯職業學院 本科國家級課程 
  GS_4343  數控加工工藝與裝備  全 89  集  成都工業學院 本科國家級課程 
  SR_2528  數字信號處理  全 20  集  遼寧科技大學 國家級課程 
  MS_3044  遙測原理  全 33  集  火箭軍工程大學 本科國家級課程 
  GS_2258  製冷壓縮機拆卸與裝配  全 56  集  武漢商學院 本科國家級課程 
  GS_2066  製冷裝置設計  全 102  集  天津商業大學 本科國家級課程 
  MS_3138  製冷設備電氣與控制系統檢修  全 75  集  順德職業技術學院 本科國家級課程 
  MS_5470  製冷除濕技術入門  全 62  集  陸軍工程大學 國家級課程 
  MS_3030  製冷空調系統安裝與運維  全 87  集  順德職業技術學院 本科國家級課程 
  SR_8598  電機學  全 73  集  西安交通大學 遠距教育課程 
  SR_8532  電機學  全 45  集  東南大學 遠距教育課程 
  GS_3939  電機與電力拖動  全 45  集  石家莊鐵路職業技術學院 本科國家級課程 
  SR_8638  電機與拖動基礎  全 46  集  石油大學 遠距教育課程 
  SR_8597  電機與拖動  全 52  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  GS_2824  電機及機床電氣控制  全 62  集  天津輕工職業技術學院 本科國家級課程 
  MS_5321  電器理論基礎  全 58  集  福州大學 國家級課程 
  MS_3193  電網絡理論  全 37  集  華北電力大學 本科國家級課程 
  MS_3229  電磁暫態分析  全   集  清華大學 本科國家級課程 
  SR_8531  電磁場與電磁波  全 47  集  電子科技大學 遠距教育課程 
  MS_3104  電磁場工程應用  全 80  集  湖南大學 本科國家級課程 
  MS_3091  電磁兼容  全 29  集  清華大學 本科國家級課程 
  SR_8525  電路學  全 78  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  SR_8530  電路與電子技術  全 49  集  石油大學 遠距教育課程 
  SR_8529  電路電子技術  全 76  集  吉林大學 遠距教育課程 
  SR_8596  電路理論基礎  全 64  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  SR_8618  電路基礎  全 33  集  東南大學 遠距教育課程 
  SR_8528  電路基礎  全 33  集  東南大學 遠距教育課程 
  SR_8637  電路原理  全 48  集  浙江大學 遠距教育課程 
  MS_1035  電路原理  全 258  集  清華大學 國家級課程 
  SR_8526  電路分析基礎  全 30  集  石油大學 遠距教育課程 
  SR_8527  電路分析基礎  全 64  集  電子科技大學 遠距教育課程 
  SR_1586  電視原理  全 89  集  天津大學 大學學術課程 
  GS_6849  電動工具檢驗與測試  全 113  集  金華職業技術學院 本科國家級課程 
  SR_8595  電氣傳動自動控制系統  全 50  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  MS_5437  電氣控制與PLC技術  全 106  集  平頂山工業技術學院 國家級課程 
  GS_3365  電氣控制與PLC  全 57  集  深圳職業技術學院 本科國家級課程 
  MS_3015  電氣控制實踐訓練  全 55  集  廈門大學 本科國家級課程 
  MS_3064  電氣控制系統裝接與調試  全 104  集  陝西工業職業技術學院 本科國家級課程 
  SR_8636  電氣控制技術基礎  全 40  集  浙江大學 遠距教育課程 
  SR_8594  電氣控制及可編程控制技術  全 34  集  石油大學 遠距教育課程 
  GS_3912  電氣安裝的規劃與實施  全 92  集  湖南鐵道職業技術學院 本科國家級課程 
  MS_3228  電氣一次部分  全   集  貴州大學 本科國家級課程 
  SR_8593  電阻焊  全 24  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  MS_5320  電工學  全 98  集  哈爾濱工業大學 國家級課程 
  MS_3048  電工基礎與電子設計  全 115  集  青海大學 本科國家級課程 
  MS_5512  電工技術基礎與技能  全 75  集  職教建設委員會 國家級課程 
  MS_3080  電工技術  全 81  集  清華大學 本科國家級課程 
  GS_7059  電工及電氣測量技術  全 38  集  深圳職業技術學院 本科國家級課程 
  SR_2508  電工及工業電子學  全 76  集  瀋陽航空航天大學 國家級課程 
  SR_8522  電力電子基礎  全 42  集  東南大學 遠距教育課程 
  SR_8590  電力電子技術  全 50  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  SR_2527  電力電子技術  全 33  集  瀋陽理工大學 國家級課程 
  SR_8634  電力電子技術  全 34  集  石油大學 遠距教育課程 
  SR_8633  電力拖動自控系統  全 24  集  石油大學 遠距教育課程 
  SR_8589  電力拖動自動控制系統  全 64  集  西安交通大學 遠距教育課程 
  SR_8588  電力系統繼電保護原理  全 24  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  MS_5535  電力系統繼電保護技術  全 62  集  河南工學院 國家級課程 
  SR_8521  電力系統繼電保護  全 25  集  石油大學 遠距教育課程 
  SR_8632  電力系統穩態分析  全 26  集  石油大學 遠距教育課程 
  SR_8631  電力系統電壓及其防護  全 54  集  西安交通大學 遠距教育課程 
  SR_8586  電力系統分析  全 35  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  SR_2526  過程控制工程  全 45  集  遼寧石油化工大學 國家級課程 
  SR_8585  過程控制  全 32  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  MS_3136  裝備自動化工程設計與實踐  全 48  集  西北工業大學 本科國家級課程 
  SR_8581  發電廠熱力設備  全 48  集  西安交通大學 遠距教育課程 
  SR_8580  發電廠電氣部分  全 72  集  西安交通大學 遠距教育課程 
  SR_8627  發電廠電氣設備  全 26  集  石油大學 遠距教育課程 
  MS_3325  智能嵌入式系設計  全 35  集  華東師範大學 本科國家級課程 
  MS_5097  嵌入式系統原理及應用  全 39  集  哈爾濱工業大學 國家級課程 
  MS_5201  單片機原理及應用  全 55  集  哈爾濱工業大學) 本科國家級課程 
  GS_6055  通風空調與製冷技術  全 116  集  江蘇建築職業技術學院 本科國家級課程 
  GS_3537  現代數控加工設備裝配與調試  全 48  集  武漢船舶職業技術學院 本科國家級課程 
  MS_3203  現代電路分析與綜合  全 84  集  哈爾濱工業大學 本科國家級課程 
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