国家一流课程自动控制原理
自动控制原理是一门计算机科学与技术专业课程，属于自动控制领域的基础课程之一。在国家一流课程中，自动控制原理的教学内容与方法都经过了深入的研究和整理，以确保教学质量的提高和教学效果的优化。
在自动控制原理课程中，学生将学习控制系统的基本原理与方法，包括控制系统的建模与仿真、信号与系统分析、反馈控制、PID控制、根轨迹与频率响应分析等内容。学生通过理论学习
和实践操作，熟悉掌握自动控制系统的设计与分析技术，培养工程实践能力和问题解决能力。
国家一流课程的自动控制原理课程旨在培养学生的基础理论知识和实践应用能力，使其具备运用自动控制原理解决工程实际问题的能力。同时，通过该课程的学习，学生将培养系统思维和工程素养，提高创新能力和团队协作能力。
为了提升课程质量和教学效果，国家一流课程的自动控制原理课程还可以引入新的教学方法和技术，如信息技术的应用、实践性教学和案例分析等，以激发学生的学习兴趣和创造力。
总之，国家一流课程的自动控制原理课程在教学内容和方法上都经过了认真的研究和改进，旨在培养学生的自动控制理论和实践应用能力，为他们日后在自动控制领域的研究和工作打下坚实的基础。
自动控制原理教案 一、教案概述 本教案旨在介绍自动控制原理的基本概念、原理和应用。通过本教案的学习，学生将能够理解自动控制的基本原理，掌握自动控制系统的设计和分析方法，并能够应用所学知识解决实际问题。 二、教学目标 1. 理解自动控制原理的基本概念和术语； 2. 掌握自动控制系统的基本原理和组成部分； 3. 熟悉自动控制系统的数学模型和传递函数表示方法； 4. 能够应用PID控制器进行系统设计和调节； 5. 能够利用MATLAB等工具进行自动控制系统的仿真和分析。 三、教学内容和进度安排 本教案按照以下内容进行教学，共分为10个单元。 单元一：自动控制原理概述 - 自动控制的定义和分类 - 自动控制系统的基本组成部分 单元二：数学模型与传递函数 - 控制系统的数学建模方法 - 传递函数的定义和性质
单元三：时域分析方法 - 系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应 - 系统的稳态误差和稳定性分析 单元四：频域分析方法 - 系统的频率响应和频率特性 - Bode图和Nyquist图的绘制和分析 单元五：闭环控制系统 - 闭环控制系统的基本概念和特性 - 闭环控制系统的稳定性分析 单元六：PID控制器 - PID控制器的原理和调节方法 - Ziegler-Nichols调参法和Chien-Hrones-Reswick调参法单元七：校正与补偿 - 系统的校正和补偿方法 - 前馈控制和后馈控制的比较 单元八：系统的稳定性分析 - 系统的稳定性判据和稳定裕度 - 极点配置法和根轨迹法的应用 单元九：多变量控制系统
- 多变量控制系统的基本概念和结构 - 多变量控制系统的设计方法 单元十：自动控制系统的仿真与实验 - 利用MATLAB进行自动控制系统的仿真 - 实际系统的控制实验设计和实施 四、教学方法和手段 1. 理论讲授：通过讲解和示意图的展示，向学生介绍自动控制原理的基本概念和原理。 2. 实例分析：通过具体的案例分析，帮助学生理解自动控制原理的应用和实际意义。 3. 计算机仿真：利用MATLAB等工具进行自动控制系统的仿真，加深学生对理论知识的理解和应用能力。 4. 实验教学：通过实际的控制实验，让学生亲自操作和调试控制系统，提升他们的实际操作能力和问题解决能力。 五、教学评估 1. 课堂小测验：每个单元结束后进行小测验，检查学生对该单元内容的掌握情况。 2. 作业布置：每个单元结束后布置相应的作业，检查学生对该单元内容的理解和应用能力。 3. 期末考试：对整个课程的知识点进行考核，检查学生对自动控制原理的整体掌握情况。
《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》课程标准 第一部分课程概述 一、课程名称 中文名称：《自动控制原理》 英文名称：《Automatic control theory》 二、学时与适用对象 课程总计72学时，其中理论课62学时，实验10学时。本标准适用于三年制专科机械工程专业。 三、课程地位、性质 《自动控制原理》是研究自动控制共同规律的技术科学，是工科高等院校电类、控制类、机械类等专业的一门主干技术基础课程。该课程的开设重在使学生掌握与自动控制原理相关的专业知识和综合应用能力，培养解决自动控制系统调试与维护方面实际问题的能力。掌握和了解自动控制的基本理论和方法，对从事机械工程专业的工程技术人员是很有必要的。 四、课程基本理念 本课程的教学应把握以下几点基本原则：一是增加对前沿和最具特色机械装备研发、使用、推广等背景知识的介绍，激发学员对该课程的探索兴趣；二是突出从理工类专业的角度理解设备运行原理和设计思路的方法，向学员强调学好这门课必须具备数学、电子学、计算机软硬件方面坚实的知识基础，重在自动控制系统的分析与改进，体现有别于理工院校自动控制课程的强调理论探索、侧重系统设计及实现等的教学模式；三是鼓励学员查询相关资料、书籍，不要满足于仅仅了解系统原理的简单程度，强化学员的自学能力，培养获取并运用信息的能力，为今后从事机械装备的创新型革新及研制打好基础；四是注重与学员的交流、并积极引导学员之间的相互交流，培养良好协作的团队精神。 五、课程设计思路 在本课程开设之前，学员已经具备了多门课程的先导知识。在教学过程中，鼓励学员学习和使用MATLAB软件，对于课堂作业，通过MATLAB进行验证。讲授中应力争多介绍自动化领域前沿成果，拓展学员的知识面，启发解决问题的思路。在总结教学经验和研究成果的基础上，对课程目标分别从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面进行具体明确的阐述。
《自动控制原理》精品课程建设总结报告 “自动控制原理”课程组 一、项目立项背景 《自动控制原理》是自动化专业及相关的电类专业的主干专业基础课程。该课程是后续专业课程的龙头～也是自动化专业研究生必考课程之一。 《自动控制原理》在本专业自1979年开课以来～经历了30多年的磨练～该课程的教学组先后为自动化及相关专业本科、专科、研究生、夜大、函授开设该门课程。自动控制理论课程是具有一般方法论特点的技术基础课～主要讲授单输入输出定常反馈控制系统、离散系统以及非线性系统理论和分析方法。由于是专业基础课程～教学内容相对稳定。 近几年来～本课程开始使用现代化教育手段～普遍采用多媒体教学～同时对实验手段进行了改革～在使用传统的模拟实验装臵的同时～结合现代计算机仿真软件MATLAB～利用计算机实现对控制系统的设计和分析～帮助学生理解自动控制理论。 二、建设思路及总体目标 在总结课题组已取得的教学成果的基础上～进一步在教育思想、教学内容、教学方法、教学手段、教材、实验和课程设计以及教师队伍建设等方面进行建设～重点是要开展教学内容、教学方法、教学手段、实验和课程设计的改革。通过精品课程建设～不断整合、优化教学内容～进一步理顺本课程和相关课程的知识联系～同时教学内容要兼顾我校的行业特色～充分考虑船舶行业对自动控制原理的要求,坚持使用现代教学手段～包括多媒体教学、视频教学和基于网络平台的教学～将所有的教学资源放臵在网络平台上～真正实现交互式双向教学,继续探索实施?双语?教学的方法,继续革新实验教学和课程设计内容～不断提高学生理论联系实际的能力～以及创新能力。 总之～通过精品课程建设～要达到提高教学质量～培养合格的专业人才的目标。本课程所面向的主要专业,,自动化专业为省级特色专业、国家特色专业在建项目。课题组决心以这次精品课程建设为契机～充分调动教师的积极性～使本 1 课程在原有基础上不断创新和提高～力争使教师队伍、教材、教学方法和网络教学的建设达到省内领先水平。
《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》教学大纲 一、课程的性质、地位与任务 本课程是电力系统自动化技术专业的基础课程。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，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 本课程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、教学基本要求了解自动控制的概念、基本控制方式及特点、对控制系统性能的基本要求。理解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，以串联校正为主的根轨迹综合法，掌握常用校正装置及其作用。 熟悉暂态性能指标、劳思判据、稳态误差、终值定理和稳定性的概念以及利用这些概念对二阶系统性能的分析，初步了解高阶系统分析方法、主导极点的概念，能利用根轨迹对系统性能进行分析，熟悉偶极子的概念以及添加零极点对系统性能的影响。频率特性的概念、开环系统频率特性Nyquist图和Bode图的画法和奈氏判据，了解绝对稳定系统、条件稳定系统、最小相位系统、非最小相位系统、稳定裕量、频指标的概念，以及频率特性与系统性能的关系。基本校正方式和反馈校正的作用，掌握复合校正的概念和以串联校正为主的频率响应综合法。 三、教学学时分配表
自动控制原理课程思政建设的目标 自动控制原理是工程类专业的一门重要课程，它涉及到自动控制系统的基本原理和方法，是培养学生系统工程思维和自动控制理论与应用能力的重要一步。然而，在教学过程中，除了传授专业知识外，思政建设也是至关重要的。本文将从深度和广度的角度，探讨自动控制原理课程思政建设的目标，并撰写有价值的文章。 1. 回顾自动控制原理课程发展历程 自动控制原理课程作为工程类专业的核心课程，其发展历程可追溯至工业革命时期，随着科学技术的进步和产业的发展，自动控制系统在工程领域中得到了广泛的应用。而随着社会对人才的需求不断提升，自动控制原理课程也不断更新与完善。在思政建设方面，通过回顾其发展历程，我们可以更加深入地理解其学科特点和社会责任。 2. 课程思政建设的目标和意义 自动控制原理课程思政建设的目标，首先是培养学生的国家意识和社会责任感。在学习自动控制原理的过程中，学生需要明确自己所学知识的社会意义，理解自动控制系统在国家建设和社会发展中的重要作用。其次是培养学生的逻辑思维和创新能力。自动控制原理需要学生具备扎实的数理基础和创新精神，思政建设可以促进学生在学术研究和工程实践中发挥出色，为国家和社会做出更大的贡献。
3. 自动控制原理课程思政建设的路径和方法 在实际教学中，自动控制原理课程思政建设的路径和方法非常重要。可以通过引入相关案例、社会热点和行业发展动态，让学生在学习专业知识的更加注重社会实践和创新能力的培养。可以开展一些专题讲座和学术交流活动，邀请国内外著名专家学者来校交流，激发学生的学术兴趣和社会责任感。 4. 个人观点和理解 笔者认为，自动控制原理课程思政建设的目标是多方面的，除了培养学生的专业能力外，更重要的是培养学生的国家意识和社会责任感。只有学生具备这些素质，才能更好地将所学知识应用于实践，并为社会的发展做出更大的贡献。 总结 在本文中，通过对自动控制原理课程思政建设目标的探讨，我们更加深入地理解了这门课程的重要性和意义。教育不仅仅是传授知识，更重要的是培养学生的社会责任感和创新能力，这也是自动控制原理课程思政建设的核心目标所在。 通过深入探讨自动控制原理课程思政建设的目标，可以更好地引导学生树立正确的人生观和价值观，让他们在未来的工作和生活中能够胸怀大局，勇于创新，为国家和社会的发展做出更大的贡献。自动控制原理课程思政建设的目标不仅是培养学生的专业知识和技能，更重要
《自动控制原理》课程教学大纲 课程编号：课程类型：专业(技能)课 课程名称：自动控制原理 学时学分：48学时，3学分（其中：理论 32学时，实践 16学时） 适用专业：电气自动化专科自主学习：0 开课单位：开课时间：第4学期 一、课程定位 《自控原理》是高职院校自动化专业的专业必修课程，其目的是引导学生理解和掌握其基本理论知识，指导学生运用自控理论的思想和方法对实际工程系统进行综合分析，逐步培养学生解决自动控制系统调试与维护方面实际问题的能力，达到电气从业人员从事相关工作的基本要求。 二、课程目标 通过本课程的学习，使学生理解和掌握现代自动控制原理的基本理论知识，启发和引导学生灵活自如地运用所学知识分析解决实际问题，为后续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。 1.知识目标 （1）掌握自动控制系统的基本概念、基本结构、工作原理； （2）正确理解自动控制系统的数学模型； （3）掌握积分变换等数学工具； （4）掌握系统性能分析和PID控制方法。 2.能力目标 （1）能够运用仿真软件对自动控制系统进行时域和频域性能分析 （2）能够分析自动控制系统性能； （3）能够建立和简化系统的数学模型； （4）能够分析与解决典型的工程实际问题。 3.素质目标 （1）培养诚实守信、爱岗敬业的精神； （2）培养严谨、踏实的工作作风； （3）培养学生的团队协作精神和安全意识。
1.备课准备 提前了解所授课班级学生学习的基本情况，提前了解实验课程所使用设备及实验内容。 2.课后答疑 第一次上课与学生预定答疑时间、地点等，与全体学生或学生干部、课代表建立通畅的信息沟通渠道，及时了解学生学习中遇到的问题和困难并给予指导。并在答疑的过程中收集学生对本次课的反馈信息，作为后续授课方法、思路调整的依据。 四、实践教学 该课程的实践教学类型为实验，每组1人，实验室仪器设备使用说明及安全注意事项见《实验指导书》。
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
本课程合用于高等职业教育层次三学年制自动化专业的学生 本课程是电气自动化专业的必修课。教学任务是使学生建立自动操作系统的根本概念,掌握自动操作系统分析、设计(校正)的根本方法，初步掌握系统实验技能。为了适应职业教育侧重现场技术应用的特点,本课程突出了与实际应用方面相关的知识,减少了理论与计算方面的内容 ,为从事高新技术工作打下坚实的根抵。 48 学时 3 学分 通过课程的学习，学生应掌握以下能力： 1．职业知识目标： 〔1〕明确操作系统的任务、组成及自动操作的根本概念，开环操作和闭环操作的根本原理和特点。 〔2〕理解系统的微分方程，认识系统的传函和系统的结构图，熟悉拉普拉斯变换，掌握典型环节的传函 〔3〕掌握时域分析法和频率特性法 〔4〕掌握系统的稳定性概念、系统的稳定必要条件、代数判据、对数频率判据、自动操作系统的稳定性分析。掌握系统稳态误差的概念、系统稳态误差的求法。掌握系统动态性能指标的求取、动态性能指标与对数开环频特的关系〔5〕理解校正的概念和根本过程；明确串联校正、反响校正和顺馈校正的作用，并掌握利用这些手段提高系统性能的方法 2．职业能力目标： 〔1〕在理解有关自动操作系统的根本概念的根抵上建立操作系统数学模型的根抵上，掌握并灵敏运用时域法频率法进行系统分析及正确的性能分析。
〔2〕掌握系统分析、校正的思路和方法，为日后操作系统的分析设计打下根抵。 〔3〕重点掌握实际的恒值系统的操作。系统的调试过程中表达实际问题的解决能力。具有清晰的系统概念，具有操作方法的软件完成能力，系统各个环节硬件的设计能力，总体调试能力是我们改革的宗旨 3．职业素质目标： 具有系统综合调试的能力，能够解决调试中浮现的问题，完成系统 课程教学内容源于企业岗位典型工作任务。但经过科学提炼与教学设计；课程教学目标源于企业岗位知识技能要求。突出能力培养但不抛却对根本知识的理解以及根本知识与实践现象的密切联系；课程教学的实训系统源于企业岗位工作对象。生产线及其设备，任务及其工艺流程引入教学。学习情境是企业工作环境的缩影与再现。课程采用工程式教学及多种教学方法并用，素质教育引入专业课教学，明确学生的学习目的，激发学生的学习兴趣，挖掘学生的学习潜能，保证课程教学任务的完成与教学目标的到达。 为了提高实际操作和现场调试方面的能力，本课程抛弃了自控理论中的数学抽象，尽量地给出自控系统的定性概念及常用典型系统的经验结论。要求在理解有关自动操作系统的根本概念，建立操作系统数学模型的根抵上，掌握并灵敏运用时域法频率法进行系统分析及正确的性能分析。掌握系统分析、校正的思路和方法，为日后操作系统的分析设计打下根抵。实验重点放在实际的恒值系统的操作完成上。系统的调试过程中表达实际问题的解决能力。具有清晰的系统概念，具有操作方法的软件完成能力，系统各个环节硬件的设计能力，总体调试能力是我们改革的宗旨。 1. 自动操作系统的组成 2. 自动操作操作开环和闭环操作 3. 自动操作系统的分类
自动控制原理课程思政教学案例 一、案例背景 自动控制原理是高校自动化类专业的重要专业基础课程，具有理论性强、应用广泛的特点。在课程思政背景下，如何将思想政治教育与专业知识有机结合，是该课程面临的重要任务之一。本案例旨在探讨自动控制原理课程中融入思政元素的教学方法，以培养学生的爱国主义精神、工匠精神和创新精神。 二、案例目标 本案例的目标是：探索自动控制原理课程中融入思政元素的教学方法，实现专业知识与思政教育的有机结合；引导学生运用所学知识解决实际问题，培养其工程应用能力和创新精神；同时培养学生的爱国主义精神、工匠精神和创新精神。 三、案例内容及实施方法 1. 讲解奈氏稳定判据中相位裕量和幅值裕量的概念。通过例题来说明如何使用奈氏判据，引导学生用MATLAB仿真分析系统。
2. 讲解频域法和时域法的联系与区别，讨论频域法的应用。通过介绍我国的相控阵雷达利用频域分析技术创新，在现代船舰和国产战机上应用出色，已达世界先进水平，激发学生崇尚科学的热情，精益求精的工匠精神，刻苦钻研的科学精神，鼓励学生在科学技术领域勇于创新。 3. 教学反思：频域法基本概念较多，计算较难。通过MATLAB仿真软件，简化学生计算过程，强化工程分析能力。引入我国的先进科技成果，减少课程的枯燥性，帮助学生提高专业认同，培养学生工匠精神和创新精神。教学内容可以进一步优化，增加与实际工程的结合度，提高学生的学习兴趣。 四、案例效果及反思 通过本案例的实施，学生不仅掌握了自动控制原理的基础知识，还了解了我国在科技领域的先进成果和创新精神。在培养学生的工程应用能力和创新精神方面，本案例取得了较好的效果。同时，通过融入思政元素，学生的爱国主义精神、工匠精神和创新精神也得到了提高。 在实施过程中，教师需要注意以下几点：一是要找准专业知识与思政教育的结合点，避免生硬灌输；二是要注重培养学生的工程应用能力和创新精神，使学生能
本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 自动控制原理是自动化专业本科生必修的学科基础课，也是一门重要的专业核心课程。该课程与本科生的许多专业课（电路原理、模拟电子技术基础、信号与系统、现代控制理论基础、控制系统仿真、计算机控制技术、最优控制等）有着较强的前后衔接关系。将为自动化专业、电子信息专业、计算机科学与技术专业、机械设计制造及自动化等专业的学生，提供较系统的控制理论基本原理及控制系统分析和设计的基本方法，也将为各相关专业学生后续课程的学习及设计实践环节打下良好的理论基础。 课程主要内容包括自动控制原理的基本概念、控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、线性控制系统的校正及非线性系统分析等内容。 2.设计思路： 依照教育部高等学校电子信息与电气学科教学指导委员会与自动化专业教学指导分委员会在2010年12月颁布的《普通高校自动化专业规范》，自动控制原理是自动化专业基础知识的核心部分。依照该规范，课程内容主要包括：自动控制原理的基本概念、控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、线性控制系统的校正、非线性系统分析等。 - 1 -
轮机专业是非电类专业，自动控制原理课程的学时仅为32学时，根据专业的特点和实际需要，合理压缩了教学内容，重点讲授基本概念、基本原理和基本方法。以《自动控制原理》教材的章节顺序为基础，本课程的内容编排顺序为：（1）自动控制原理概述；（2）系统的数学描述；（3）线性控制系统的运动；（4）频率响应法；（5）校正与综合； 3. 课程与其他课程的关系 修读本课程的学生应具备理工科的数理基础，对控制系统有初步的了解和认识。 先修课程：高等数学，电工学 后置课程：轮机自动化，船舶电气设备及系统 二、课程目标 学习自动控制的基本理论和基本知识，具备自动控制理论等工程技术基础和一定的专业知识，培养应用工程分析和设计方法解决实际应用问题的能力。 了解反馈控制系统的基本概念、工作原理和分类。 掌握数学模型建立的步骤和方法，掌握微分方程、传递函数、结构图及信号流图等数学模型的表示方法。 熟练应用时域法和频域法分析线性控制系统的动态性能、静态性能和稳定性，并进行线性连续控制系统的校正与综合。 掌握基本的控制系统设计创新方法，培养学生追求创新的态度和意识。了解自动控制理论的前沿发展现状和趋势，具有适应自动化技术发展的能力和较强的自学能力。 三、学习要求 1．最低学习要求： 课前复习高等数学、电工学等先修课程中的相关知识。学生应课前预习，课中认 - 2 -
自动控制原理教学设计 背景 自动控制原理是现代控制理论中的核心课程之一，是控制理论与实践紧密结合的重要教学环节。本文对自动控制原理的教学设计进行探讨，旨在提高教学效果、加强学生对自动控制原理的理解，培养学生的实际操作技能。 目标 本教学设计的目标是： 1.使学生理解自动控制系统的基本原理、结构和工作过程； 2.培养学生对自动控制系统的分析、设计和应用能力； 3.提高学生的实际操作技能。 教学内容 理论教学 1.自动控制系统的基本概念和分类； 2.自动控制系统中的传感器、执行器、控制器等组成部分及其特点； 3.自动控制系统的建模方法及仿真； 4.自动控制系统的控制算法及实现。 实验教学 1.实验一：PID控制器的设计 –实验目的：了解PID控制器的原理、设计方法和调节过程； –实验内容：使用MATLAB软件设计PID控制器，并将其搭建在实验台上进行调节。 2.实验二：模糊控制器的设计
–实验目的：了解模糊控制的基本原理和设计方法； –实验内容：使用模糊控制器设计实验，实现小车的自动避障。教学方法 理论教学 1.课堂讲授 –通过课件、板书等方式进行讲授； –引导学生积极思考、互动交流。 2.小组讨论 –组织学生进行小组讨论，讨论课堂上的问题和实践应用； –促进学生互相交流、学习，加深对控制理论的理解。 实验教学 1.实验指导 –实验前进行详细的实验指导，介绍实验流程和注意事项； –在实验过程中进行指导，帮助学生解决实验中出现的问题。 2.实验报告 –要求学生在实验结束后撰写实验报告； –重点关注实验设计、实验结果分析、实验结论等方面。 教学评价 1.理论考试 –主要考察学生对控制理论的理解和掌握情况； –要求学生在规定时间内回答一定数量的理论问题。 2.实验评价 –对学生的实验设计、实验完成情况、实验报告等进行评价； –给出具体的评价标准，提高学生的自我评价意识。
自动控制的一般概念 一、案例简介 《自动控制原理》课程是一门理论性和工程实践性均较强的专业基础课。针对的学生是大二的学生，他们已经学习过高等数学、线性代数、复变函数等基础知识，具备学习《自动控制原理》的基础数学知识，但在将基础知识运用到实际问题时可能存在短板，解决实际问题的能力存在不足。这门课程具有理论性和实践性都很强、课程的知识点很多等特点，在部分章节中包含了大量的数学公式和抽象的概念，课程的信息量很大，因此有些个别学生会感觉这门课较难学，对这门课程的没有足够的兴趣。但这门课程是自动化专业的核心课程，在该专业中占据很重要的地位。因此，要积极对学生进行引导，建立对课程的兴趣，以及对自动化专业的兴趣。 此外，《自动控制原理》课程内容与我国的设备制造业、数控系统以及人工智能有关。这些技术的水平能够体现国家自身的科技创新能力，在过去的教学中对这些技术进行介绍的时候，如果教师对外国先进技术流露出崇拜，会导致学生容易形成我国国产技术十分落后的想法和行为。现阶段我国在非常多的技术方面已经领先世界的整体水平。因此在介绍相关的专业技术的过程中，应当对我国先进的技术条
件进行突出讲解，引导学生以提升学生的民族自豪感，培养学生的爱国主义精神和家国情怀，提高学生的专业兴趣。 二、教学设计 结合某一个学时的教学内容，详细写明融入课程思政的教学内容和资源，教学环节的设计，教学方法和手段，考核评价方式，教学过程的组织与实施等。 该学时的教学内容主要针对第一章“自动控制的一般概念”进行设计。思想政治教育素材如下： （一）思想政治教育素材 1.通过介绍中国在自动控制技术方面取得的最新进展，让学生了解中国的强大，培养学生的民族自豪感、家国情怀，增强专业兴趣。 2.通过液位控制系统的例子，让学生理解反馈控制的基本含义和思想，以此作类比，鼓励学生将反馈控制的思想用到自身的学习过程，及时发现目标跟自身之间的偏差并进行反馈控制，不断实现自身梦想。 （二）思想政治教育元素 1.民族自豪感、家国情怀，增强专业兴趣。
一.设计目的 通过本次课程设计，学习并掌握超前校正网络设计的方法，培养自己分析问题，解决问题的能力。此外，使用Matlab 软件进行系统仿真，从而进一步掌握Matlab 的使用方法及其编程方法，学会把理论知识运用到实际问题上，培养自己综合运用知识的能力。 二.设计任务 已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数 ) 11.0()(+= s s K s G k 用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。 任务：用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足如下动态 及静态性能指标： （1）在单位斜坡信号t t r =)(作用下，系统的稳态误差005.0≤ss e . （2）系统校正后，相位裕量0''45)(>c ωγ。 （3）系统校正后，幅值穿越频率50'>c ω。 三.设计步骤 1）根据要求的稳态品质指标，求系统的开环增益值 由系统在单位斜坡信号t t r =)(的作用下，系统的稳态误差005.0≤ss e 得， 取 2）根据求得的值，画出校正前系统的Bode 图，并计算出幅值穿越频率、相位 裕量(要求利用MATLAB 软件编程进行辅助设计) 待校正系统的开环传递函数为： 其Bode 图为：
Bode图程序代码如下： num=[200]; den=[0.1 1 0]; sys=tf(num,den); w=logspace(-1,3,1000); bode(sys,w); margin(sys) 由图得校正前系统的幅值穿越频率： 故可算出待校正系统的相位裕量为： 相位裕量偏小的原因是因为校正前系统的对数幅频特性中频区的斜率是 ，系统的动态特性会有严重的振荡，需要校正装置进行校正。 dB dec 40/