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本课程介绍自动控制系统的基本原理和基本要求、动态建模、常用分析和设计方法以及线性离散系统、非线性系统及现代控制理论的基础知识。通过这门课的学习,使学生掌握经典控制理论的基本概念,掌握在时域和频域中,对线性定常系统的稳定性、动态性能和稳态性能进行分析的方法,使学生掌握线性离散系统和非线性系统分析和设计中的基本概念、理论和方法。进一步巩固对经典理论的理解,并将经典理论的基本理论和方法应用于线性离散“自动控制原理”课程是自动化专业及相关专业的学科基础课程,是一门理论与实践并重,工程性、综合性、方法性、实践性很强的课程。
自动控制技术已经广泛地应用于各类工程学科以及各类非工程学科。“自动控制原理”课程是自动化类专业的核心课程,是电气类、电子信息类、计算机类、仪表类专业的重要课程。根据教育部发布的《普通高等学校本科专业目录(2012年)》,“自动控制原理”课程面向的相关专业包括自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、电子信息工程、计算机科学与技术等。
本课程主要介绍经典控制理论的基本内容,通过课程教学达到以下目标:
1)使学生掌握经典控制理论的基本概念,掌握在时域和频域中,对线性定常系统的稳定性、动态性能和稳态性能进行分析的方法。
2)使学生能理论联系实际,将抽象的数学模型与实际系统联系,根据性能指标的要求,合理地选择参数,对系统进行综合与校正。
3)使学生了解自动控制技术在社会发展中的作用及与其他学科的关系,了解自动控制学科的发展,为“自控原理(二)”和其他后续专业课程打下良好基础。
本课程2005年获湖北省精品课程,2017年被认定为国家精品在线开放课程,2020年作为支撑课程入选国家一流本科课程。
- 1.01 什么是自动控制系统
- 1.02 自动控制系统的分类
- 1.03 自动控制系统的基本要求
- 1.04 自动控制的发展史
- 2.01 数学模型的引出
- 2.02 微分方程模型
- 2.03 非线性微分方程的线性化
- 2.04 控制系统的传递函数
- 2.05 典型环节的传递函数
- 2.06 结构图的绘制
- 2.07 结构图等效变换准则
- 2.08 结构图等效变换的应用
- 2.09 信号流图
- 2.10 梅逊公式
- 3.01 线性系统时间响应的性能指标
- 3.02 一阶系统的时域分析
- 3.03 二阶系统的时域分析
- 3.04 欠阻尼二阶系统的动态性能分析
- 3.05 二阶系统性能的改善
- 3.06 高阶系统的时域分析
- 3.07 线性系统的稳定性
- 3.08 稳定性的赫尔维茨判据
- 3.09 劳斯判据
- 3.10 稳态误差的定义域求取
- 3.11 稳态误差的减小与消除
- 4.1 根轨迹法的基本概念视频
- 4.2.1 普通根轨迹的绘制依据及规则视频
- 4.2.2 普通根轨迹的绘制2
- 4.2.3 普通根轨迹的绘制3
- 4.2.4 普通根轨迹的绘制4
- 4.3 正反馈根轨迹的绘制
- 4.4 参数根轨迹的绘制
- 4.5 基于根轨迹法的系统分析
- 5.1 频率特性的基本概念
- 5.2 幅相频率特性曲线的绘制(一)
- 5.3 幅相频率特性曲线的绘制(二)
- 5.4 对数频率特性曲线的绘制(一)
- 5.5 对数频率特性曲线的绘制(二)
- 5.6 奈奎斯特稳定判据
- 5.7 控制系统的相对稳定性
- 5.8 闭环频域特性及时域频域指标
- 6.1 综合与校正的基本概念
- 6.2 常用校正装置及其特性
- 6.3 串联校正
- 6.4 串联校正实例分析
- 6.5 期望频率特性法校正
- 6.6 反馈校正
- 7.01 线性离散系统的基本概念
- 7.02 采样过程与采样定理
- 7.03 Z变换与Z反变换
- 7.04 线性离散系统的数学模型-差分方程
- 7.05 线性离散系统的数学模型-脉冲传递函数
- 7.06 线性离散系统的性能分析-稳定性
- 7.07 线性离散系统的性能分析-瞬态响应和稳态误差
- 7.08 数字控制器的设计
- 8.01 非线性系统的特征与研究方法
- 8.02 典型非线性特性数学描述对系统运动的影响
- 8.03 描述函数的概念
- 8.04 典型非线性描述函数的求取
- 8.05 用描述函数法分析非线性系统
- 8.06 相轨迹及其绘制方法
- 8.07 奇点与极限环
- 8.08 用相平面法分析非线性系统
- 9.01 状态空间的基本概念
- 9.02 状态空间表达式的建立
- 9.03 状态空间模型与传递函数
- 9.04 状态空间模型的线性变换
- 9.05 线性定常系统状态方程的解
- 9.06 离散系统的状态空间模型
- 9.07 李亚普若夫稳定性
- 9.08 线性定常系统的可控与可观测性
- 9.09 线性定常系统的状态反馈
- 9.10 极点配置
- 9.11 状态观测器
- 9.12 系统的设计与应用
- 1.01 什么是自动控制系统
- 1.02 自动控制系统的分类
- 1.03 自动控制系统的基本要求
- 1.04 自动控制的发展史
- 2.01 数学模型的引出
- 2.02 微分方程模型
- 2.03 非线性微分方程的线性化
- 2.04 控制系统的传递函数
- 2.05 典型环节的传递函数
- 2.06 结构图的绘制
- 2.07 结构图等效变换准则
- 2.08 结构图等效变换的应用
- 2.09 信号流图
- 2.10 梅逊公式
- 3.01 线性系统时间响应的性能指标
- 3.02 一阶系统的时域分析
- 3.03 二阶系统的时域分析
- 3.04 欠阻尼二阶系统的动态性能分析
- 3.05 二阶系统性能的改善
- 3.06 高阶系统的时域分析
- 3.07 线性系统的稳定性
- 3.08 稳定性的赫尔维茨判据
- 3.09 劳斯判据
- 3.10 稳态误差的定义域求取
- 3.11 稳态误差的减小与消除
- 4.1 根轨迹法的基本概念视频
- 4.2.1 普通根轨迹的绘制依据及规则视频
- 4.2.2 普通根轨迹的绘制2
- 4.2.3 普通根轨迹的绘制3
- 4.2.4 普通根轨迹的绘制4
- 4.3 正反馈根轨迹的绘制
- 4.4 参数根轨迹的绘制
- 4.5 基于根轨迹法的系统分析
- 5.1 频率特性的基本概念
- 5.2 幅相频率特性曲线的绘制(一)
- 5.3 幅相频率特性曲线的绘制(二)
- 5.4 对数频率特性曲线的绘制(一)
- 5.5 对数频率特性曲线的绘制(二)
- 5.6 奈奎斯特稳定判据
- 5.7 控制系统的相对稳定性
- 5.8 闭环频域特性及时域频域指标
- 6.1 综合与校正的基本概念
- 6.2 常用校正装置及其特性
- 6.3 串联校正
- 6.4 串联校正实例分析
- 6.5 期望频率特性法校正
- 6.6 反馈校正
- 7.01 线性离散系统的基本概念
- 7.02 采样过程与采样定理
- 7.03 Z变换与Z反变换
- 7.04 线性离散系统的数学模型-差分方程
- 7.05 线性离散系统的数学模型-脉冲传递函数
- 7.06 线性离散系统的性能分析-稳定性
- 7.07 线性离散系统的性能分析-瞬态响应和稳态误差
- 7.08 数字控制器的设计
- 8.01 非线性系统的特征与研究方法
- 8.02 典型非线性特性数学描述对系统运动的影响
- 8.03 描述函数的概念
- 8.04 典型非线性描述函数的求取
- 8.05 用描述函数法分析非线性系统
- 8.06 相轨迹及其绘制方法
- 8.07 奇点与极限环
- 8.08 用相平面法分析非线性系统
- 9.01 状态空间的基本概念
- 9.02 状态空间表达式的建立
- 9.03 状态空间模型与传递函数
- 9.04 状态空间模型的线性变换
- 9.05 线性定常系统状态方程的解
- 9.06 离散系统的状态空间模型
- 9.07 李亚普若夫稳定性
- 9.08 线性定常系统的可控与可观测性
- 9.09 线性定常系统的状态反馈
- 9.10 极点配置
- 9.11 状态观测器
- 9.12 系统的设计与应用