《自动控制原理》课程教学设计与实践
摘要：针对“卓越计划”的目标和社会对电气工程与自动化专业人才能力的要求，就主干课程《自动控制原理》的教学设计与实践，介绍了课程教学组织、教学思路、教学手段等情况。基于教学过程的反馈闭环控制和采取配套的教学方法及教学措施，以确保学生学习效果的提高和教学目标的实现。
关键词：卓越计划；自动控制原理；课程教学设计
“卓越工程师教育培养计划”是推进我国高等工程教育改革，促进高校培养适应社会发展需要的高级专门人才的重大举措。因此，提高人才培养质量、培养创新型工程人才就成为工科类高校教育目前面临的重要任务［1］。我校是教育部批准实施“卓越计划”的高校，电气工程及其自动化专业是首批进入该计划的专业之一。为贯彻学校以社会需求为导向、以提高人才培养质量为目标、主动对接“四化两型”建设战略的人才需求和旨在培养具有“厚基础、宽口径、强适应、有特长”的高素质创新型人才的指导思想，落实“卓越计划”的要求，我们对现有电气工程及其自动化专业的课程体系进行了梳理和调整，以适应工程能力素质培养为主线的“卓越工程师”人才培养模式。其中，自动控制原理是电气工程及其自动化专业的主干课程之一，所涉及理论知识不仅是后续其它专业课的基础，而且其教学效果关系本专业“卓越工程师”的预期能力培养，因此该课程教学设计和实践具有现实意义。
小学综合实践活动《感恩父母》案例 一、确定课题（教师讲话录像） 在一次《感恩父母》的主题班会上，当谈到“滴水之恩当涌泉相报，我们应孝敬感恩父母时”发现了许多问题。有的说父母的养育子女是应该的，有的说没必要欠他们的亲情，等他们老了，我们还得照顾他们。而且争议很大。有一个学生突然提议：“我们把这些问题当作这一学期的小课题进行研究不是更好吗？”其余学生积极响应，于是《感恩父母》的课题研究产生了。 二、制定方案 确定了课题接下来开始制定研究方案。（室内录像） 师：同学们，大家都看看自己的衣服，是谁给买的、做的？ 生：爸爸、妈妈、爷爷、奶奶。 师：父母是我们最亲最近的人，他们为了我们的成长付出很多，我们应该感谢他们。所以，我们这学期的课题研究就是《感恩父母》。你想知道、研究哪方面的内容。 生：感恩父母是中华民族的传统美德，我想知道古代人是怎么孝敬的。（上网查询：二十四孝故事），〈黄香温席〉 生：我想知道父母为我们付出的艰辛。（医院：十月怀胎、养育、敬老院） 生：我想知道现在的大人、孩子是如何感恩父母的？（采访大人、发放调查问卷）〈小品〉 生：我想知道感恩父母的诗、歌有哪些？（图书室查资料）〈诗朗诵、感恩的心〉。 师：请同学们分别到自己感兴趣的课题研究小组制定自己的研究方案吧。 分组制定研究方案（提前备好成品） 三、分头行动
活动方案制定好了，接下来就是我们行动的时候了。有的小组来到图书室查资料，有的小组上网查资料，有的发放问卷进行调查，有的采访，到处都是同学们忙碌的身影。 1、研究“父母付出知多少”的小组，来到医院，请教父母怀胎十月的经过。（采访视频） 生；医生阿姨您好！我们是中心小学“感恩父母”课题研究小组的学生。我们想向您请教母亲怀胎十月的过程。 医生：好的。… 生：这么一个漫长的过程，妈妈太辛苦了。 医生：对呀，没有妈妈艰辛的怀胎过程就没有我们，所以，孩子们一定要孝敬自己的母亲呀。 生：我们一定会的。谢谢阿姨，再见。 2、“当代人感恩父母知多少”小组来到百岁寿星家中采访。 （1）生：奶奶（爷爷）您好。我们是中心小学的学生。您是我们镇上的寿星了，我们想请教您几个问题？ 老人：说吧。 生：您今年高寿呀？ 老人： 生：您这么大的年纪身体还这样好，这一定于您的孩子有关吧 老人： 生：您的孩子平时是怎么孝敬您的？ 老人： 生：您的孩子都很孝顺，我真为您高兴。
第一章自动控制的一般概念 第一节控制理论的发展 自动控制的萌芽：自动化技术学科萌芽于18世纪，由于工业革命的发展,如何进一步降低人的劳动强度和提高设备的可靠性被提到了议程。 特点：简单的单一对象控制。 1. 经典控制理论分类 线性控制理论，非线性控制理论，采样控制理论 2. 现代控制理论 3. 大系统理论 4. 智能控制理论 发展历程： 1. 经典控制理论时期（1940-1960） 研究单变量的系统，如：调节电压改变电机的速度；调整方向盘改变汽车的运动轨迹等。 ?1945年美国人Bode出版了《网络分析与放大器的设计》，奠定了控制理论的 基础; ?1942年哈里斯引入传递函数； ?1948年伊万恩提出了根轨迹法； ?1949年维纳关于经典控制的专著。 特点：以传递函数为数学工具，采用频率域法，研究“单输入—单输出”线性定常控制系统的分析和设计，而对复杂多变量系统、时变和非线性系统无能为力。 2. 现代控制理论时期（20世纪50年代末-60年代初） 研究多变量的系统，如，汽车看成是一个具有两个输入（驾驶盘和加速踏板）和两个输出（方向和速度）的控制系统。空间技术的发展提出了许多复杂的控制问题，用于导弹、人造卫星和宇宙飞船上，对自动控制的精密性和经济性指标提出了极严格的要求。并推动了控制理论的发展。 ?Kalman的能控性观测性和最优滤波理论; ?庞特里亚金的极大值原理； ?贝尔曼的动态规划。 特点：采用状态空间法（时域法），研究“对输入-多输出”、时变、非线性系统等高精度和高复杂度的控制问题。 3. 大系统控制时期（1970s-） 各学科相互渗透，要分析的系统越来越大，越来越复杂。 大系统控制理论是一种过程控制与信息处理相结合的动态系统工程理论，研究的对象具有规模庞大、结构复杂、功能综合、目标多样、因素众多等特点。它是一个多输入、多输出、多干扰、多变量的系统。 如：人体，我们就可以看作为一个大系统，其中有体温的控制、情感的控制、
《自动控制原理》 实验报告 姓名： 学号： 专业： 班级： 时段： 成绩： 工学院自动化系
实验一 典型环节的 MATLAB仿真 一、实验目的 1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验原理 1．比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G200 , 100 2 ) ( 2 1 1 2 1 2= = - = - = - = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-3所示。 三、实验内容 按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。 ①比例环节1 ) ( 1 = s G和2 ) ( 1 = s G； ②惯性环节 1 1 ) ( 1+ = s s G和 1 5.0 1 ) ( 2+ = s s G ③积分环节 s s G1 ) ( 1 = ④微分环节s s G= ) ( 1 ⑤比例+微分环节（PD）2 ) ( 1 + =s s G和1 ) ( 2 + =s s G ⑥比例+积分环节（PI） s s G1 1 ) ( 1 + =和s s G21 1 ) ( 2 + = 四、实验结果及分析 图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK图形
① 仿真模型及波形图1)(1=s G 和2)(1=s G ② 仿真模型及波形图11)(1+= s s G 和1 5.01)(2+=s s G 11)(1+= s s G 1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节
综合实践课课程标准 （一）是一种经验性课程 综合实践活动课程超越具有严密的知识体系和技能体系的学科界限，是一门强调以学生的经验、社会实际和社会需要和问题为核心，以主题的形式对课程资源进行整合的课程，以有效地培养和发展学生解决问题的能力、探究精神和综合实践能力为目的的课程。 （二）是一种实践性课程 综合实践活动课程尤其注重学生多样化的实践性学习方式，转变学生那种单一的以知识传授为基本方式、以知识结果的获得为直接目的的学习活动，强调多样化的实践性学习，如探究、调查、访问、考察、操作、服务、劳动实践和技术实践等。因而，综合实践活动课程比其他任何课程都更强调学生对实际的活动过程的亲历和体验。 学生是通过动手操作实践的方式来获得经历和体验的。动手实践，是综合实践的基本学习方式。 （三）向学生生活领域延伸 综合实践活动课程强调超越教材、课堂和学校的局限，在活动时空上向自然环境、学生的生活领域和社会活动领域延伸，密切学生与自然、与社会、与生活的联系。 “尽信书，不如无书”——“一个人的知识、能力都是有限的，特别是在这种信息技术迅猛发展的社会。查询、处理、运用信息的能力尤为重要。通过查找资料和学生的实践，掌握了一定的方法，并学会如何鉴别信息，灵活运用信息的能力。学习书本知识的目的是什么?是为了解决生活中的实际问题。解决生活，必然要跳出书本狭隘的圈子，从生活、自然以及社会交往中去学习。关于“尽信书”的感悟，便是在拓展了的学习领域和实践中得出来的。（四）是三级管理的课程 综合实践活动课程集中体现了新的课程管理和发展制度。在新一轮基础教育课程改革中，综合实践活动课程是由国家统一制定课程标准和指导纲要，地方教育管理部门根据地方差异加以指导，学校根据相应的课程资源，进行校本开发和实施。“国家规定——地方指导——校本开发与实施”，这是综合实践活动课程“三级课程管理制度”的特征表现。 具体讲，国家提出了综合实践活动课程的宏观目标和原则要求；地方对落实国家的要求提出具体的指导性意见；学校负责针对学生和学校实际，来开发具体的活动内容，针对具体内容来预设具体的活动目标、方式方法的采用、基本活动流程、实施针对性评价等，是校本开发与实施的过程。在校本实施的开发与实施过程中，体现学校特色、满足学生个性差异的发展。《综合实践活动》课程编辑 课程实施指导意见 河北省普通高中《综合实践活动》 课程实施指导意见 （征求意见稿） 为贯彻落实国家《基础教育课程改革纲要(试行)》的精神，推进河北省普通高中课程改革的顺利实施，根据《普通高中课程方案（实验）》和《综合实践活动指导纲要》，特制定《河北省普通高中综合实践活动课程实施指导意见（试行）》。 课程目标 综合实践活动作为新课程中国家规定的普通高中必修课程，是一门引导学生从自身生活和社会生活中发现问题，开展多样化的实践学习，注重知识和技能综合运用的实践性课程。这一课程的总体目标是引导学生在实践学习中获得积极体验和丰富经验，形成对自然、社会和自我之内在联系的整体认识；体验并初步学会问题解决的科学方法，具有问题意识，发展良好的科学态度、创新精神、实践能力；形成强烈的社会责任感，具有良好的个性品质。
六年级上册综合实践活动教案 郑州市二七区培育小学 崔馨心
问题探究 1，整理活动资料 2，拒绝二手烟 3，营养早餐 4，探究蚂蚁的觅食行为5，种蒜黄 项目设计 6，绿化校园 7，联想创新设计 设计与制作 8，自制果汁 9，家庭简易无土栽培10，分选装置 参与与服务 11，选购过年新装 12，大扫除
1,整理活动资料 活动目的：1，使学生学会分门别类第整理手头的资料。 2，学习制作资料袋。 活动准备：将已经收集的资料准备好备用。将搜集的资料准备齐。 活动过程： 一、活动设计 （一）制定活动方案 1、提问引入研究课题《整理活动资料》 师：我们在活动中搜集了众多的资料，怎样将搜集的资料进行合理筛选、有序整理呢？ 问题设计： 1，如何整理资料？ 2，是否可以先进行分类？ 3，分类之后，资料并没有完全整理完毕，还需要做一些事情。 分组讨论：1，探讨分类方法。 方法一：图片、文字、实物等。 方法二：按照活动进程分类。 2，整理后的资料可以做成资料袋。 1）资料袋要有哪些要素： 资料袋要有目录、要整齐、美观、布局合理、分类科学等。 二、展开实践活动： 动手把自己活动中搜集的资料进行整理。 三、展示交流评价。 从实用性、美观、个性化设计几个方面去评价。 2、拒绝二手烟 活动目标：1，了解二手烟对健康的危害。 2，学习提出问题。 3，学习调查的方法。
活动准备：当地的禁烟法规条文。 活动过程： 一、活动主题的生成。 同学们，你家有人吸烟吗？你知道吸烟有害健康吗？（生回答） 师：为什么一定要禁止在公共场所吸烟呢？（为保障大家不吸二手烟。）生：例举所收集的资料。生阅读课本上的相关资料。 分组讨论：二手烟对妇女和儿童的危害。 师：对于吸烟我们可以提出哪些问题呢？ 1，禁烟法规在当地的公共场所执行得怎样？ 2，你周围的不吸烟者在家被动吸烟的占多少？ 3，怎样帮助妇女和儿童摆脱被动吸烟？ 二、活动设计： 1、制订活动方案： 师：以上问题选择其一，制订活动方案。分组讨论，完成以下方案。 活动方案 研究题目： 研究目的： 研究所需条件： 内容、步骤、方法： 人员分工： 2、展开实践活动： 师：搜集资料：可以采用哪些方法：（访问、问卷、网上及书籍搜集资料）整理资料：将搜集的资料进行整理。绘制调查统计图表。 分析资料：说明你的结论。 3、展示交流评价： 撰写研究报告：师：研究报告须包含以下内容： 1）研究题目： 2）目的和意义： 3）研究过程：（内容、方法、步骤） 4）研究结果：
小学综合实践活动课程标准 第一节课程的本质与定位 一、课程的本质。 综合实践活动课程是一种超越了学科领域的框架，且相对独立的课程组织形态。它将儿童本位教育与社会本位教育相结合，以学生为主体，以综合体为学习对象，以“问题学习”、“履历学习”、“合作交流学习”、“柔韧学习”等为基本学习方式，以培养学生自我发现课题、自主探究课题、综合解决问题的精神、资质和能力为宗旨，经过学生主体性的、创造性的学习活动，将教与学、内容与形式、感情与活动、个体与群体、课内与课外、自然性和社会性、科学性与人文性有机地结合起来，使学生积累和丰富更多的直接经验，促进学生综合素质的形成和提高，培养学生的创新精神和实践能力，为学生的终身学习打下良好的基础。 二、课程的定位。 1、它与学科课程并列。 综合实践活动课程是一门独立的课程，在新的基础教育课程体系中，它是综合程度最高的课程形态。它在学习系统结构、实践方法和手段等方面有着与学科课程质的不同。 2、它与学科课程相互补充、相得益彰，不能相互替代。 在实践综合实践活动课程时要注意防止两种错误倾向：既要防止教学活动游离于学科理性，而步入学习的经验主义误区；又要防止学科的知识和系统教学活动的束缚，而局限在简单层次上的学科教学的重复和凑合。要及时补足学科教学的缺损。 第二节课程开发的主要观点和基本原理 1、教育学原理 ①大教育学原理。大教育观依据社会未来发展和科学技术未来发展的趋向，坚持认为教育应该是一个多样的、开放的、综合的大系统。当今知识“爆炸”，并且“日新
月异”，因此教育应当时间长、空间广、内容多、效率高。时间长，空间广。是强调实行终身教育并发展各类教育。而内容多是强调发展xx教育，让学生建立合理的知识结构，通过广泛的自然科学、社会科学以及各种专业教育，培养学生的创造力和综合思维能力。效率高则是指教育不但要为儿童未来的社会实践与文化创造作文化知识的准备，更要作学力发展的准备。强调使学生掌握具有“生成性”的各种方法性知识。这些方法性知识包括信息收集和交流的方法、调查与访问的方法、统计测量的方法、发表和讨论的方法，自我评价和相互评价的方法等等。基于以上认识，本课程努力拓展教育时空，使学习与学校外的学习和终身学习紧密地联系起来。例如，课程教材在开发时注意内容的引伸性，教育途径上想方设法与广播、电视、戏剧、报刊、图书、讲座等社会教育进行有效的链接。其次，本课程致力于实现内容性知识向方法性知识的重心转移，以及单一学习向综合学习的转变。? ②情境教学原理。情境包含主观情境和客观情境。主观情境即针对儿童特点，运用图画、音乐、表演等艺术的直观或现实生活中的典型场景，所创造的一种“亲、助、乐”的xx人际情境和“xx、智、趣”的学习情境。促使儿童以最佳情绪状态，主动投入、参与到学习当中，获得主动发展。客观情境是指含有真实事件或真实问题的情境。在客观情境中，由于每一个真实问题的解决不仅需要得到学习者经验背景的支持，也需要运用多种概念、原理。因此，本教材力求弱化或打破不同学科间的界限，强调学科间的相互渗透、联系、整合。其次，客观情境中的各种事件与问题是学生要完成的“真实性任务”，由于这些事件和问题本身的复杂性，以及他们永远处于一个发生、发展的变化过程中，因此，教师和学生在对事件和问题的综合探究过程中，必然会衍生出新的问题情境，即新生出许多潜在的学习机会，使自己进一步发展和完善有意义的知识和技能。于是，教学内部和进程就变固定不变的静态的教育载体为不断变化的动态的有机的整体，
春的序曲 一、主题的提出： 天气渐渐转暖，春天不知不觉来到了我们身边。刚刚开学，嫩绿的枝桠、盛放的鲜花让同学们感受到了浓浓的春意。学生对“春天”很感兴趣，准备开展一次综合实践活动。 二、活动目标： 1、培养学生亲近自然，对春天的植物、对大自然、对生活的热爱之情。 2、培养学生的观察能力和调查分析能力，并能用自己的语言、文字、图画等进行表达的能力。 3、培养学生收集相关信息（包括上网），并对收集到的信息进行简单加工处理和应用的能力。 4、使学生获得一些亲身探究的体验，培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。 5、通过小组活动，使学生学会分享共同的劳动成果，学会相互合作。 三、时间安排 第二周——第八周 三、活动过程： 分组，提出方案（1） 活动目标： 培养学生收集处理信息、设计活动方案，提出问题、与他人合作的能力。 活动内容： 确定主题、设计方案。 活动方式： 讨论、谈话、小组合作探究。 活动课时：1课时 活动过程： 1、谈谈本次综合 关于本次实践活动主题“春”想研究些什么？为什么？
2、按自愿结合的原则分小组。 3、各小组制订初步方案。 4、交流，相互补充，不断完善活动方案。 收集春天（两课时） 活动目的： 1.积极参加“找春天”的活动，体会亲近大自然的乐趣。 2.通过各种活动（视觉、听觉、味觉、触觉等）观察、感受，发现春天的主要特征。 活动内容：收集春天，展示春天 第一课时（2） 活动过程： 1、确定收集春天的地点 小组讨论在什么地方可以收集到春天 2、小组分工活动 第二课时(3) 活动过程： 1、展示； （1）、把收集能代表春天特征的花、草、已发芽的枝条；或者收集动植物的图片、资料；或者拍照片、去野外录像等一一展示出来。 （2）、交流根据个人兴趣，喜欢做的和春天有关的各种活动，如种植活动、饲养活动、制作活动（制作鸟窝、风筝、风车等简单利用风力的小玩具等） 2、上图书馆或书店找有关春天的资料 (1)、描写春天的古诗和描写春天的名句 (2)、描写春天的散文
实验一MATLAB 仿真基础 一、实验目的： （1）熟悉MATLAB 实验环境，掌握MATLAB 命令窗口的基本操作。 （2）掌握MATLAB 建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。 （3）掌握使用MATLAB 命令化简模型基本连接的方法。 （4）学会使用Simulink 模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。 二、实验设备和仪器 1．计算机；2. MATLAB 软件 三、实验原理 函数tf ( ) 来建立控制系统的传递函数模型，用函数printsys ( ) 来输出控制系统的函数，用函数命令zpk ( ) 来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式为：sys = zpk ( z, p, k )零极点模型转换为多项式模型[num , den] = zp2tf ( z, p, k ) 多项式模型转化为零极点模型 [z , p , k] = tf2zp ( num, den ) 两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用feedback ( ) 函数求得。 则feedback （）函数调用格式为： sys = feedback （sys1, sys2, sign ） 其中sign 是反馈极性，sign 缺省时，默认为负反馈，sign ＝-1；正反馈时，sign ＝1；单位反馈时，sys2＝1，且不能省略。 四、实验内容： 1.已知系统传递函数，建立传递函数模型 2.已知系统传递函数，建立零极点增益模型 3．将多项式模型转化为零极点模型 1 2s 2s s 3s (s)23++++=G )12()1()76()2(5)(332 2++++++= s s s s s s s s G 12s 2s s 3s (s)23++++= G )12()1()76()2(5)(3322++++++=s s s s s s s s G
综合实践活动课程标准 第一部分前言 我国新一轮课程改革，已把“研究性学习”作为国家基础教育课程设置计划中的一种课程类型，提出实施以“研究性学习”为核心的“综合实践活动”课程。力求改变传统教学过于注重知识传授，过于强调接受式学习、死记硬背、机械训练的现状，提倡学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生收集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流合作的能力。但是目前一线教师在理论和实践两个层面上对研究性学习的概念都还比较模糊，尤其是对实践这门课程感到无从着手，为此，经过一年多的理论探索和教学实践，根据国家教育部颁发的《综合实践活动指导纲要（3~9年级）征求意见稿》，我们整理制定了《研究性学习课程标准》。 一、课程性质 研究性学习的内涵可以从课程形态和学习方式两个维度来理解：一为狭义的概念是指这门新设的研究型课程。即学生在教师的指导下，从大自然、社会生活和学习生活中选择、确定课题、主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。二是为广义的概念则泛指一种以探究为主的学习方式。这里所说的研究性学习课程标准主要就是前者的课程而言。 由于长期以来以学科为中心的课程格局的影响，教师和学生在学科教学中受既定认知目标的制约，接受性学习的思维方式、教学行为以根深蒂固，要在各科中自如的开展研究性学习方式，还有一定的难度。作这新课程体系中开设的“研究性学习”这门必修课，对第二个维度“研究性学习方式 ”的理论和实践指导。研究型课程是一门通过知识与经验并重的主体性探究活动实现学生的发展，培养他们创新精神的生成性课程。它与其他学科相比，研究性学习没有大纲和教材，没有可依赖的“本本”，也没有现成熟悉的套路规范。因此，虽然从设置上来看，化是国家课程中的必修课，可是在课程开发、课程管理等更多的层面上看，它强调因地制宜，开发本土化的课程资源，发挥本校传统优势，成为一种个性化校本课程。 二、课程基本理念 义务教育阶段的研究性学习课程，是实施素质教育的重要模式与策略。研究性学习是指在教学过程中以问题为载体，在教师指导下，创设一种类似科学研究的情景和途径，让学生通过亲身实践获取直接经验，养成科学精神和科学态度，掌握基本的科学方法，提高综合运用所学知识解决实际问题的能力。它注重的是学生的兴趣、知识、思维、技能、能力、态度、情感等全方位的发展，构建一种积极、主动探究的学习习惯、学习方式和开放的学习环境，培养学生的创新精神和实践能力。学习方式的转型是研究性课程的背景；学习生命的回归是研究性学习课程的目标取向；学习自由的追求是研究性性学习课程的理想境界。 （一）以自主探究为核心-----无论是初中还是小学，都是从学生自身的学习生活和社会活动中，通过个体、小组、班集体亲历亲为去发现问题、提出问题和探究问题，引导学生积极自主地实践探究，体验、表现和享受活动带来的乐趣和成功，促进学生学习方式的转变。自主参与实践的研究性学习才是有效果的。 （一）以实践活动为载体-----实践活动是研究性学习最基本的表现形态。学生的兴趣是探索活动的起点。面向学生完整的生活领域，关注学生兴趣爱好和情感需要，为学生提供开放的个性发展空间，通过课内外、校内外组织广泛、灵活、形式多样的探究活动，形成“课堂教学活动化，课外活动课程化，闲暇活动教育化”的开放式活动课程。 （二）以创新发展为目的------研究学习重在知识技能的应用，而不在于掌握知识量的多少。通过运用概念了解事物的性质；通过学习规则懂得概念与概念之间的联系；通过运用概
第一章自动控制的基本知识 ? 1.1自动控制的一般概念 ? 1.2自动控制系统的组成 ? 1.3自动控制系统的类型 ? 1.4 对控制系统性能的要求 1.1.1自动控制技术 ?自动控制技术被大量应用于工农业生产、医疗卫生、环境监测、交通管理、科研开 发、军事领域、特别是空间技术和核技术。自动控制技术的广泛应用不仅使各种生产设备、生产过程实现了自动化，提高了生产效率和产品质量，尤其在人类不能直接参与工作的场合，就更离不开自动控制技术了。自动控制技术还为人类探索大自然、利用大自然提供了可能和帮助。 1.1.2自动控制理论的发展过程 ?1945年之前，属于控制理论的萌芽期。 ?1945年，美国人伯德（Bode）的“网络分析与放大器的设计”奠定了控制理论的基础， 至此进入经典控制理论时期，此时已形成完整的自动控制理论体系。 ?二十世纪六十年代初。用于导弹、卫星和宇宙飞船上的“控制系统的一般理论”（卡 尔曼Kalman）奠定了现代控制理论的基础。现代控制理论主要研究多输入-多输出、多参数系统，高精度复杂系统的控制问题，主要采用的方法是以状态空间模型为基础的状态空间法，提出了最优控制等问题。 ?七十年代以后，各学科相互渗透，要分析的系统越来越大，越来越复杂，自动控制 理论继续发展，进入了大系统和智能控制时期。例如智能机器人的出现，就是以人工智能、神经网络、信息论、仿生学等为基础的自动控制取得的很大进展。 1.2自动控制系统的组成 1.2.1自动控制系统的结构与反馈控制理论 ?图中为放水阀，为进水阀，水箱希望的液位高度为。当放水使得水箱液位降低而被 人眼看到，人就会打开进水阀，随着液位的上升，人用大脑比较并判断水箱液位达到时，就会关掉。若判断进水使得实际液位略高于，则需要打开放水而保证液位高度。 ?在这个过程中，人参与了以下三个方面的工作：
实验一 MATLAB 仿真基础 、实验目的: (1) 熟悉MATLAB 实验环境，掌握MATLAB 命令窗口的基本操作。 (2) 掌握MATLAB 建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。 (3) 掌握使用MATLAB 命令化简模型基本连接的方法。 (4) 学会使用Simulink 模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。 二、实验设备和仪器 1 ?计算机；2. MATLAB 软件 三、实验原理 函数tf ()来建立控制系统的传递函数模型，用函数printsys ()来输出控制系 统的函数，用函数命令zpk ()来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式 为：sys = zpk ( z, p, k 零极点模型转换为多项式模型[num , den] = zp2tf ( z, p, k ) 多项式模型转化为零极点模型 [z , p , k] = tf2zp ( num, den ) 两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用 feedback ()函数求得。 则 feedback ()函数调用格式为： sys = feedback (sysl, sys2, sigh 其中sign 是反馈极性，sign 缺省时，默认为负反馈，sign = -1；正反馈时, sig n = 1;单位反馈时，sys2= 1，且不能省略。 四、实验内容： 1. 已知系统传递函数，建立传递函数模型 2 2 5(s 2) (s 6s 7) 3 3 s(s 1) (s 2s 1) 2. 已知系统传递函数，建立零极点增益模型 s 3 飞 2~ s 2s 2s 1 3 ?将多项式模型转化为零极点模型 5(s 2)2(s 2 6s 7) G(s) s 3 s 3 2s 2 2s 1 G(s) G(s)
综合实践活动课程指导纲要 综合实践活动是《基础教育课程改革纲要（试行）》规定的、义务教育阶段3-9年级和普通高中阶段学生的一门必修课程。为了进一步加强中小学素质教育，有效实施综合实践活动课程，特制定本纲要。 一、指导思想和目标 （一）综合实践活动是一门引导学生从自身生活和社会生活中发现问题，开展多样化的实践学习，注重知识和技能综合运用的实践性课程。 开设与实施综合实践活动课程，必须坚持以邓小平理论和“三个代表”的重要思想为指导，树立和落实以人为本的科学发展观；必须结合我国国情和中国特色社会主义的实际，着眼于提高国民素质；必须转变教育观念，坚持素质教育方向，促进人才培养模式的创新。 （二）综合实践活动的总目标是：引导学生在实践学习中获得积极体验和丰富经验，形成对自然、社会和自我之内在联系的整体认识；体验并初步学会问题解决的科学方法，具有问题意识，发展良好的科学态度、创新精神、实践能力；形成强烈的社会责任感，具有良好的个性品质。 综合实践活动的具体目标包括：亲近并探究自然，增进对自然的认识，逐步形成关爱自然、保护环境的意识和能力；积极参与社区和服务社会，增进对社会的认识与体验，发展社会实践能力和社会责任感；掌握基本的生活技能，发展认识自我的能力，养成积极而负责任的生活态度；学习并开展力所能及的技术实践和劳动实践，培养技术意识和技术实践能力。体验并初步学会调查研究与访问、实验研究与观察、技术设计与制作、社会
参与与服务、信息收集与处理等多种实践学习方式，发展学生搜集处理信息的能力、自主获取知识的能力、分析与解决问题的能力、表达与交流的能力。 地方教育管理部门和中小学应根据地方实际和学校差异，结合不同年段学生的特点，进一步明确综合实践活动的目标，提高课程实施的有效性。 二、综合实践活动的主要内容 （一）义务教育阶段综合实践活动的基本内容包括研究性学习、社区服务与社会实践、劳动与技术教育、信息技术教育等方面；普通高中阶段包括研究性学习活动、社区服务、社会实践等方面。在实施过程中，要联系学生生活背景和社会发展实际，突出问题中心，保证综合实践活动课程内容的整体性、综合性。 1.研究性学习是学生在教师指导下，从自然、社会和学生自身生活中选择和确定研究专题，主动获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。 研究性学习的目标是，引导学生学会发现问题、提出问题，增强问题意识；初步学习分析与解决问题的科学方法，提高分析与解决问题的能力，发展创新精神；引导学生在探究学习过程中，学会交流与合作，发展合作能力，并初步养成科学态度与科学道德。 研究性学习的内容，既可以由学生自行确定研究性学习的主题或项目，也可以由教师提供选题或项目建议；要结合学生已有的知识基础和生活经验，要重视与社会生活实际的联系，引导学生从自然、社会、自我等方面提出感兴趣的问题，进行探究。中小学可以把学生的科技小发明、科技小制作纳入研究性学习的范围；要注重与现代科学发展的联系，让学生
第三章控制系统的时域分析 1．本章的教学要求 1）使学生掌握控制系统时域分析方法。 2）使学生掌握控制系统稳定性的基本概念、稳定的充分必要条件； 3）使学生学会利用代数稳定性判据判断系统稳定性； 4）掌握稳态误差计算; 5）掌握一阶系统的单位阶跃响应、单位斜坡响应、单位脉冲响应的分析方法; 6）掌握二阶系统的单位阶跃响应、单位脉冲响应的分析方法; 7）掌握二阶系统的单位阶跃响应性能指标计算； 2．本章讲授的重点 本章讲授的重点是稳定性的基本概念、稳定的充分必要条件，应用代数稳定性判据、稳态误差计算、一阶系统的单位阶跃响应、二阶系统的单位阶跃响应性能指标计算。 3．本章的教学安排 本章讲授10个学时，安排了5个教案，实验学时2学时。 学生通过亲自动手实验，掌握一阶系统、二阶系统的单位阶跃响应性能与系统参数之间的关系。
[教案3-1] 1．主要内容： 1）时域分析法的基本概念、时间响应概念及其组成 2）典型输入信号 1）控制系统稳定性的基本概念； 2）控制系统稳定的条件； 2．讲授方法及讲授重点： 本讲首先介绍时域分析的基本概念及其特点，通过二阶系统对单位阶跃输入的响应过程曲线来介绍瞬态响应和稳态响应概念，从而使学生了解时间响应的含义。重点介绍常用的典型输入信号，包括脉冲信号、阶跃信号、斜坡信号和抛物线信号，说明信号的特点、在实际中选用典型输入信号的方法。 强调控制系统稳定性是系统正常工作的首要条件，然后介绍系统稳定性的基本概念、稳定的条件及判定方法。重点介绍控制系统稳定的条件并做简单的推导，得出系统稳定的充分必要条件为系统特征方程无正实根的结论。 在授课过程中，通过讲解各种形式的例题，使学生充分理解并熟练掌握。3．教学手段： Powerpoint课件与黑板讲授相结合。 4．注意事项： 在讲授本讲时，注意讲清楚控制系统稳定的充要条件的推导； 5．课时安排：2学时。 6．作业： 书后p88 习题3-1,3-2。
主题一：外出活动保安全 活动目标 1.了解外出活动中常见的意外伤害以及产生的原因和后果，增强安全意识。 2.初步学会多渠道收集、分析、处理信息的方法，能够主动交流、分享信息。 3.了解外出活动应该注意的问题，知道如何预防意外伤害，能根据出现的意外情况采取合理的急救措施，培养自我防范、自我救护的能力。 重难点：知道如何预防意外伤害，能根据出现的意外情况采取合理的急救措施。 活动准备：搜集学生外出时发生的安全事故资料。 教学课时：2课时 教学过程 第一课时揭示主题，制订活动方案 （一）情境导入 当同学们出去游玩，或参加社会实践活动时，大家一定非常高兴。但对于大家外出活动，我们的家长和学校、老师都非常担心，为什么呢？ 学生：担心出现安全问题。 教师：的确，外出活动存在着很多安全隐患。（多媒体演示学生外出活动时发生的安全事故） 提问：看到这些触目惊心的事例，你有什么想法？ 学生交流。
（二）汇报交流 各小组汇报。根据学生的汇报，师生相互补充，共同归纳出以下几个方面：交通、游泳、旅游、乘车游玩、公共场所等安全问题。 （三）选择研究内容 1.总结引申 教师：通过同学们的调查和交流，我们知道在外出活动时存在很多安全隐患。如果我们缺乏安全意识，不能做到事先防范，就可能造成意外伤害。造成这些意外伤害的原因是什么？怎样避免和减少意外事故的发生呢？今天就让我们围绕外出活动安全展开研究，了解外出活动时应该注意的问题，掌握更多的安全防范措施。 2.确定研究内容 各组通过讨论确定研究内容。组织全班交流，要求说明为什么确定这个内容，准备怎么研究。 （四）制订活动方案 1.教师提供相应的表格做参考，对相关问题进行提示。学生分组讨论具体的活动任务、活动步骤、研究方法等。利用表格呈现方案内容。 2.分组交流活动方案，听取其他同学和老师的意见。 （五）搜集信息 鼓励学生在课下分组通过多种渠道搜集信息，如：通过网络或到图书馆通过书籍查找相关资料。
自动控制原理实验 实验报告 实验三闭环电压控制系统研究 学号姓名 时间 2014年10月21日 评定成绩审阅教师
实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。 （2）会正确实现闭环负反馈。 （3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、预习与回答： （1）在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？ 答：负反馈闭环，不是单纯的加减问题，它是通过增量法实现的，具体如下： 1.系统开环； 2.输入一个增或减的变化量； 3.相应的，反馈变化量会有增减； 4.若增大，也增大，则需用减法器； 5.若增大，减小，则需用加法器，即。 （2）你认为表格中加1KΩ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V？ 答：闭环更接近。因为在开环系统下出现扰动时，系统前部分不会产生变化。故而系统不具有调节能力，对扰动的反应很大，也就会与2V相去甚远。 但在闭环系统下出现扰动时，由于有反馈的存在，扰动产生的影响会被反馈到输入端，系统就从输入部分产生了调整，经过调整后的电压值会与2V相差更小些。 因此，闭环的电压值更接近2V。 （3）学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？ 答：应当是系统的整体框架及误差调节部分。对于一个系统，功能部分是“被控对象”部分，这部分可由对应专业设计，反馈部分大多是传感器，因此可由传感器的专业设计，而自控原理关注的是系统整体的稳定性，因此，控制系统设计中心就要集中在整个系统的协调和误差调节环节。 二、实验原理： （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。
《综合实践活动》课程标准（3-6年级）综合实践活动是《九年制义务教育课程计划（试验稿）》所规定的必修课程，自3年级开始设置，每周平均3课时。为帮助广大中小学教师、各级教育行政管理人员、学生家长和社会其他人员理解和实施综合实践活动，特制定本纲要。 一、综合实践活动的产生背景 综合实践活动的产生既适应了学生个性发展的需要，又适应了社会发展的需求。每一个学生的个性发展都具有独特性、具体性，每一个学生都有自己的需要、兴趣和特长，都有自己的认知方式和学习方式，综合实践活动为每一个学生个性的充分发展创造了空间。当今社会发展迅猛，产生了一系列新的问题，如环境问题、道德问题、国际理解问题、信息科技问题等等，这些问题都具有跨学科的性质，综合实践活动为学生参与、探究、理解这些新的社会问题提供了机会。 二、综合实践活动的性质 综合实践活动是基于学生的直接经验、密切联系学生自身生活和社会生活、体现对知识的综合运用的实践性课程。在新的基础教育课程体系中，综合实践活动具有自己独特的功能和价值。与其他课程相比，综合实践活动具有如下特性： （一）实践性综合实践活动以活动为主要开展形式，强调学生的亲身经历，要求学生积极参与到各项活动中去，在“做”、“考察”、“实验”、“探究”、“设计”、“创作”、“想象”、“反思”、“体验”等一系列活动中发现和解决问题、体验和感受生活，发展实践能力和创新能力。 （二）开放性综合实践活动面向每一个学生的个性发展，尊重每一个学生发展的特殊需要，其课程目标具有开放性。综合实践活动面向学生的整个生
活世界，其课程内容具有开放性。综合实践活动强调富有个性的学习活动过程，关注学生在这一过程中获得的丰富多彩的学习体验和个性化的创造性表现，其学习活动方式与活动过程、评价与结果均具有开放性。 （三）自主性综合实践活动尊重学生的兴趣、爱好，注重发挥学生的自主性。学生自己选择学习的目标、内容、方式及指导教师，自己决定活动结果呈现的形式，指导教师只对其进行必要的指导，不包揽学生的工作。 （四）生成性综合实践活动是由师生双方在其活动展开过程中逐步建构生成的课程，而非根据预定目标预先设计的课程。随着实践活动的不断展开，学生的认识和体验不断深化，创造性的火花不断迸发，新的活动目标和活动主题将不断生成，综合实践活动的课程形态随之不断完善。 三、综合实践活动的基本理念 综合实践活动课程的开发与实施基于如下基本理念： （一）坚持学生的自主选择和主动参与，发展学生的创新精神和实践能力。综合实践活动的开发与实施要以学生的直接经验或体验为基础，将学生的需要、动机和兴趣置于核心地位，充分发挥学生的主动性和积极性，鼓励学生自主选择活动主题，积极开展活动，在活动中发展创新精神和实践能力。 （二）面向学生完整的生活领域，为学生提供开放的个性发展空间。综合实践活动的开发与实施要克服当前基础教育课程脱离学生自身生活和社会生活的倾向，面向学生完整的生活领域，引领学生走向现实的社会生活，促进学生与生活的联系，为学生的个性发展提供开放的空间。 （三）注重学生的亲身体验和积极实践，促进学习方式的变革。 综合实践活动的开发与实施强调学生乐于探究、勤于动手和勇于实践，注重学生在实践性学习活动过程中的感受和体验，要求学生超越单一的接受学习，亲
小学五年级综合实践课工作计划 严付国 随着新课程改革教育实施的步伐，综合实践课也初步进入了教育的园地，它是根据地方特点，经济条件，学校情况而由教师商议开设的课程，它以发展学生的动手动脑的能力以及手脑相配合的能力，校本课程的内容，极为广泛，只要是能为孩子的身心健康有益的、能开发他们智力的、能丰富他们生活的、能培养和激发他们兴趣的、均可当为其内容。 在走向市场经济的年代，除了诚信，公正这两个主题以外，我们综合实践的最主要内容，也许就要数利地，分享了。但分享发生了，牺牲个人利益，换得了他人的利益，两人都觉得了满足、高兴。真正的分享产生有两个条件（1）懂得自己的“所有”、“拥有”爱惜属于自己的东西；（2）能站在别人的角度，理解别人的愿望和心情。如果我们的德育工作忽视了道德行为发生的机制，违背其起源与发展的规律，德育的成效就可能会打折扣。 一．指导思想： 以《中国教育改革发展纲要》、《中小学德育工作条例》为指导，坚持学校教育“五育并举、德育为首”的原则，注重德育方法，突出德育过程。 二、综合实践工作内容和采取的措施。 1、培养学生在发现、探究、自主合作的学习实践中，增长知识、培养兴趣，逐步养成善于研究分析、勤于动手、勇于创新的良好习惯。培养学生独立生活的能力，做到仪表整洁，语言文明，遵守各种公共场所通行的礼仪，养成现代文明礼貌的生活方式和行为举止，鼓励使用文明语言。教育学生遵纪守法，全面发展，爱护学校一草一木，养成保护环境意识。 2、开展爱国教育。培养学生爱生活、爱祖国、爱家乡、爱亲人的美好情感。根据学生年龄特征，举办新颖别致的主题班会、主题队会。充分利用升国旗，国旗下讲话，以及浅显的历史知识讲座等活动，培养学生的爱国情操。爱劳动，爱公共财务教育。教育学生努力学习文化科学知识和劳动技术，养成勤俭节约，珍惜劳动成果，爱护公物等的良好习惯。集体主义、理想教育。教育学生正确认识个人、集体、国家之间的关系，维护集体荣誉，教育学生从小树立远大理想。 3、学校采用多种形式，对学生进行《公民道德建设纲要》、《中小学生守则》和《中小学生行为规范》教育。
自动控制原理 实验报告 实验一典型系统的时域响应和稳定性分析 (2) 一、实验目的 (3) 二、实验原理及内容 (3) 三、实验现象分析 (5) 方法一：matlab程序 (5) 方法二：multism仿真 (12)
方法三：simulink仿真 (17) 实验二线性系统的根轨迹分析 (21) 一、确定图3系统的根轨迹的全部特征点和特征线，并绘出根轨迹 (21) 二、根据根轨迹图分析系统的闭环稳定性 (22) 三、如何通过改造根轨迹来改善系统的品质？ (25) 实验三线性系统的频率响应分析 (33) 一、绘制图1. 图3系统的奈氏图和伯德图 (33) 二、分别根据奈氏图和伯德图分析系统的稳定性 (37) 三、在图4中，任取一可使系统稳定的R值，通过实验法得到对应的伯德图，并据此导 出系统的传递函数 (38) 实验四、磁盘驱动器的读取控制 (41) 一、实验原理 (41) 二、实验内容及步骤 (41) （一）系统的阶跃响应 (41) （二) 系统动态响应、稳态误差以及扰动能力讨论 (45) 1、动态响应 (46) 2、稳态误差和扰动能力 (48) （三）引入速度传感器 (51) 1. 未加速度传感器时系统性能分析 (51) 2、加入速度传感器后的系统性能分析 (59) 五、实验总结 (64) 实验一典型系统的时域响应和稳定性分 析
一、 实验目的 1．研究二阶系统的特征参量（ξ、ωn ）对过渡过程的影响。 2．研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。 3．熟悉Routh 判据，用Routh 判据对三阶系统进行稳定性分析。 二、 实验原理及内容 1．典型的二阶系统稳定性分析 (1) 结构框图：见图1 图1 (2) 对应的模拟电路图 图2 (3) 理论分析 导出系统开环传递函数，开环增益0 1 T K K = 。 (4) 实验内容 先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时电阻R 的理论值，再将理论值应用于模拟电路中，观察二阶系统的动态性能及稳定性，应与理论分析基本吻合。在此实验中(图2)， s 1T 0=， s T 2.01=，R 200 K 1= R 200 K =?