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控制理论基础教学大纲

课程编号：050131       开课九游会J9：九游会娱乐控制科学与工程系系

课程类别：专业必修课       适用专业：自动化等

课内总学时：63       学分：7

实验学时：8       课内上机学时🥑：0

先修课程：线性代数📛😨、复变函数与积分变换、电路分析基础、控制工程基础

执笔：付冬梅       审阅：刘冀伟

 一🧀、课程教学目的

      与〈控制工程基础〉相呼应对控制方法和理论进行深入的介绍

 二、课程教学基本要求

 1．课程重点：

      频率特性🙍🏿‍♀️、系统的定性描述、系统校正的方法。

 2．课程难点：

      频率特性、系统的定性描述🍙、系统校正的方法✡︎。

 3．能力培养要求：

     控制系统的设计和综合。

三、课程教学内容与学时

课堂教学（55学时）

古典控制理论提高篇（26）

  (1)频率特性法

  (2)频率特性的概念

  (3)极坐标图绘制

  (4)BODE图的绘制

  (5)奈氏判据

  (6)稳定裕量与时域性能指标

  (7)闭环频域特性

  (8)离散系统

  (9)采样及其概念

  (10)Z变换与脉冲传函

  (11)差分方程的解

  (12)稳定性分析

  (13)Z平面的频率方法与根轨迹方法

现代控制理论基础篇（14学时）

1)能控能观:

  (14)能控对偶原理

  (15)能控能观标准型

  (16)系统的结构分解

  (17)系统实现

2)稳定性

  (18)控制系统李雅浦诺夫稳定性

  (19)李亚普诺夫稳定性理论及其应用

控制理论应用篇（15）

  (20)基于频率特性的系统校正（5）

  (21)基于状态空间的系统校正（6）

  (22)控制系统的灵敏度分析（4）

实验教学（8学时）

实验一🔜：频率特性的绘制及频率法校正实验（2学时）

  (1)绘制典型环节的Bode图👷🏿；

  (2)绘制一般系统的Bode图并求出该系统的相位稳定裕量和幅值稳定裕量；

  (3)设计引前校正环节并绘制Bode图；

  (4)设计滞后校正环节并绘制Bode图。

实验二：PID调节器的设计与分析（选做，2学时）

  (5)了解P、PI👩🏼‍🍳、PID三种工业常用调节器调节规律；

  (6)别设计P、PI、PID调节器，并通过Bode单位阶跃响应曲线和图分析其

效果和作用🧰◀️。

实验三：离散系统的分析与综合（2学时）

  (7)通过本实验深刻理解采样时间对离散系统稳定性的影响⬜️；

  (8)通过本实验理解零阶和一阶保持器对离散系统稳定性的影响🧜🏽‍♂️🎅🏻；

  (9)通过本实验理解离散系统参数对系统稳定性的影响🙍🏽；

  (10)通过本实验理解离散系统与对应连续系统的稳态误差的差别受采样时间、保持器类型、

输入信号等的影响；

  (11)通过本实验理解离散系统与对应连续系统的时域响应受采样时间、保持器类型、输入信号等的影响💁🤵🏻；

实验四: 现代控制理论基础的综合实验 （2学时）

    通过本实验🦓，使学生利用先前学习的matlab语言和Simulink仿真环境实现系统的极点配置，并分析被控系统在极点配置前后的响应特性👨🏽‍🌾，从仿真的角度进一步认识极点配置对控制系统的重要性❣️。

四、参考书

  1. 李友善编，《自动控制原理》，国防工业出版社，2005年，第三版

  2.Katsuhiko Ogata编，卢伯英译，《现代控制工程》，电子工业出版社，2003年，第四版

  3. 董景新等编，《控制工程基础》，清华大学出版社👨‍🦼，2003年，第二版

  4. 刘豹编🦴，《现代控制理论》🪩，机械工业出版社💆🏻‍♀️，1999年，第二版