自动控制原理教案.docx
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自动控制原理教案
教案
～学年第二学期
课程名称
系（院、部、中心）
教研室（系、实验室）
授课班级
主讲教师
职称
建筑工业学院教务处制
二○○八年二月
教案（首页）
课程
类别
学分
学时
讲课：
学时
实验：
学时
上机：
学时
基要本参教考材资和料主
教学目的和基本要求
注：
课程类别：
公共基础课、专业基础课、专业必修课、专业选修课、集中实践环节、实验课、公共选修课
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
1
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
1．自动控制的概念，自动控制系统的概念
2．自动控制系统的组成
1）自动控制系统的框图
2）自动控制系统中的基本物理量的定义
3）反馈控制原理
3．自动控制系统的控制方式
4．自动控制系统的分类
5．自动控制系统的基本要求—稳、准、快
6．自动控制理论的发展
7．自动控制理论的研究工具
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
1．掌握自动控制系统中的基本概念
2．熟悉自动控制理论的基本要求
3．了解控制理论的发展历史
教学重点及难点：
重点讲解自动控制系统中的基本概念。
作业、讨论题、思考题：
1-10
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
2
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
（第二章）
1．物理模型、数学模型与数学建模
2．常见控制系统数学模型
1）时域模型2）复域模型3）频率域模型
3．建立数学模型的过程
1）建立的步骤
2）建立数学模型举例说明
4．线性系统的基本特性—叠加原理
5．线性微分方程的求解
1）拉氏变换和拉氏反变换
2）应用拉氏变换求解微分方程
6．非线性系统的小围线性化
7．运动的模态
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
1．掌握控制系统数学模型的建立方法和过程
2．熟悉应用拉氏变换求解微分方程和线性系统的基本特性
3．了解非线性系统的小围线性化
教学重点及难点：
重点是控制系统数学模型的建立方法和过程；微分方程求解教难
作业、讨论题、思考题：
2-3；2-5
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
3
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
1．复域数学模型—传递函数
1）定义
2）建立过程
3）性质
2．传递函数的零点与极点
3．传递函数举例
4典型环节的传递函数
1）比例环节
2）积分、微分环节
3）一阶惯性环节
4）震荡环节
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
1．掌握传递函数的定义
2．熟悉典型环节的传递函数
3．了解传递函数零极点对输出的影响
教学重点及难点：
重点是传递函数的定义和物理含义；传递函数零极点对输出的影响较难
作业、讨论题、思考题：
2-9；2-10
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
4
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
1．系统结构图与其他数学模型的关系
2．系统结构图的组成和绘制
3．典型环节的结构图
4．结构图的等效变换和简化
1）串联
2）并联
3）反馈
4）比较点和引出点的移动
5．结构图化简举例
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
1．掌握结构图的组成和绘制
2．熟悉结构图的等效变换和简化
教学重点及难点：
重点书结构图的绘制和化简；其中结构图的等效变换和简化较难
作业、讨论题、思考题：
2-17；2-18
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
5
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
1．信号流图的定义
2．信号流图的组成及性质
3．信号流图的绘制
1）由系统微分方程绘制信号流图
2）由系统结构图绘制信号流图
4．梅逊增益公式
1）物理含义
2）使用方法
3）应用举例
5．闭环系统的传递函数定义和建立过程
1）输入作用的传递函数
2）扰动的传递函数
3）误差的传递函数
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
1．掌握用梅逊增益公式求系统传递函数的方法
2．掌握闭环系统的传递函数的定义
3熟悉信号流图的绘制
教学重点及难点：
重点是用梅逊增益公式求系统传递函数和闭环系统的传递函数的定义
作业、讨论题、思考题：
2-21
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
6
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
（第三章）
1．典型输入信号
2．动态过程和稳态过程的定义
3．系统的时域性能指标的定义
4．一阶系统性能分析
1）一阶系统数学模型
2）一阶系统单位阶跃响应
3）一阶系统单位脉冲响应
4）一阶系统的单位速度响应
5）一阶系统的单位加速度响应
6）各响应之间的关系
5．二阶系统的数学模型
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
1．掌握时域性能指标的定义和二阶系统的数学模型
2．熟悉一阶系统的时域分析
教学重点及难点：
重点是一阶系统的时域分析；难点是总结各种响应之间的关系
作业、讨论题、思考题：
3-6；
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
7
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
1．二阶系统的数学模型
2．二阶系统的单位阶跃响应
1）特征根与系统响应的关系
2）欠阻尼
2）临界阻尼
3）过阻尼
3．欠阻尼动态性能分析
a.延迟时间b.上升时间c.峰值时间d.超调量
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
1．掌握二阶系统的单位阶跃响应
2．掌握常见动态性能指标的计算方法
教学重点及难点：
二阶系统的单位阶跃响应为本次的重点；动态性能改善较难
作业、讨论题、思考题：
3-4；3-5；
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
8
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
1．过阻尼动态性能分析
2．二阶系统性能改善
3．非零初始条件下系统的响应
4．系统的稳定性分析
1）稳定性的概念
2）线性系统稳定的充分必要条件
3）劳思判据
4）劳思判据的特殊情况和应用
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
1．掌握劳思判据的容和应用
2．熟悉二阶系统性能改善的途径
3．了解过阻尼动态性能分析
教学重点及难点：
重点是劳思判据的容和应用及稳态误差的概念和计算方法
作业、讨论题、思考题：
3-7；3-13；3-14
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
9
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
1．线性系统的稳态误差计算
1）误差的定义
2）误差的计算方法
3）系统型别
4）阶跃输入下的稳态误差系数
5）斜坡输入下的稳态误差系数
6）加速度输入下的稳态误差系数
2．扰动输入下的误差和减小误差的方法
1）提高扰动点之前的增益
2）串联积分环节
3）进行复合控制—按扰动前馈和按输入前馈
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
1．掌握稳态误差的概念和计算方法
2．了解减小误差的方法
教学重点及难点：
系统的误差概念和计算方法是重点；减小误差的方法较难。
作业、讨论题、思考题：
3-18
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
10
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
1．根轨迹的概念
1）根轨迹的概念
2）根轨迹与系统的性能之间的关系
稳定性；动态性能；稳态性能
2．根轨迹的绘制
1）开环系统零极点与闭环系统零极点之间的关系
2）根轨迹方程
3．绘制系统根轨迹的法则
1）根轨迹的起点和终点--------------------法则一
2）根轨迹的分支数、对称性和连续性------法则二
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
1．掌握根轨迹的概念
2．掌握根轨迹方程
3．熟悉根轨迹绘制法则
教学重点及难点：
重点是根轨迹的概念和根轨迹方程
作业、讨论题、思考题：
熟悉相关绘制法则
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
11
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
1．根轨迹的绘制法则
1）根轨迹的渐进线--------------------法则三
2）根轨迹在实轴上的分布-----------法则四
3）根轨迹的分离点和分离角--------法则五
4）根轨迹的起始角和终止角--------法则六
5）根轨迹与虚轴的交点--------------法则七
6）根之和---开环极点之和=闭环极点之和-----法则八
2．闭环极点的确定
3．根轨迹绘制举例
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
1．掌握根轨迹绘制法则
2．了解闭环极点的确定
教学重点及难点：
掌握根轨迹的绘制方法
作业、讨论题、思考题：
4-7；4-9
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
12
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
1．广义根轨迹
1）参数根轨迹---等效开环传递函数
2）附加开环零点对系统的影响
3）零度根轨迹
4）零度根轨迹绘制法则
2．基于系统根轨迹的性能分析
1）闭环零极点与时间响应的关系
2）系统性能的定性分析
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
1．掌握参数根轨迹和零度根轨迹的概念
2．熟悉闭环零极点与时间响应的关系
教学重点及难点：
参数根轨迹和零度根轨迹是本节的重点
作业、讨论题、思考题：
4-14；4-15；4-20
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
13
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
4．
教学重点及难点：
作业、讨论题、思考题：
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
14
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
5．
教学重点及难点：
作业、讨论题、思考题：
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
15
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
6．
教学重点及难点：
作业、讨论题、思考题：
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
16
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
7．
教学重点及难点：
作业、讨论题、思考题：
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
17
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
8．
教学重点及难点：
作业、讨论题、思考题：
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
18
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
9．
教学重点及难点：
作业、讨论题、思考题：
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
19
课时
2
教学容（提纲）
方法及手段
授课的容纲要：
举例讲解
挂图讲解
参考资料（含文献、网络资源等）
1．《自动控制原理》王划一主编国防工业2002年
2．《自动控制原理》友善主编国防工业2002年
3．《自动控制原理》德宝主编化学工业2002年
教学目的、要求（可分熟练掌握、掌握、理解、熟悉、了解等层次）：
10．
教学重点及难点：
作业、讨论题、思考题：
课后小结：
填表说明：
1.每项页面大小可自行添减。
2.课次为授课次序，填1、2、3……等。
3.方法及手段系指举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等。
授课方式
（请打√）
讲授□讨论课□实验课□习题课□其他□
课次
20
课时
2
教学容（提纲）
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