自动控制原理前置课程
【自动控制原理前置课程】
导语：
在学习自动控制原理之前，我们需要掌握一些前置课程的知识，这将为我们深入理解和应用自动控制原理打下坚实的基础。本文将介绍一些重要的前置课程，以及它们与自动控制原理的关系。
一、电路理论
电路理论是学习自动控制原理的重要前置课程之一。电路理论研究电流和电压在电路中的传导和分布规律，其中包括基本的电路元件和其组合电路的分析方法。在自动控制原理中，我们将会使用到电路理论中的一些基本概念和方法，如电流、电压、电阻、电容和电感等。理解电路理论将有助于我们理解控制系统中的电气部分，并能更好地分析和设计电路。
二、数学分析
数学分析是自动控制原理的另一个重要前置课程。数学分析是研究函数、极限、导数、积分等数学概念和方法的学科，这些概念和方法在自动控制原理中具有重要的作用。在系统建模的过程中，我们需要使用微积分中的导数和积分来描述系统的动态特性；在系统稳定性分析
中，我们需要使用极限和收敛性等概念；在控制器设计中，我们需要使用函数逼近和优化等数学方法。深入理解数学分析将有助于我们更好地理解和应用自动控制原理。
三、信号与系统
信号与系统是自动控制原理学习的重要基础。信号与系统研究信号的表示、传输和处理，系统的性质和特性，以及它们之间的关系。在自动控制原理中，我们研究的是控制系统，其包括输入信号、输出信号和控制器等组成部分，而这些都属于信号与系统的范畴。控制系统中的信号可以是电压、电流、温度、速度等各种信号，而系统可以是连续系统或离散系统。学习信号与系统将有助于我们理解和分析控制系统中的信号传输和处理过程。
四、工程数学
工程数学是自动控制原理学习中不可或缺的前置课程。工程数学是将数学方法和技巧应用于工程问题的学科，其中包括线性代数、概率论和变换等内容。在自动控制原理中，我们会用到线性代数中的矩阵和向量运算来描述系统的状态方程，用到概率论来分析系统的随机性，用到变换来进行系统的频域分析。掌握工程数学的基本概念和方法对于学习自动控制原理至关重要。
总结回顾：
自动控制原理是一门涉及多学科的综合性学科，需要我们掌握一些前
置课程的知识。在上文中，我们介绍了电路理论、数学分析、信号与系统以及工程数学等与自动控制原理相关的前置课程。这些课程都与自动控制原理有着密切的关系，并为我们深入理解和应用自动控制原理提供了重要的基础。
个人观点和理解：
作为自动控制原理的写手，我深入研究过这门课程，并对其有着自己的理解和观点。我认为掌握自动控制原理的前置课程是学习和应用自动控制原理的基础。这些前置课程提供了必要的数学和物理基础，能够帮助我们深入理解和分析控制系统的工作原理和行为规律。这些前置课程也为我们在实际工程中应用自动控制原理提供了必要的工具和方法。
在自动控制原理的学习过程中，我发现通过从简到繁、由浅入深的方式探讨主题，可以更好地帮助我们理解和应用自动控制原理。在文章中，我们可以先介绍一些基础概念和方法，然后逐步引入更加深入和复杂的内容，最后进行总结和回顾，以巩固和加深对主题的理解。这种方式能够使我们对自动控制原理有一个全面、深刻和灵活的理解，并能够将其应用于实际问题的解决中。
通过撰写本文，我希望能够帮助你更好地理解自动控制原理的前置课程，并为你的学习和应用提供一些有价值的建议。我相信通过系统的学习和实践，你将能够深入掌握自动控制原理，并在实际工程中取得
优秀的成绩。让我们一起努力，共同进步！自动控制原理是现代工程
领域中的一门重要学科，它研究如何设计和操控系统，使其按照预定
的要求进行运行和控制。而要想深入掌握自动控制原理，我们首先需
要修习一些前置课程，这些课程为我们的学习和应用奠定了坚实的基础。
1. 数学基础
数学作为自动控制原理的基石，为我们提供了解决问题所需的工具和
方法。在前置课程中，我们需要学习微积分、线性代数和概率论等数
学知识，这将为我们后续的学习打下坚实的基础。微积分可以帮助我
们理解系统的变化规律，线性代数则用于描述和处理系统的线性特性，概率论则在控制系统的建模和分析中起到重要作用。
2. 物理基础
物理学对自动控制原理的理解和应用至关重要。前置课程中，我们需
要学习物理学的基本概念和定律，例如力学、电磁学和热力学等。这
些物理基础将帮助我们理解控制系统中各个组件的工作原理和相互作用，为我们以后的学习和应用提供深入的理解。
3. 电子工程基础
自动控制原理与电子工程有着密切的联系。前置课程中的电子工程基
础课程将为我们提供关于电子器件、电路和电子仪器等方面的知识。
借助这些基础知识，我们可以更好地理解控制系统中电子部件的工作
原理和电路的设计方法，为我们后续的学习和实践提供帮助。
4. 计算机科学基础
自动控制原理与计算机科学有着紧密的联系。在学习自动控制原理的前置课程中，我们也需要学习计算机科学的基础知识，例如计算机编程和数据结构等。计算机技术的应用可以使我们更好地进行模拟和仿真，从而理解控制系统的工作原理和测试系统的性能。
通过修习以上基础课程，我们可以对自动控制原理有一个全面、系统的理解和掌握。在后续的自动控制原理学习中，我们可以参考以下学习方法和建议：
1. 系统学习：自动控制原理是一门系统性的学科，我们应该按照一定的顺序和逻辑进行学习，由浅入深，循序渐进。先从基本概念和方法开始学习，逐步引入更深入和复杂的内容，最后进行总结和回顾，以巩固和加深对主题的理解。
2. 实践应用：自动控制原理是一门应用性很强的学科，我们应该将所学的知识和方法应用于实际问题的解决中。可以通过设计和搭建控制系统的实验平台，进行实际操作和调试，从而加深对自动控制原理的理解和应用。
3. 多角度思考：在学习自动控制原理的过程中，我们可以从多个角度
去思考问题，例如从数学、物理和工程等不同的视角，这有助于我们
形成全面和灵活的思维方式，并能够更好地解决实际问题。
掌握自动控制原理的前置课程是学习和应用自动控制原理的重要基础。通过系统的学习和实践，我们可以深入理解控制系统的原理和行为规律，并能够在实际工程中应用自动控制原理解决问题。让我们一起努力，共同进步！
自动控制原理课程 自动控制原理是控制工程中的基础课程之一，涵盖控制系统的基本原 理和方法。本课程主要涉及控制系统中的数学模型、系统稳定性、控 制器设计以及控制系统的性能分析等内容。下面将结合自己的学习经验，从几个方面来阐述自动控制原理的重要性以及对于未来工作生活 的帮助。 一、数学模型 自动控制原理的核心内容之一是数学模型。控制系统的转移函数、状 态空间模型等数学模型是研究控制系统的重要工具。通过建立数学模型，可以对控制系统的特性进行分析和设计，为控制系统的稳定性、 抗干扰性等性能的优化提供基础。在实际工程中，数学模型的有效建 立是设计控制系统的关键。充分掌握数学模型的建立方法和应用技巧，能够提高控制系统的设计效率和成功率。 二、系统稳定性 自动控制原理关注的另一个重要问题是系统稳定性。控制系统的稳定 性是指系统输入输出满足一定条件时，系统始终保持稳态或者在有限 时间内进入稳态的能力。稳定的控制系统可以保持系统输出的准确性
和稳定性，从而提高产品质量和生产效率。在实际工程中，系统稳定 性是设计控制系统时必须重视的问题。 三、控制器设计 在自动控制系统中，控制器是控制系统中的关键组成部分，对于控制 系统的性能和稳定性有着重要的影响。自动控制原理涉及到控制器的 设计和优化，学习此课程可以掌握各种控制器的设计方法和性能指标，包括比例控制器、积分控制器、比例积分控制器、比例微分控制器等。通过控制器的设计和优化，可以提高控制系统的稳定性和响应速度， 从而满足不同领域控制系统的要求。 四、控制系统的性能分析 控制系统的性能是控制系统的关键指标之一，反映了控制系统的优劣 程度。自动控制原理中涉及到控制系统的性能分析，如阶跃响应、频 率响应等性能指标的分析。通过对控制系统的性能分析，可以了解和 评估控制系统的性能，为控制系统的优化和性能提高提供依据。 总之，自动控制原理这门课程对工程师、科研人员以及有志于从事控 制领域的人员来说都具有重要的意义。通过学习这门课程，我们可以 了解控制系统中的基本原理、数学模型、稳定性分析、控制器设计、 性能分析等方面的知识。这些知识不仅可以提高我们的专业知识水平，
物理电子工程学院《自动控制原理》课程教学大纲课程编号：04210164 课程性质：专业必修课 先修课程：高等数学、函数变换、模拟电路、电路分析 总学时数：76 学分：4 适合专业：电子信息工程、机械与电子工程、机械自动化、电器自动化、通信、包装工程等专业 (一) 课程教学目标 自动控制理论是电子信息科学与技术专业的一门重要的专业基础课程。它侧重于理论角度，系统地阐述了自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，介绍了自动控制技术从建模分析到应用设计的各种思想和方法，内容十分丰富。通过自动控制理论的教学，应使学生全面系统地掌握自动控制技术领域的基本概念、基本规律和基本分析与设计方法，以便将来胜任实际工作，具有从事相关工程和技术工作的基本素质，同时具有一定的分析和解决有关自动控制实际问题的能力。 (二) 课程的目的与任务 本课程是电子通信工程、机电一体化、包装工程等专业、工科及相关理科的必修基础课程。通过本课程的学习，使学生掌握自动控制的基础理论，并具有对简单连续系统进行定性分析、定量估算和初步设计的能力，为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。学生将掌握自动控制系统分析与设计等方面的基本方法，如控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、状态空间分析法、采样控制系统的分析等基本方法等。为各类计算机控制系统设计打好基础。 (三) 理论教学的基本要求 1、熟练掌握自动控制的概念、基本控制方式及特点、对控制系统性能的基本要求。 2、熟练掌握典型环节的传递函数、结构图化简或梅森公式以及控制系统传递函数的建立和表示方法，初步掌握小偏差线性化方法和通过机理分析建立数学模型的方法。
自动控制原理课程设计1000字 随着科学技术的不断发展，自动控制技术在现代工业生产中已经广泛应用。在这其中，自动控制原理是自动控制技术中最基础、最重要的理论课程之一。本文通过对自动控制原理课程设计的阐释，介绍一下该课程的内容、目的和方法。 一、自动控制原理的内容 自动控制原理的内容涉及科学基础理论、数学工具和计算机方法，它主要包括以下几个方面： 1. 控制系统的基础概念：控制系统的基本概念、控制系统的分类、控制系统的组成和控制系统的传动机构等。 2. 控制系统的数学模型：从物理规律和经验中推导出数学模型，建立控制系统的数学模型。 3. 控制系统的性能评价：针对控制系统的稳态性、动态性、准确性等性能指标进行评价。 4. 控制系统的设计方法：根据控制要求，通过合适的控制方法设计出控制方案。 5. 控制系统的稳态分析：控制系统的稳态特性分析，包括稳态误差计算、校正系数设计等方面。 二、自动控制原理课程设计的目的 自动控制原理课程设计的主要目的是为了让学生在学习自动控制原理的基础理论的同时，完成具体的控制系统设计和仿真实验。这可以帮助学生更好地掌握自动控制原理的方法和技巧。 1. 提高学生的实践能力：通过自动控制原理课程设计，学生可以更好地了解自动控制原理的实际应用及其特点，提高了学生的实践动手能力。 2. 增强学生自主学习能力：课程设计需要运用数学知识、自动控制原理、计算机技术进行综合应用，这提高了学生对多种知识的综合应用能力。
3. 培养学生的团队协作能力：课程设计过程中，需要学生们共同完成，这有助于团队协作能力的提升。 三、自动控制原理课程设计的方法 自动控制原理课程设计方法主要包括以下几个方面： 1. 确定课程内容和设计要求：课程设计前，应该明确整个课程设计 的要求和任务，确定设计方案与设计目标。 2. 建立数学模型和仿真平台：根据课程要求，选择合适的模型，进 行控制系统的建模。确定仿真平台，配置必要的软硬件环境。 3. 设计算法：针对控制系统的稳态性、动态性、准确性等性能指标，结合数学模型，设计合适的控制算法。 4. 编程实现：将控制算法编程实现，完成利用编程语言编写控制软 件的工作。 5. 进行仿真实验：运用计算机对控制系统进行仿真实验，比较实验 结果达到控制要求能否实现。 综上所述，自动控制原理课程设计是理论与实践相结合的一种综合 性学习方法。通过课程设计，学生可以将所学的自动控制原理知识 和方法应用到实际控制系统中，提高了学生的综合能力、实践技能 和创新能力。
自动控制原理的先修课程 自动控制原理先修课程是许多工程和科学领域学习的基础之一、这门 课程旨在向学生介绍自动控制系统的基本原理和概念，包括系统建模、传 递函数、控制方法和控制器设计等。学生在学习这门课程之前，通常需要 具备一些数学、物理和工程学科的基础知识。下面将详细介绍自动控制原 理的先修课程内容及其重要性。 首先，自动控制原理的先修课程要求学生具备一定的数学基础。数学 是自动控制理论的基础，因此学生需要掌握微分方程、线性代数、概率论 和数值分析等数学知识。微分方程在系统建模和控制器设计中起着重要作用，线性代数用于描述系统的状态方程和矩阵运算，概率论和数值分析则 涉及到控制系统的性能分析和数值求解方法。只有具备了这些数学基础， 学生才能够更好地理解和应用自动控制原理。 其次，物理学科的基础知识也是自动控制原理的先修课程的一部分。 物理学涉及到力、运动和能量等概念，而自动控制系统中的机械和电子元 件都与这些物理概念有关。对于电气自动化工程师来说，了解电路原理和 电子器件的基本原理以及运动控制系统的动力学特性是至关重要的。因此，学生需要在学习自动控制原理之前，掌握基础的物理知识，如牛顿运动定律、基本电路原理和能量守恒定律等。 此外，计算机科学和工程学科的基础知识也是自动控制原理的先修课 程内容之一、计算机在自动控制系统中扮演着重要的角色，学生需要了解 计算机编程和控制算法的基本原理。学习计算机科学和工程学科的基础知 识可以帮助学生理解数字控制系统的工作原理，并能够进行控制系统的仿 真和实验。此外，学生还需要学习控制系统的传感器和执行器的基本原理，这些知识在工程实践中起着重要作用。
《自动控制原理》课程标准 一、课程说明 二、课程定位 自动控制原理是电气自动化专业的一门专业核心课程，专业必修课程。本课程与前修课程《电工基础》、《模拟电子技术》、《传感器》课程相衔接，共同树立学生自动控制的理念；与后续课程《现代控制》、《交直流调速》、《电机调速综合实训》相衔接，共同培养自动控制系统综合应用分析能力。通过理论学习的方式，了解自动控制系统的一些工程实例、熟悉典型自动控制系统的时域分析方法和频域分析方法，培养学生逻辑思维能力、综合分析能力、再学习能力。 三、设计思路 根据对应的工作岗位、工作任务、必备的能力和素质需求进行调查，根据行业、企业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求，选取教学内容，采用现代化教学手段，注意培养学生面向工程的思维习惯，采用多元化的考核方法，使学生掌握控制原理的精髓，并为学生可持续发展奠定良好的基础。 四、课程培养目标 通过对《自动控制原理》的学习，使学生能运用现代自动控制原理的基本理论、基本
知识和基本技能，了解自动控制原理的发展现状。完成控制系统组成原理、系统调试方法，具体应从下述3个方面展开表述： 1．专业能力目标： （1）掌握对常用简单系统进行性能分析、并能够提出性能改良方案。 （2）掌握自动控制的基本概念及相关知识、自动控制系统的组成和工作原理。 （3）掌握自动控制系统常用数学模型的建立方法。 （4）熟悉自动控制系统性能及根轨迹分析方法，掌握稳定性分析、时域分析和频域分析的分析方法。 2．方法能力目标： （1）学生具有资料学习和吸收能力； （2）具有独立进行分析、设计、实施、评估的能力；具有获取、分析、归纳、交流、使用信息和新技术的能力； （3）具有将知识与技术综合运用与转换的能力。 3．社会能力目标： （1）培养学生严谨、规范的工作态度；吃苦耐劳、诚实守信的优秀品质； （2）良好的职业道德和精益求精的敬业精神。具有良好的科学文化素质和技术业务素质，能很快适应岗位要求，有发展潜力。 （3）具有健全的人格、良好的心理素质和行为习惯。 （4）具有爱岗敬业、热爱劳动、遵纪守法、诚实守信、自律谦让的品质。 五、课程内容、要求及教学设计 通过对《自动控制原理》的学习，使学员理解和掌握现代自动控制原理的基本理论、基本知识和基本技能，了解自动控制原理的发展现状。该课程是关于自动控制系统的基础理论，其主要内容包括:自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标、自动控制系统的类型(连续、离散、线性、非线性等)及特点、自动控制系统的分析(时域法、频域法等)和设计方法等。通过本课程的学习，学生可以了解有关自动控制系统的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法等。注重控制理论教学、实践的连续性，在课程教学的基础上，结合科研项目，介绍实际运用控制理论解决工程问题的思想和方法，启发引导学生灵活自如地运用所学知识分析解决实际问题，为专业课的学习和进一步深造打下必要的理论基础，掌握必要的基本技能。 课时安排说明：标准教学周为16周，课时为32节，每周1次课2课时。其中1周用
自动控制原理前置课程 【自动控制原理前置课程】 导语： 在学习自动控制原理之前，我们需要掌握一些前置课程的知识，这将为我们深入理解和应用自动控制原理打下坚实的基础。本文将介绍一些重要的前置课程，以及它们与自动控制原理的关系。 一、电路理论 电路理论是学习自动控制原理的重要前置课程之一。电路理论研究电流和电压在电路中的传导和分布规律，其中包括基本的电路元件和其组合电路的分析方法。在自动控制原理中，我们将会使用到电路理论中的一些基本概念和方法，如电流、电压、电阻、电容和电感等。理解电路理论将有助于我们理解控制系统中的电气部分，并能更好地分析和设计电路。 二、数学分析 数学分析是自动控制原理的另一个重要前置课程。数学分析是研究函数、极限、导数、积分等数学概念和方法的学科，这些概念和方法在自动控制原理中具有重要的作用。在系统建模的过程中，我们需要使用微积分中的导数和积分来描述系统的动态特性；在系统稳定性分析
中，我们需要使用极限和收敛性等概念；在控制器设计中，我们需要使用函数逼近和优化等数学方法。深入理解数学分析将有助于我们更好地理解和应用自动控制原理。 三、信号与系统 信号与系统是自动控制原理学习的重要基础。信号与系统研究信号的表示、传输和处理，系统的性质和特性，以及它们之间的关系。在自动控制原理中，我们研究的是控制系统，其包括输入信号、输出信号和控制器等组成部分，而这些都属于信号与系统的范畴。控制系统中的信号可以是电压、电流、温度、速度等各种信号，而系统可以是连续系统或离散系统。学习信号与系统将有助于我们理解和分析控制系统中的信号传输和处理过程。 四、工程数学 工程数学是自动控制原理学习中不可或缺的前置课程。工程数学是将数学方法和技巧应用于工程问题的学科，其中包括线性代数、概率论和变换等内容。在自动控制原理中，我们会用到线性代数中的矩阵和向量运算来描述系统的状态方程，用到概率论来分析系统的随机性，用到变换来进行系统的频域分析。掌握工程数学的基本概念和方法对于学习自动控制原理至关重要。 总结回顾： 自动控制原理是一门涉及多学科的综合性学科，需要我们掌握一些前
一、课程编号010304-1 二、课程名称自动控制原理（90学时） 三、先修课程高等数学、工程高等代数、复变函数、电子电路基础、电机与电力拖动 四、课程教学目的 本课程是自动控制专业的一门必修的专业基础课程。目的是使学生建立经典控制理论部分的基本概念，掌握和了解其基本理论和方法以及对系统的改善。培养运用基本理论解决工程实际问题的能力。为进一步学习现代控制理论，计算机控制等专业课打下一定的基础。 五、课程教学基本要求 1. 掌握自动控制原理的基本概念、理论和主要研究方法； 2. 能够建立线形定常系统的数学模型、传递函数；求出线形定常系统的结构图、信号流图； 3. 掌握时域分析法、频域分析法和根轨迹法； 4. 能够按要求校正系统； 5. 用描述函数法和相平面法分析非线性系统 6. 利用差分方程和脉冲传递函数求解离散系统 7. 掌握自动控制原理的基本实验技能。 六、教学基本内容骨学时分配 一、学时分配：讲课90学时；实验17学时（共5个实验） 二、授课安排 第一章自动控制理论的一般概念 第一节引言（2学时） 第二节自动控制的基本方法（2学时） 第三节自动控制系统的分类（1学时） 第四节自动控制系统的组成（1学时） 第二章控制系统的数学模型
第一节数学模型的建立及线形化（4学时）第二节线形系统的传递函数（4学时）第三节典型环节的传递函数（2学时）第四节结构图（4学时）第五节信号流图（4学时）第六节反馈控制系统的传递函数（2学时）第三章时域分析法 第一节典型输入信号（1学时）第二节一阶系统的暂态响应（2学时）第三节二阶系统的暂态响应（2学时）第四节高阶系统的暂态响应（1学时）第五节稳定性分析（4学时）第六节劳斯稳定判据（3学时）第七节稳态误差分析（3学时）第八节给定稳态误差和扰动稳态误差（2学时）第四章根轨迹法 第一节根轨迹的基本概念（2学时）第二节根轨迹的性质及绘制法则（2学时）第三节根轨迹草图绘制举例（2学时）第四节参量根轨迹（2学时）第五章控制系统的频域分析 第一节频率特性的基本概念（2学时）第二节典型环节的频率特性（2学时）第三节系统开环频率特性的绘制（2学时）
目录 绪论 (1) 一概述 (2) 1.1课程设计的任务与目的 (2) 1.1.1设计任务 (2) 1.1.2设计目的 (2) 1.2课程设计题目与要求 (2) 1.2.1设计题目 (2) 1.2.2设计要求 (2) 二校正函数设计 (4) 2.1校正步骤 (4) 2.2 校正过程 (4) 三传递函数特征根的计算 (10) 3.1 系统未校正前 (10) 3.2 校正后传递函数的特征根 (10) 四控制系统的时域分析 (11) 4.1 校正前系统的动态性能分析 (11) 4.2 校正后系统的动态性能分析 (13) 五控制系统的根轨迹分析 (17) 5.1 校正前系统的根轨迹图 (17)
5.2 校正后系统的根轨迹图 (18) 5.3 绘制奈奎斯特曲线图 (19) 5.3.1 未校正前的奈奎斯特曲线图 (19) 5.3.2 校正后系统的奈奎斯特曲线图 (20) 六绘制系统的伯德（Bode）图 (21) 6.1 绘制校正前系统的伯德图 (21) 6.2 绘制校正后系统的伯德图 (22) 七设计心得与体会 (24) 八参考文献 (25)
绪论 校正装置在自动控制系统中有广泛的应用，它不但可应用于电的控制系统，而且可以通过转换装置将非电量信号转换成电量信号应用于非电的控制系统。通常是对象、执行机构、测量元件等主要部件已经确定的情况下，设置校正装置的传递函数、调整系统的放大系数。使系统的动态性能能够得到满足要求的性能指标。这就是系统的校正。 常用的性能指标可以是时域的指标，如上升时间、调节时间、峰值时间、超调量、稳态误差等；也可以是频域的指标，如截止频率、相稳定裕度、模稳定裕度等。 由于校正装置加入系统的方式和所起的作用不同，常用的校正装置又分为串联校正、反馈校正、前置校正、干扰补偿等四种类型。在许多情况下,它们都是由电阻、电容按不同方式连接成的一些四端网络。串联校正主要是由相位超前校正、滞后校正、滞后-超前校正组成的。串联校正的理论设计方法有频率域方法和根轨迹法。
《自动控制原理》教学大纲 一、课程名称：自动控制原理 二、课程性质：专业基础课 三、学时：51学时 四、学分：3学分 五、适用专业： 自动化、电气工程及其自动化、机械工程及其自动化等六、先修课程： 高等数学、线性代数、电路分析、信号与系统 七、教学目标： 1. 掌握自动控制系统的基本原理和基本概念，了解自动控制系统的历史发展和现状。 2. 熟练掌握控制系统的数学模型建立方法，包括微分方程、传递函数、状态空间等。 3. 熟练掌握控制系统的性能分析方法，包括频率响应法、根轨迹法、Nyquist法等。 4. 熟练掌握控制系统的设计方法，包括PID控制器设计、根轨迹法设计、状态反馈法设计等。 5. 熟练掌握控制系统的仿真和实验方法，包括MATLAB/Simulink仿真、实验室设备操作等。 6. 培养学生的创新能力和实际工程应用能力，为学生进一步
学习相关专业课程和从事工程技术工作打下坚实的基础。 八、教学内容： 1. 自动控制系统的基本概念和基本原理 2. 控制系统的数学模型建立方法 - 微分方程建模 - 传递函数建模 - 状态空间建模 3. 控制系统的性能分析方法 - 频率响应法 - 根轨迹法 - Nyquist法 4. 控制系统的设计方法 - PID控制器设计 - 根轨迹法设计 - 状态反馈法设计 5. 控制系统的仿真和实验方法 - MATLAB/Simulink仿真 - 实验室设备操作 6. 自动控制系统的应用实例 九、教学方法： 1. 采用讲授、讨论、案例分析等多种教学方法，注重理论与
实际相结合。 2. 利用MATLAB/Simulink软件进行控制系统的仿真实验，提高学生的实践能力。 3. 通过课堂讨论、小组合作等方式，培养学生的团队协作能力和沟通能力。 十、考核方式： 1. 平时成绩（30%）：包括课堂表现、作业、实验报告等。 2. 期中考试（20%）：测试学生对本学期所学内容的掌握程度。 3. 期末考试（50%）：测试学生对本课程全部内容的掌握程度。
《自动控制原理》课程教学大纲 一、课程的地位、目的和任务 本课程地位: 自动控制原理是机械设计制造及其自动化专业的专业方向课。自动控制技术是现代化技术中重要的一个方面，本课程主要讲述现代自动控制技术的基本原理与结构模型，自动控制系统的分析方法与设计方法，使学生具备自动化控制的基础理论知识以及实践能力。 本课程目的： 通过本课程的学习,要求学生理解自动控制的基本概念，掌握简单系统的建模方法，掌握对线性定常系统的稳定性、快速性和准确性的基本分析方法以及设计和校正方法，能熟练使用根轨迹法和频率特性法分析与设计控制系统和控制器，对非线性系统也能进行初步的分析. 本课程任务: 1.掌握自动控制的基本概念、原理，学会对实际物理系统进行数学抽象，并用已学过的数学工具进行系统分析和综合，能灵活应用各种理论知识来解决实际问题的综合设计能力。 2.不仅为后续课程的学习奠定基础，而且直接为解决实际控制系统问题提供理论和方法，养成将来在工程实际中经常进行理性思维的习惯. 3。培养学生在掌握课程知识、概念、原理方法基础上，独立思考、独立解决问题、实验与仿真实现的能力。 二、本课程与其它课程的联系 本课程的先修课是高等数学（上、下)、大学物理、电工电子技术（Ⅰ、Ⅱ)。这些课程的学习，为本课程学习奠定数学基础和分析系统建立数学模型提供必要的电学知识。本课程学习为后续课程的学习提供所应用的系统分析、设计的基本理论和基本方法，掌握必要的基本技能,为进一步深造打下必要的理论基础.三、教学内容及要求 第一章控制系统导论 教学要求： 通过本章教学，使学生理解自动控制的定义、组成、基本控制方式及特点,对控制系统性能的基本要求，自动控制系统的分类，自动控制系统实例有一定掌握。使学生对反馈控制的基本理论和方法有一全面、整体的了解。
自动控制原理 前置课程 1. 电路理论 在学习自动控制原理之前，我们首先需要掌握电路理论的基础知识。电路理论是研究电流、电压、电阻等电学量之间的关系的学科。了解电路理论可以帮助我们理解自动控制原理中的电路模型和信号传输。 2. 数学分析 自动控制原理是一门应用数学的学科，因此在学习之前，我们需要具备一定的数学基础。数学分析包括微积分、线性代数等内容，这些内容在自动控制原理中经常被用到。熟练掌握数学分析可以帮助我们理解自动控制原理的数学模型和求解方法。 3. 信号与系统 信号与系统是自动控制原理的基础，它研究的是信号的产生、传输和处理。在学习自动控制原理之前，我们需要了解信号的基本概念、信号的分类以及信号的时域和频域表示方法。此外，我们还需要学习系统的定义、系统的性质以及系统的时域和频域分析方法。 自动控制原理概述 自动控制原理是一门研究如何设计、分析和应用控制系统的学科。控制系统是由传感器、执行器和控制器组成的，它能够自动调节系统的输出，使其达到预期的目标。自动控制原理涉及到信号处理、数学建模、系统分析、控制器设计等方面的知识。 自动控制原理的主要内容包括： 1.系统建模与分析：通过数学建模的方法，将实际系统抽象成数学模型，并对 系统进行分析，得到系统的性质和行为。 2.控制器设计：根据系统的数学模型和性质，设计合适的控制器来实现对系统 的控制。 3.系统稳定性分析：分析系统的稳定性是自动控制原理中非常重要的一部分。 稳定性分析可以保证系统在各种工况下都能够正常运行。 4.鲁棒性设计：自动控制系统通常会受到外界干扰和参数变化的影响，鲁棒性 设计可以保证系统对这些干扰和变化具有一定的抵抗能力。 5.优化控制：优化控制是在满足系统约束条件的前提下，寻找系统输出的最优 解。通过优化控制可以提高系统的性能和效率。
自动控制原理前置课程 自动控制原理的前置课程主要包括以下几部分： 一、数学基础 1. 高等数学：提供数学分析和微积分的基础知识，包括极限、导数、积分、级数等。 2. 线性代数：提供矩阵运算、行列式、特征值、向量空间等基础知识，这对于理解控制系统中的状态空间表示以及系统稳定性分析非常重要。 3. 概率论与数理统计：提供概率论和统计的基础知识，包括随机变量、概率分布、统计推断等。这些知识对于理解控制系统的噪声模型和性能评估非常重要。 二、物理和电路基础 1. 大学物理：提供物理学的基础知识，包括力学、热学、电磁学等。这些知识对于理解控制系统中的物理现象和建模非常重要。 2. 电路理论：提供电路设计的基础知识，包括电阻、电容、电感、二极管等元件的性质和行为，以及基本电路的原理和分析方法。这些知识对于理解控制系统的信号处理和电路设计非常重要。 三、计算机科学基础 1. 计算机科学导论：提供计算机科学的基础知识，包括计算机体系结构、操作系统、编程语言等。这些知识对于理解控制系统的数字实现和算法设计非常重要。 2. 数据结构和算法：提供数据结构和算法的基础知识，包括数
组、链表、栈、队列、树等数据结构，以及排序、搜索等基本算法。这些知识对于理解控制系统的优化和实现方法非常重要。 四、工程基础 1. 工程力学：提供工程力学的基础知识，包括静力学、动力学、材料力学等。这些知识对于理解控制系统的机械设计和分析非常重要。 2. 工程图学：提供工程图学的基础知识，包括制图标准、投影原理、机械制图等。这些知识对于理解控制系统的机械表示和设计非常重要。 前置课程的结构和内容可能会因不同的教育体系和专业方向而有所不同。例如，对于电气工程或机械工程专业的自动控制原理课程，可能需要更深入的数学知识、物理知识和电路知识；对于计算机科学或软件工程专业的自动控制原理课程，可能需要更深入的计算机科学和编程知识。此外，不同的课程设置也可能需要学生修习一些其他相关课程，如信号处理、系统辨识等。 总的来说，自动控制原理前置课程的学习目标是让学生掌握数学、物理、计算机科学和工程学的基础知识，并培养他们将这些知识应用于解决实际控制系统问题的能力。同时，这些前置课程的学习也为进一步学习和研究自动控制原理打下坚实的基础。
自动控制原理课程设计 一、引言 自动控制原理课程设计是为了帮助学生深入理解自动控制原理的基本概念、原理和方法，通过实际项目的设计与实现，培养学生的工程实践能力和创新思维。本文将详细介绍自动控制原理课程设计的标准格式，包括任务目标、设计要求、设计方案、实施步骤、实验结果及分析等内容。 二、任务目标 本次自动控制原理课程设计的目标是设计一个基于PID控制算法的温度控制系统。通过该设计，学生将能够掌握PID控制算法的基本原理和应用，了解温度传感器的工作原理，掌握温度控制系统的设计和实现方法。 三、设计要求 1. 设计一个温度控制系统，能够自动调节温度在设定范围内波动。 2. 使用PID控制算法进行温度调节，实现温度的精确控制。 3. 使用温度传感器实时监测温度值，并将其反馈给控制系统。 4. 设计一个人机交互界面，能够实时显示温度变化和控制系统的工作状态。 5. 设计一个报警系统，当温度超出设定范围时能够及时发出警报。 四、设计方案 1. 硬件设计方案： a. 使用温度传感器模块实时监测温度值，并将其转换为电信号输入到控制系统中。
b. 控制系统使用单片机作为主控制器，通过PID控制算法计算控制信号。 c. 控制信号通过电路板连接到执行器，实现温度的调节。 d. 设计一个报警电路，当温度超出设定范围时能够触发警报。 2. 软件设计方案： a. 使用C语言编写单片机的控制程序，实现PID控制算法。 b. 设计一个人机交互界面，使用图形化界面显示温度变化和控制系统的工作状态。 c. 通过串口通信将温度数据传输到电脑上进行实时监控和记录。 五、实施步骤 1. 硬件实施步骤： a. 搭建温度控制系统的硬件平台，包括温度传感器、控制系统和执行器的连接。 b. 设计并制作电路板，将传感器、控制系统和执行器连接在一起。 c. 进行硬件连接调试，确保各个模块正常工作。 2. 软件实施步骤： a. 编写单片机的控制程序，实现PID控制算法。 b. 设计并编写人机交互界面的程序，实现温度变化和控制系统状态的实时显示。 c. 进行软件调试，确保控制程序和界面程序正常工作。 六、实验结果及分析
自动控制原理课程教学大纲 （PRINCIPLES OF AUTOMATIC CONTROL） 学时数：32学时 其中：实验学时： 课外学时： 学分数：2 适用专业：电子信息工程 一、课程的性质、目的和任务 《自动控制原理》课程是研究自动控制的基本理论和共同规律的技术学科，是电子信息工程专业的一门专业必修课。内容包括系统建模、系统分析、系统综合三大部分。其任务是通过本课程的学习，掌握反馈控制系统的基本理论及基本方法，初步具备分析与解决电气技术中常见自动控制问题的能力，培养学生定性分析能力，定量估算能力和综合运用能力。 二、课程教学的基本要求 （一）了解自动控制系统的基本原理和分析方法和最新技术发展； （二）掌握自动控制系统的类型、组成及所研究的主要内容； （三）掌握自动控制系统建模、系统分析、系统综合的基本原理； （四）掌握时域分析、频域分析法和根轨迹分析法。 三、课程的教学内容、重点和难点 第一章控制系统的一般概念（2学时） 一、引言 （一）自动控制的基本概念 （二）自动自动控制系统的分类、组成 二、开环控制与闭环控制 （一）基本概念 （二）开环控制 （三）闭环控制 三、控制系统举例 第二章控制系统的数学模型（6学时）
一、控制系统的时域模型 （一）基本概念 （二）时域模型 二、线性系统的复域模型 （一）基本概念 （二）复域模型 三、控制系统的方框图与信号流图 （一）系统传递函数的建立和求解 （二）动态结构图 （三）信号流程图表征控制系统 第三章线性系统的时域分析（8学时） 一、典型输入信号 二、一阶系统的时域分析 三、二阶系统的时域分析 四、高阶系统的时域分析 五、线性系统的稳定性与稳定判据 （一）判定系统稳定的条件 （二）稳定判据及其应用 六、反馈系统的稳态误差 （一）稳态误差的概念 （二）稳态误差的计算方法 第四章根轨迹法（4学时） 一、反馈系统的根轨迹 （一）根轨迹描述控制系统的方法 （二）根轨迹描述控制系统的意义 二、绘制根轨迹的基本规则 （一）基本概念 （二）根轨迹法
自动控制原理课程设计 一、设计任务书 题 目:同时提高机器人转动关节的稳定性和操作性能，始终是一个具有挑战性的问题。提高增益可以满足对稳定性的要求，但随之而来的是无法接受过大的超调量。用于转动控制 的电-液压系统的框图如下，其中，手臂转动的传动函数为 ) 150/6400/(100 )(2 ++= s s s G s 试设计一个合适的校正网络，使系统的速度误差系数20=v K ，阶跃响应的超调量小于 %10。 二、设计过程 （一）人工设计过程 解：根据初始条件，调整开环传递函数： G(s)= )150 6400 ( 1002 ++ s s s 要求 k v =20， σ p ≤10% 未加补偿时的开环放大系数K=100/s ，校正后K =k v =20/s,因此需要一个k 1 =5 1 的比例环节，增加此环节后的幅值穿越频率变为20rad/s. 计算相位裕度： 由20lg100-20lg80=60lg ω c =32 10080⨯=86.2rad/s
γ0 =180 -+-18090 arctan 16.172 .1=-34 <0 因此系统不稳定 先计算相位裕度，判断不稳定 由bode 图知系统低频段已满足要求。待补偿系统在希望的幅值穿越频率ωc 附近的中 频段的开环对数幅频特性的斜率是-20Db/dec,但该频段20lg G >0Db. 因此考虑用滞后补偿。 技术指标为 σ p =10%，利用教材上的经验公式已无法达到要求。 在另一本教材（《自动控制原理》（第2版）），吴麒主编，清华大学出版社，有另一经验公式 σ p =γ 2000 -20 利用此公式，得相位裕度γ>67% 技术指标对幅值穿越没有要求。 技术指标对幅值穿越频率ωc 没有要求。20lg G 中ω<20时斜率为-20dB/dec ，拟将 这部分作为中频段，取 ωc =16rad/s 在0dB 线上取 ωc =16的点B 过B 作-20dB/dec 直线至ω=80rad/s 处点C 。延长CF 至点D ，点D 的角频率就是滞后补偿网络的转折频率ω 1 。取ω 1 =ωc 10 1 =1.6rad/s 。过D 作斜率为-40dB/dec 的直线交20lg G 于点H ，点H 的角频率就是补偿网络的转折频率 ω 2 。 FEDBCG 就是设计后曲线。 G c =17 1951++s s s γ=69 >67 满足要求 手工绘制bode 图，在下一页： （二）计算机辅助设计 1、用MATLAB 绘制校正前系统的伯德图
目录 一、自动控制原理课程设计题目 (2) 二、摘要 (2) 三、控制对象的分析 (3) 1.工作原理 (3) 2.系统运行方框图 (3) 3.分析系统过程 (4) 4.建立数学模型求系统的传递函数 (4) 5. 传递函数的表示 (8) 6．系统校正 (8) 7. 利用Matlab进行仿真 (15) 四、总结体会 (16) 五、参考文献 (16) 六、附录 (17) 1. 手工绘制的微分校正的根轨迹图及校正网络 (17) 2. 手工绘制的相位超前校正的幅特特性 (17) 3. 手工绘制的相位超前校正的相频特性及其校正网络 (17) 4. 频域法矫正的Matlab仿真 (17)
一、自动控制原理课程设计题目 描述：两台直流电动机启动后，当一台电动机到达设定速度后，另一台电动机在响应时间内到达同一速度，并保持两台电动机同步运行。 控制系统中各组成环节及参数如下： ①直流电动机（他励）参数： 励磁线圈电阻Ω=20f r ，电感H L f 2=,扭矩常数A M N C T /).(5=, 211min,/1500,8.9,110,85.0m kg J r n A I V U kW P N N N •===== 设计要求： 1.根据速度跟踪原理图建立系统数学模型。 2.画出速度跟踪系统的方框图。 3.当系统不稳定时，要求对系统进行校正，校正后满足给定的性能指标。 4.稳定性分析: A 频域法校正系统 在最大指令速度(V K )为 180（度/秒）时，相应的位置滞后误差不超过 1度（稳态误 差）；相角裕度为 345±度，幅值裕度不低于6分贝；过渡过程的调节时间不超过3秒。 B 根轨迹法校正 ①最大超调量%3%≤σ ②过渡过程时间2≤s t 秒；静态速度误差系数5≥v K 秒. 5.校正网络确定后需代入系统中进行验证，计算并确定校正网络的参数。 6.Matlab 进行验证 7.搭建电路进行验证 （注：手工绘图（幅频、相频及根轨迹图）） 二、摘要 针对双电机同步驱动控制在负载发生扰动时同步控制性能较差的问题,建立了两台直流电动机同步控制系统（速度控制）的数学模型。主要解决的问题是对两台直流电动机同步控制系统结构图进行分析，画出结构框图，算出传递函数，并对其进行频域校正和根轨迹校正，找到合适的解决办法，构建校正网络电路，从而使得系统能够满足要求的性能指标。可有效解决控制系统快速性和平稳性的矛盾,使系统具有更高的同步控制精度。 关键词：同步控制、传递函数、频域校正、根轨迹校正 Abstract ：According to two motor drive control in load synchronous have disruptions at synchronous control performance is poor, set up two sets for dc synchronous control system (speed control) of the mathematics model. The main problem is to two sets for dc synchronization control system structure