《自动控制理论课程设计》课程教学大纲
课程编号: 1110162
课程名称：《自动控制理论》课程设计
英文名称：Course Project of Automatic Control Principles 课程类型: 实践环节
总 学 时： 一周 讲课学时：2 实验学时：一周 学 分：1
适用对象: 自动化专业 先修课程：《自动控制理论A》
一、课程性质、目的和任务
本课程为《自动控制理论》的课程设计，是课堂的深化。
课程的目的是使MATLAB成为学生的基本技能，熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决《自动控制理论A》中的复杂和工程实际问题。
课程设计的任务：
作为自动化专业的学生很有必要学会应用这一强大的工具，并掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。
二、教学基本要求
通过此次计算机辅助设计，学生应达到以下的基本要求 1、能用MATLAB软件分析复杂和实际的控制系统。
2、能用MATLAB软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。
3、能灵活应用MATLAB的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。
三、教学内容及要求
1、 前期基础知识，主要包括MATLAB系统要素，MATLAB语言的变量与语句，MATLAB
的矩阵和矩阵元素，数值输入与输出格式，MATLAB系统工作空间信息，以及MATLAB的在线帮助功能等。
2、 控制系统模型，主要包括模型建立、模型变换、模型简化，Laplace变换等等。 3、 控制系统的时域分析，主要包括系统的各种响应、性能指标的获取、零极点对系统性能的
影响、高阶系统的近似研究，控制系统的稳定性分析，控制系统的稳态误差的求取。 4、 控制系统的根轨迹分析，主要包括多回路系统的根轨迹、零度根轨迹、纯迟延系统根轨迹
和控制系统的根轨迹分析。
5、 控制系统的频域分析，主要包括系统Bode图、Nyquist图、稳定性判据和系统的频域响应。 6、 控制系统的校正，主要包括根轨迹法超前校正、根轨迹法滞后校正，频域法超前校正、频
域法滞后校正以及校正前后的性能分析。
7、离散控制系统，主要包括离散控制系统的数学模型、z变换、各种响应、根轨迹分析、离
散的系统Bode图、离散的Nyquist图。
四、实践环节
上机用MATLAB编程解题，从教材或参考书中选题，控制系统模型、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹分析法、控制系统的频域分析法和离散控制系统每章选择两道理论分析题，每章选择一道实际控制系统进行分析研究并得出结论。第六章校正选四道，其中根轨迹超前校正一道、滞后校正一道，频域法超前校正一道、滞后校正一道。并针对上机情况打印程序和结论以及实验报告。
五、课外习题及课程讨论
留出附加的课外习题，辅导学生进行更深层次的研究，对工程上的实际控制系统进行分析和研究，并组织学生提问和讨论，能加深对课堂上所讲内容理解，和更深入的研究。
六、教学方法与手段
先讲解MATLAB的相关基础知识，再讲解控制系统的数学模型、控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统的校正和离散控制系统的MATLAB相关命令和解题方法，帮学生作好从《自动控制理论》到MATLAB设计分析的过渡。深入浅出，循序渐进，理论联系实际，注重启发性，利用MATLAB软件研究解决一些实际工程问题。上机的同时随时随地辅导，提倡学生发现新问题，新的解决方法。
七、各教学环节学时分配 合计 讲课 习题课 讨论课 实验 其他 合计 2 一周 八、考核方式
提交实验报告并组织答辩。
九、推荐教材和教学参考书
教 材：《自动控制原理》，于希宁、刘红军编著，中国电力出版社，2001年。
参考书：《基于MATLAB的系统分析与设计—控制系统》，楼顺天、于卫编著，西安电子科技大学出版社，1999年。
《Matlab工具箱应用指南—控制工程篇》，徐昕、李涛、伯晓晨等编著，电子工业出版社，2000年。 《反馈控制系统设计与分析—MATLAB语言应用》，薛定宇 著，清华大学出版社，2000年。
大纲制订人：刘鑫屏 大纲审定人：于希宁 孙建平 大纲校核人：孙海蓉 制订日期：2008年2月