个人介绍
自动控制原理(系统及应用) 潘湘高等
提供学校: 湖南文理学院
院系: 电气与信息工程学院
专业大类: 电气信息类
专业: 自动化、建智等工科各专业
课程编号: 16141012
学分: 3
课时: 64
课程介绍
    本课程是为电气信息类各专业开设的一门重要必修专业基础理论课,也是其它工科专业的一门重要的选修专业基础课。通过教学与实验使学生初步掌握自动控制的基本概念、基本理论和基本分析、计算方法,为有关专业课的学习提供必要的理论基础,也为今后从事自动化技术工作打下一定的基础。
    自动化技术广泛应用于各行各业中,它不仅把人从繁重的体力劳动,以及恶劣、危险的工作环境中解放出来,而且极地提高劳动生产率。自动化技术的基础是控制科学。自动控制作为解放人类生产力的至关重要的手段,已经渗透到人类社会的各个领域。而自动化控制原理这门课程研究就是自动控制系统普通的运动规律,以及通用的控制方法。“自动控制原理”课程涵盖了控制科学全部的早期理论研究成果。从瓦特关于蒸汽机的离心调速器的发明、麦克斯韦的论文《论调节器》、到布莱克发明的负反馈放大器、奈奎斯特的频域稳定性分析法,以及Bode的对数特性,这些都构成了以传递函数和频率特性为基础的经典控制理论的核心内容。因此,“自动控制原理”作为控制科学后续发展的各分支理论的基础,不仅是自动化专业的重要专业核心课程,还是所有电类、机械类、能源动力类、化工类与自动化相关的各专业的基础课程。“自动控制原理”课程涉及控制系统的普遍运行规律和通用的控制方法、分析系统稳定性、瞬态性能、稳定性能的时域法、根轨迹法和频域分析法,以及使系统性能满足期望的性能指标的控制器的设计方法。“自动控制原理”的MOOC课程给出了经典控制理论的基本内容,学习时应注意对基本概念的理解。
教师团队

潘湘高 教授

单位:湖南文理学院

部门:电气与与信息工程院

李建奇 教授

单位:湖南文理学院

部门:电气与信息工程学院

职位:院长

蔡明山 教授

单位:湖南文理学院

部门:电气与信息工程学院

杨民生 副教授/博士

单位:湖南文理学院

部门:电气与与信息工程院

职位:教学副院长

朱明旱 副教授

单位:湖南文理学院

部门:电气与与信息工程院

肖运昌 讲师

单位:湖南文理学院

部门:电气与与信息工程院

敖章洪 讲师

单位:湖南文理学院

部门:电气与与信息工程院

成天乐 助教

单位:湖南文理学院

部门:电气与与信息工程院

教学方法


本课程参考学时为64学时,其中理论教学及讨论学时54,实验学时10。理论课教学方法采用课堂讲授和网络在线MOOC学习及讨论相结合的方法,可适量讲解一些例题并进行一些课堂练习和讨论,应注意引导性和启发性。因课时压缩,内容多,可留部分内容由学生通过在线MOOC学习,课堂教学应尽量多采现代信息技术和用多媒体教学以确保教学任务的完成和确保教学质量。

实践教学要精讲多练。每个实验只讲基本原理与注意事项,由学生自己动手完成实验接线、实验操作、实验测试与结果分析,实验成绩考核主要根据学生实验过程和实验成果及实验报告册评定。

由于本课程采用网络在线MOOC课学习和课堂讲授练习讨论的线上线下相结合的教学新方法,课程考核形式为考试,但考核成绩比例由以往期考成绩占70%,平时成绩占30%改变为期考成绩占70%~51%,平时成绩占30%~49%,具体比例根据改革实际情况进行动态调整,平时成绩根据平时考勤、在线视频阅读、作业练习/测验、讨论等由MOOC课系统自动计算统计成绩部分和及实验、其它考核情况成绩评定,即大幅提高平时成绩的比重并实现客观精细化管理,改变过去主要由期考一考定终身的缺点。

教学条件

(一)实验仪器设备、主要技术指标及配置要求

仪器设备名称

主要技术指标(或型号规格)

配套数

备 注

台式电脑

标准配置

50

 

自动控制系统模拟实验箱

能做自动控制系统一般实验

26

 

超低频信号发生器

最低频率0.1HZ

26

 

超低频长余辉示波器

最低频率0.1HZ

26

 

数字万用表

一般

26

 

 

(二)实验项目一览表

实验名称

实验

要求

实验

类型

实验

时数

每组

人数

实验室

1

典型环节的模拟研究

主要研究比例、积分、惯性环节和振荡环节的阶跃响应。

必做

综合

2

2

控制技术实验室

 

2

二阶系统阶跃响应

主要研究二阶系统阶跃响应稳定性和系统结构参数的关系

必做

综合

2

2

 

3

控制系统的稳定性分析

主要研究系统阶跃响应稳定性和系统结构参数的关系

必做

验证

2

2

 

4

系统校正

主要研究滞后、超前、滞后-超前校正装置的校正作用和效果

必做

设计

2

2

 

5

线性系统的能控性与能观性研究

主要研究系统状态的能控性和能观性。

必做

设计

2

2

 

 

教学效果

针对自动控制理论课程信息量大、综合性、实践性强的特点,我们采取走出去,引进来的教学方法,充分运用现代教育信息技术和多媒体教学等手段,取得了较好的教学效果。近五届自动化本科生该门课程平均成绩达73分以上。在近五年该团队的任课教师中,学生评教测评活动平均达到了92分以上。

在近五年的建设期间,我们在夯实理论知识的前提下,突出实践教学,强化学生的动手能力、创新意识的培养,有20名学生在李建奇、朱明旱等老师的指导下,参加了多届全国大学生电子设计大赛,利用单片机、DSP制作了参赛作品,获得省级一等奖、二等三等奖很多项;有很名学生参与多项教师科研,学生在校期间公开发表论文多篇,学生获得专利多项。我们电气信息学院每届有10多名学生考上研究生,有的考上了中科院,中南大学,湖南大学等重点高校。

学院督导组成员李晓峰教授对我们从事的自动控制理论教学给与了如此的评价:该课程是一门理论性、实践性和专业性很强的课程,电气信息工程学院在这门课程上采取了较好的教学方法并较好地结合了多种现代教学信息技术教学手段,对学生实施理论联系实际的方法教学,取得了很好的可喜的教学效果。

湖南大学彭楚武教授这样认为:湖南文理学院的《自动控制理论》课程教学有自己的特点,实践环节扎实到位,建设成果显著,教学效果明显,有自己一定的特色。

参考教材

[1] 夏德钤, 翁贻方,《自动控制理论》(4),机械工业出版社,20141月。

[2] 朱宁主编,《自动控制理论》(1),清华大学出版社,20149月。

[3] 王建辉顾树生,《自动控制原理》(第2版),清华大学出版社;  20144月。

[4] 宋乐鹏主编,《自动控制原理》(1),清华大学出版社,20128月。

[5] 梅晓榕主编,《自动控制原理》(3) ,科学出版社,20138月。

[6] []Katsuhiko Ogata著,卢伯英,于海勋等译,《现代控制工程》(3),电子工业出版社,2000年。

[7] 王划一主编,《自动控制原理》(1),国防工业出版社,2002年。

[8] 赵文峰主编,《MATLAB控制系统设计与仿真》(1),西安电子科技大学出版,2002年。

[9] 黄文梅,杨勇,熊桂林,《系统分析与仿真——MATLAB语言及应用》(1),国防科技大学出版社,1999年。

新教学大纲

《自动控制原理》教学大纲

                               

课程编号:                  16141012开课学期:学年学期
适用专业:自动化专业    时:54+10
编写教师:潘湘高    分:3
    核:曹玲玲

                             


                          
 第一部分    

一、课程的性质和作用

  本课程是为自动化专业开设的一门专业基础理论课,是该专业的一门重要的专业基础必修课。通过教学与实验使学生初步掌握自动控制的基本概念、基本理论和基本分析、计算方法,为有关专业课的学习提供必要的理论基础,也为今后从事自动化技术工作打下一定的基础。

二、课程的任务与基本要求

  1.掌握三种基本控制方式:按给定值操纵,按偏差调节与按干扰补偿;掌握闭式负反馈控制;熟悉恒值系统的镇定过程与随动系统的跟踪过程;能由系统原理图画出功能方框图并判别控制方式。

  2.掌握传递函数概念;掌握动态结构图与信号流图的化简;熟悉梅逊公式的运用。

  3.掌握线性连续系统的三大工程分析方法:时域分析法、根轨迹法与频域分析法;理解典型化的意义,掌握稳定概念与判据:代数判据、劳斯判据、奈奎斯特判据与对数频率判据;熟悉稳定性、平稳性、快速性与稳态误差的计算;熟悉根轨迹绘制与对数频率特性曲线的绘制;掌握主导极点与偶极子概念;掌握三频段分析方法;了解零度根轨迹。

  4.掌握线性系统校正的基本方法:串联(超前,滞后,PID)校正,反馈校正与前馈校正;掌握校正设计的对数频率法。

  5.掌握非线性不可叠加性;掌握相平面法与描述函数法,熟悉稳定性与自振的分析,计算。

6.熟悉离散控制系统的基本要领、掌握采样定理、离散信号的恢复、掌握离散系统的数学模型、熟悉离散系统的分析设计方法。

三、教学方法与建议

本课程参考学时为64学时,其中理论教学及讨论学时54,实验学时10。理论课教学方法采用课堂讲授和网络在线MOOC学习及讨论相结合的方法,可适量讲解一些例题并进行一些课堂练习和讨论,应注意引导性和启发性。因课时压缩,内容多,可留部分内容由学生通过在线MOOC学习,课堂教学应尽量多采现代信息技术和用多媒体教学以确保教学任务的完成和确保教学质量。

实践教学要精讲多练。每个实验只讲基本原理与注意事项,由学生自己动手完成实验接线、实验操作、实验测试与结果分析,实验成绩考核主要根据学生实验过程和实验成果及实验报告册评定。

四、本课程与其它课程的关系

电类专业的学生在学完工程数学、电路理论、模拟/数字电子技术、电机与拖动、线性代数等课程后即可学习本课程,为今后学习专业课程打下坚实的理论基础。

 

 

 

 

第二部分    

一、基本内容与学时分配

(一)、自动控制的一般概念…………………………………………………4学时)

教学内容要点:

(1)  绪论;

2)自动控制的基本原理与方式;

3)自动控制系统示例;

4)自动控制系统的分类;

5)对自动控制系统的基本要求,研究方法。

(二)、控制系统的数学模型…………………………………………………10学时)

教学内容要点:

1)控制系统的时域数学模型;

2)控制系统的复域数学模型;

3)控制系统的结构图化简与信号流图方法。

 (三)、线性系统的时域分析法……………………………………………8学时)

教学内容要点:

1)线性系统时间响应的性能指标;

2)一阶系统的时域分析;

3)二阶系统的时域分析;

4)高阶系统的时域分析;

5)线性系统的稳定分析;

6)线性系统的稳态误差计算。

(四)、线性系统的根轨迹法…………………………………………………4学时)

教学内容要点:

1)根轨迹方法;

2)根轨迹绘制的基本法则;

3)广义根轨迹;

4)系统性能的分析与估算。

(五)、线性系统的频域分析法………………………………………………10学时)

教学内容要点:

1)频率特性的基本概念;

2)典型环节和开环系统的频率特性;

3)奈奎斯特稳定判据;

4)稳定裕度概念;

5)闭环频率特性;

6)系统时域指标估算;

7)传递函数的实验确定法(简介)。

(六)、线性系统的校正方法…………………………………………………6学时)

教学内容要点:

1)系统的设计与校正问题;

2)常用校正装置及其特性;

3)串联校正方法;

4)反馈校正方法;

5)复合校正方法(简介)。

(七)、非线性控制系统分析…………………………………………………4学时)

教学内容要点:

1)非线性控制系统及其特点;

2)常见非线性特性及其对系统运动的影响;

3)相平面法及应用;

4)描述函数法及应用。

(八)、离散控制系统……………………………………………………………8学时)

教学内容要点:

1)离散控制系统的基本概念

2)采样定理,离散信号的恢复

3)离散系统的数学模型

4)离散系统的分析设计方法(简介)

 

二、课程实验

(一)实验仪器设备、主要技术指标及配置要求

                               

 

仪器设备名称

 
 

主要技术指标(或型号规格)

 
 

配套数

 
 

 
 

台式电脑

 
 

标准配置

 
 

50

 

 

自动控制系统模拟实验箱

 
 

能做自动控制系统一般实验

 
 

26

 

 

数字万用表

 
 

一般

 
 

26

 

 

(二)实验项目一览表

                                                                                                   

 

 

 
 

实验名称

 
 

 
 

实验

 

要求

 
 

实验

 

类型

 
 

实验

 

时数

 
 

每组

 

人数

 
 

 

实验室

 

 
 

 

 
 

1

 
 

典型环节的模拟研究

 
 

主要研究比例、积分、惯性环节和振荡环节的阶跃响应。

 
 

必做

 
 

综合

 
 

2

 
 

2

 
 

控制技术实验室

 

 

2

 
 

二阶系统阶跃响应

 
 

主要研究二阶系统阶跃响应稳定性和系统结构参数的关系

 
 

必做

 
 

综合

 
 

2

 
 

2

 

 

3

 
 

控制系统的稳定性分析

 
 

主要研究系统阶跃响应稳定性和系统结构参数的关系

 
 

必做

 
 

验证

 
 

2

 
 

2

 

 

4

 
 

系统校正

 
 

主要研究滞后、超前、滞后-超前校正装置的校正作用和效果

 
 

必做

 
 

设计

 
 

2

 
 

2

 

 

5

 
 

线性系统的能控性与能观性研究

 
 

主要研究系统状态的能控性和能观性。

 
 

必做

 
 

设计

 
 

2

 
 

2

 

(三)综合性、设计性、研究创新性实验介绍

实验一:典型环节的模拟研究(综合性)

1.实验目的

学习掌握比例、积分、惯性环节和振荡环节的阶跃响应的差别和各自的特点,研究这些环节的参数对阶跃响应性能的影响。

2.实验内容与基本要求

综合利用控制系统模拟实验和MATLAB仿真实验的方法分别测量比例、积分、惯性环节和振荡环节在不同参数时的阶跃响应曲线并记录实验波形及性能指标结果,对在不同参数时的阶跃响应曲线进行对比分析,研究参数对阶跃响应性能指标的影响。

3.主要仪器设备材料

台式电脑、自动控制系统模拟实验箱、超低频信号发生器、超低频长余辉示波器、数字万用表等。

实验二:二阶系统阶跃响应(综合性)

1.实验目的

学习掌握二阶系统阶跃响应稳定性和系统结构参数的关系,研究二阶系统参数对系统阶跃响应稳定性及其它各种性能指标的影响。

2.实验内容与基本要求

综合利用控制系统模拟实验和MATLAB仿真实验的方法分别测量二阶系统在不同参数时的阶跃响应曲线并记录实验波形及性能指标结果,对在不同参数时的阶跃响应曲线进行对比分析,研究参数对阶跃响应性能指标的影响。

3.主要仪器设备材料

台式电脑、自动控制系统模拟实验箱、超低频信号发生器、超低频长余辉示波器、数字万用表等。

实验四:系统校正(设计性)

1.实验目的

学习掌握滞后、超前、滞后-超前校正装置的校正作用和原理,研究这些校正装置参数对系统稳定性和对阶跃响应性能的影响。

2.实验内容与基本要求

综合利用控制系统模拟实验和MATLAB仿真实验的方法分别测量典型系统在滞后、超前、滞后-超前校正装置校正前后系统的阶跃响应曲线并记录实验波形及性能指标结果,对在校正前后的阶跃响应曲线进行对比分析,研究校正装置对系统阶跃响应性能指标的影响,要求能合理选用校正装置并能对校正装置的参数进行设计。

3.主要仪器设备材料

台式电脑、自动控制系统模拟实验箱、超低频信号发生器、超低频长余辉示波器、数字万用表等。

实验五:线性系统的能控性与能观性研究(设计性)

1.实验目的

学习掌握线性系统状态的能控性和能观性的判别方法了解能控性表示的是控制作用对能控系统的影响能力,了解能观性表示的是输出反映能观测系统状态的能力。

2.实验内容与基本要求

对两个给定的典型系统进行能控性和能观性判别,设计MATLAB仿真实验程序对给定系统进行阶跃响应实验并记录实验波形及性能指标结果,对两个系统的阶跃响应曲线进行对比分析得出结论,要求能对给定系统能控性、能观性判别和阶跃响应分析进行MATAB软件程序设计。

3.主要仪器设备材料

台式电脑(安装MATLAB软件)。

三、习题与作业

围绕各章的习题有针对性的练习23道习题,作业每10课时布置35道作业题。

四、课程考核形式与成绩评定

    由于本课程采用网络在线MOOC课学习和课堂讲授练习讨论的线上线下相结合的教学新方法,课程考核形式为考试,但考核成绩比例由以往期考成绩占70%,平时成绩占30%改变为期考成绩占70%~51%,平时成绩占30%~49%,具体比例根据改革实际情况进行动态调整,平时成绩根据平时考勤、在线视频阅读、作业练习/测验、讨论等由MOOC课系统自动计算统计成绩部分和及实验、其它考核情况成绩评定,即大幅提高平时成绩的比重并实现客观精细化管理,改变过去主要由期考一考定终身的缺点。

 

第三部分    

 

教学参考书

       [1]胡寿松主编,《自动控制原理》(6),科学出版社,20133月。

       [2]李益华主编,《自动控制原理》(2),湖南大学出版社,20109月。

       [3]夏德钤, 翁贻方主编,《自动控制理论》(4),机械工业出版社,20141月。

       [4]朱宁主编,《自动控制理论》(1),清华大学出版社,20149月。

       [5]王建辉,顾树生主编,《自动控制原理》(第2版),清华大学出版社; 20144月。

       [6]宋乐鹏主编,《自动控制原理》(1),清华大学出版社,20128月。

       [7]梅晓榕主编,《自动控制原理》(3) ,科学出版社,20138月。

       [8][]Katsuhiko Ogata著,卢伯英,于海勋等译,《现代控制工程》(3),电子工业出版社,2000年。

       [9]王划一主编,《自动控制原理》(1),国防工业出版社,2002年。

       [10]赵文峰主编,《MATLAB控制系统设计与仿真》(1),西安电子科技大学出版,2002年。

       [11]黄文梅,杨勇,熊桂林主编,《系统分析与仿真——MATLAB语言及应用》(1),国防科技大学出版社,1999年。

 

申报书

附件4

湖南省精品在线开放课程选题申报书

2018年)

课程名称:       自动控制原理(系统及应用)          

课程负责人:                      潘湘高                             

联系电话:                      15973644916                         

课程学校:                    湖南文理学院                        

课程类型:                      专业基础课                         

课程对象:               本科生、社会学习者                  

专业代码:                              0808                              

课程展示链接  https://mooc1-1.chaoxing.com/course/200747754.html   

计划开课平台:               超星网络课程平台                

填表日期:                        2018617                       

 

 

 

湖南省教育厅

一八年四月

 

 

1.专业代码指《普通高等学校本科专业目录(2012)》或《普通高等学校高等职业教育(专科)专业目录(2015年)》中的专业类代码,四位数字,没有对应学科专业的本科课程填写“0000”

2.课程类型为公共课、专业基础课、专业核心课、思想政治理论课、文化素质教育课、创新创业课。

3.课程对象为:本科生、社会学习者。

4.申报书请按每门课程单独装订成册,一式五份。


一、课程负责人情况

                                                                                                           

 

1-1

 

基本

 

信息

 
 

 

 
 

潘湘高

 
 

 

 
 

 
 

出生年月

 
 

1963.3

 
 

 

 
 

研究生

 
 

 

 
 

硕士

 
 

 

 
 

15973644916

 
 

专业技

 

术职务

 
 

教授

 
 

行 政

 

职 务

 

 

 

 

 

 

 
 

电气与信息工程学院

 
 

E-mail

 
 

914868682@qq.com

 
 

 

 
 

常德市洞庭大道西段170

 
 

 

 
 

415000

 
 

1-2

 

 

 

授课

 

情况

 
 

课程名称

 
 

课程类别

 
 

授课对象

 
 

周学时

 
 

听众数/

 
 

《自动控制理论》

 
 

核心专业基础课

 
 

大学本科

 
 

6

 
 

120

 
 

《运动控制系统》

 
 

核心专业课

 
 

大学本科

 
 

4

 
 

120

 
 

课程

 

负责人

 

教学

 

情况

 

(不超过

 

500)

 
 

(在承担学校教学任务、开展教学研究、近5年来获得教学奖励方面的情况等)

 

一、承担的实践性教学

 

带自动化专业自动控理论实验运控系统实验600多人;

 

指导2009级至2014级《控制系统课程设计》100多人;

 

指导2010级至2015级毕业设计,50多人。

 

二、主持和的教学研究课题

 

主持:湖南省教育厅2010-现在教学质量工程项目:省级精品课程《自动控制理论》建设。

 

主持:2017年湖南文理学院重点教改项目:应用转型下CDIO理念的控制类课程群优化研究——基于MATLAB的控制理论、系统分析与设计教学改革。

 

湖南文理学院教改项目:《运动控制系统》应用转型改革课程。

 

三、在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文

 

①  “MATLAB在控制系统时域分析中的应用,湖南文理学院学报,(自然科学版,2016年第3期,8387页。

 








二、课程团队情况

                                                                                                                                   

 

序号

 
 

姓名

 
 

单位

 
 

职称

 
 

职务

 
 

承担任务

 
 

1

 
 

潘湘高

 
 

文理学院电信院

 
 

教授

 

 

主持,课程整体设计

 
 

2

 
 

李建奇

 
 

文理学院电信院

 
 

教授

 
 

院长

 
 

领导协调

 
 

3

 
 

蔡明山

 
 

文理学院电信院

 
 

教授

 

 

教学研究,视频录制。

 
 

4

 
 

杨民生

 
 

文理学院电信院

 
 

副教授

 
 

副院长

 
 

课程建设,脚本撰写,

 

视频录制。

 
 

5

 
 

朱明旱

 
 

文理学院电信院

 
 

副教授

 

 

课程建设,脚本撰写,

 

视频录制。

 
 

6

 
 

肖运昌

 
 

文理学院电信院

 
 

讲师

 

 

课程建设,脚本撰写,

 

视频录制。

 
 

7

 
 

敖章洪

 
 

文理学院电信院

 
 

讲师

 

 

课程建设,脚本撰写,

 

视频录制。

 
 

8

 
 

成天乐

 
 

文理学院电信院

 
 

助教

 

 

网上运行,辅导

 
 

9

 





 

10

 





三、课程特色(不超过800字)

 

 

(本课程运用信息技术在课程体系、教学内容和教学方法等方面的改革情况)

 

针对自动控制理论课程信息量大、综合性、实践性强的特点,我们采取走出去,引进来的教学方法,充分运用现代教育信息技术和多媒体教学等手段,取得了较好的教学效果。近五届自动化本科生该门课程平均成绩达73分以上。在近五年该团队的任课教师中,学生评教测评活动平均达到了92分以上。

 

在近五年的建设期间,我们在夯实理论知识的前提下,突出实践教学,强化学生的动手能力、创新意识的培养,有20名学生在李建奇、朱明旱等老师的指导下,参加了多届全国大学生电子设计大赛,利用单片机、DSP制作了参赛作品,获得省级一等奖、二等三等奖很多项;有很名学生参与多项教师科研,学生在校期间公开发表论文多篇,学生获得专利多项。我们电气信息学院每届有10多名学生考上研究生,有的考上了中科院,中南大学,湖南大学等重点高校。

 

学院督导组成员李晓峰教授对我们从事的自动控制理论教学给与了如此的评价:该课程是一门理论性、实践性和专业性很强的课程,电气信息工程学院在这门课程上采取了较好的教学方法并较好地结合了多种现代教学信息技术教学手段,对学生实施理论联系实际的方法教学,取得了很好的可喜的教学效果。

 

湖南大学彭楚武教授这样认为:湖南文理学院的《自动控制理论》课程教学有自己的特点,实践环节扎实到位,建设成果显著,教学效果明显,有自己一定的特色。

 

1)课程体系的改革:本课程对传统《自动控制原理》课程体系进行了改革,整体设计时体现了自动控制原理与各种控制系统基础的衔接及应用性实践性强的特点,对原多门课程中教学内容前后交叉重复的部分进行重新整合,错误和模糊的部分通过深度溯源进行完善和扩充,形成相对独立但系统、完整的60多个知识点。

 

2)教学内容的改革:在课程体系改革的同时,对教学内容也进行了修改,不仅增加了内容的趣味性,也适当融入了几十年的教学经验及学习感悟,并根据MOOC视频的特点,将基础知识分解,使知识点碎片化,以剧本和任务项目等多种形式展现出来。 

 

3)教学方法的改革:努力采用线上输入、线下输出的翻转课堂教学方法,突破自控理论教学方法瓶颈,提高教学效率。

 

在课程组织上,采用基于慕课平台的翻转课堂教学形式。每节课的教学过程包括两个阶段:线上自学阶段、翻转课堂讨论阶段。在线上学习阶段,学习者按照教学进度安排,学生进行线上的核心知识点教学视频学习,通过课件学习自学知识点,阅读推荐材料,完成习题,参与论坛讨论,培养学习者自主学习能力。在翻转课堂讨论阶段,按照教学进度安排,教师组织线下的翻转课堂学习,包括测试、基于任务的个人和小组活动等,解决理论教学效率低的瓶颈和顽疾。 

 

4)教学形式的改革:作为国家应用转型高校的我校首批应用转型专业,学校重点专业自动化专业,率先积极利用信息技术拍摄授课视频,建立了网络课程超星慕课《自动控制原理(系统及应用)》https://mooc1-1.chaoxing.com/course/200747754.html,为我校工科十几个专业每届超过1000学生提供优质学习资源。授课老师可以在课余时间及时与学生互动,答疑。利用先进的网络信息技术,将授课、互动、答疑、作业、考试等教学形式融为一体。通过互联网这个大载体,以多终端的形式(网页,PC,手机端)推送,使《自动控制原理》走进网络,走上云端。

 

 

 

四、课程建设计划

 

 

(本课程建设及面向高校和社会开放学习服务计划,包括课程建设计划(须提供详细教学大纲目录)、面向高校的教学应用计划和面向社会开设期次、持续更新和提供教学服务设想等)

 

建设目标:

 

我们力争用一到两年的时间建设成省级精品在线开放课程,再用一到两年时间向国家级冲刺。我们将实现教育教学思想与时俱进,将课程体系和内容体系不断更新、完善,不断提高信息化,现代化教学水平,建设与课程教学内容相匹配的课程实验和控制系统课程设计课题,促进学生理论与实践相结合,培养其创新精神和解决实际问题的能力和工程应用能力。

 

建设思路:

 

以应用转型为导向,以工程应用能力和创新能力培养为目标,以自动控制系统,技术和应用为主线,以教学科研团队为支撑,以控制系统组成为纽带,打破传统课程理论体系课程之间的壁垒,将控制系统涉及的专业基础课,专业技术课和专业课的知识点进行优化重组,建设成一门以突出应用,淡化理论基础的综合性自动化专业课程。即建设成一门主要适用于二本,职业技术学院的学生以及,工程技术人员在校学习和终身学习的省级精品在线开放课程《自动控制原理(系统及应用)》,并向国家级冲刺。

 

建设步骤:
     
1)建设一流教师队伍。加大对三十六岁以下的综合素质好、教学水平高的具有硕士学位以上的教师的培养力度,组成一支高学历、高职称为主,有层次、有梯度的稳定的师资队伍。
     
2)加强立体化教材建设与多媒体课件建设。邀请专家、教授就有关教材、课件、电子讲义、实验教材进行研讨,不断吸收最新技术,将自动化专业的多门课程进行知识点的优化重组,争取能主编《自动控制原理(系统及应用)》教材;通过实践不断改进、完善多媒体课件,使得课程、课件、电子讲义、实验项目和内容保持与学科同步发展。
     
3)建立完善网络课程。充分吸收最新教育、教学改革成果,不断革新教学方法和教学手段,先建立完善SPOC课程,在我校本部《自动控制原理》教学课程班级应用,在此基础上进行MOOC制作。

 

4)继续完善网络课程MOOC《自动控制原理(系统及应用)》课建设,使其更具客观性、实用性和操作性并上网对社会开放。

 

5)对本校本院主修《自动控制原理》各专业每年下学期按单学期(SPOC)开课,时间13周,每周6课时。

 

6对本校辅修《自动控制原理》各专业及社会学习者每年上、下学期都按单学期(MOOC)开课,时间13周,每周6课时,至少开放服务五年以上。

 

 

 

7课程建设教学大纲目录

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           
   

章节

   
   

教学内容

   
   

参考学时

   
   

学时分配

   
   

教学主要知识点(重点)

   
   

讲课

   

(含研讨)

   
   

实践

   
   

第一章

   
   

自动控制的一般概念

   
   

4

   
   

4

   
   

/

   
   

绪论,系统组成,原理,分类,研究方法。

   
   

第二章

   
   

控制系统的数学模型

   
   

10

   
   

10

   
   

/

   
   

微分方程,传递函数,结构图,信号流图,梅逊公式。

   
   

第三章

   
   

线性系统的时域分析法

   
   

8

   
   

8

   
   

/

   
   

时域指标,一阶、二阶、高阶系统分析,稳定性,稳态误差,MALAB辅助分析。

   
   

第四章

   
   

线性系统的根轨迹法

   
   

4

   
   

4

   
   

/

   
   

根轨迹法,绘制法则,广义根轨迹,MALAB辅助分析。

   
   

第五章

   
   

线性系统的频域分析法

   
   

10

   
   

10

   
   

/

   
   

频率特性,典型环节和开环频率特性,稳定判据,相对稳定性,MALAB辅助分析

   
   

第六章

   
   

线性系统的校正方法

   
   

6

   
   

6

   
   

/

   
   

校正装置,串联校正,反馈校正,复合复合校正,MALAB辅助分析设计。

   
   

第七章

   
   

非线性控制系统分析

   
   

4

   
   

4

   
   

/

   
   

非线性系统及其特点,常见非线性,相平面法,描述函数法,MALAB辅助分析。

   
   

第八章

   
   

离散控制系统

   
   

8

   
   

8

   
   

/

   
   

离散系统,采样定理,信号的恢复,数学模型(差分方程,脉冲传递函数),MALAB辅助分析与设计。

   
   

实验一

   
   

典型环节的模拟研究

   
   

2

   
   

/

   
   

2

   
   

主要研究比例、积分、惯性环节和振荡环节的阶跃响应。

   
   

实验二

   
   

二阶系统阶跃响应

   
   

2

   
   

/

   
   

2

   
   

主要研究二阶系统阶跃响应稳定性和系统结构参数的关系。

   
   

实验三

   
   

控制系统的稳定性分析

   
   

2

   
   

/

   
   

2

   
   

主要研究系统阶跃响应稳定性和系统结构参数的关系

   
   

实验四

   
   

系统校正

   
   

2

   
   

/

   
   

2

   
   

主要研究滞后、超前、滞后-超前校正装置的校正作用和效果。

   
   

实验五

   
   

线性系统的能控性与能观性研究

   
   

2

   
   

/

   
   

2

   
   

主要研究系统状态的能控性和能观性。

   
   

合计

   
   

64

   
   

54

   
   

10

   

 

 

 

 

 

 

 

五、技术支持

                                                                                                                                                                                                     

 

5-1

 

技术

 

负责

 

人情

 

 
 

 

 
 

朱庆磊

 
 

 

 
 

 
 

出生年月

 
 

1986.1.4

 
 

 

 
 

本科

 
 

 

 
 

学士

 
 

 

 
 

15172518230

 
 

专业技

 

术职务

 
 

销售工程师

 
 

 

 
 

市场经理

 
 

 

 

 

单 位

 
 

超星集团湖南分公司

 
 

E-mail

 
 

zhuqinglei@chaoxing,com

 
 

 

 
 

湖南省长沙市开福区万达广场

 

c327

 
 

  

 
 

410000

 
 

主要工作经历

 
 

2017.10至今,超星集团湖南分公司,市场经理

 
 

5-2 技术支持队伍(包括脚本设计、摄像、编辑制作、英文字幕等)

 
 

姓名

 
 

年龄

 
 

单位(部门)

 
 

学科

 
 

分工

 
 

熊英

 
 

36

 
 

湖南文理学院现代教学技术中心

 
 

自动化

 
 

微格教室录像

 
 

朱明旱

 
 

44

 
 

湖南文理学院电气与信息工程学院

 
 

自动化

 
 

视频课件加工

 
 

肖运昌

 
 

38

 
 

湖南文理学院电气与信息工程学院

 
 

自动化

 
 

视频课件加工

 
 

敖章洪

 
 

41

 
 

湖南文理学院电气与信息工程学院

 
 

自动化

 
 

视频课件加工

 
 

成天乐

 
 

35

 
 

湖南文理学院电气与信息工程学院

 
 

自动化

 
 

视频课件加工

 
 

(外聘人员)

 

 

湖南文理学院合作网络公司(超星)

 
 

MOOC团队

 
 

MOOC课制作

 
 

叶竞博

 
 

27

 
 

超星集团湖南分公司

 

慕课编辑部

 
 

广播电视编导与影视戏剧文学

 
 

课程统筹

 
 

蓝斐

 
 

26

 
 

超星集团湖南分公司

 

慕课编辑部

 
 

汉语言文学

 
 

课程总编

 
 

马超

 
 

29

 
 

超星集团湖南分公司

 

慕课编辑部

 
 

动画

 
 

后期制作

 
 

钟事为

 
 

22

 
 

超星集团湖南分公司

 

慕课编辑部

 
 

教育技术

 
 

平台技术支持

 
 

5-3技术条件

 

(学校拍摄视频场地及设备、后期制作设备等,以及以往视频课程制作经历。如果委托其他公司拍摄制作请填写其有关情况)

 
 

 

 

湖南文理学院有电视台,有现代教育技术中心,有微格教室,有与超星合作的雅泛网络平台和移动学习平台学习通,拍摄视频场地及设备、后期制作等设备齐全,技术力量雄厚,有以往视频课程制作经历和经验。本项目已有《自动控制理论》省级精品课程基础,本团队成员就主要是原省级精品课程团队主要成员,都参加了MOOC课制作技术培训学习,已经掌握了网络平台” MOOC课制作技术,申报人在泛雅网络平台已经制初步作了《自动控制理论》,《运动控制系统》等多门SPOC课程。

 

制作团队:超星集团湖南分公司

 

超星公司提供专业的课程制作服务,1000人的慕课编辑团队,300台高清摄像机,分布在全国各地的40个慕课编辑部,可以协助学校制作国际一流水准的慕课课程。其名下泛雅平台支持本课程MOOC形式及精品课程的建设,实现了教学互动、资源管理、教学成果展示、教学管理评估等活动运行。

 

(一)课程拍摄情况

 

拍摄硬件设备:

 

佳能5D、索尼Fs-5Z5C高清摄像机,摄像机分辨率达到1080P,满足1440×1080的要求。

 

拍摄形式:

 

实景拍摄与虚拟场景拍摄相结合

 

拍摄机位:

 

1.虚拟场景拍摄使用2机位拍摄

 

2.实景拍摄使用3机位拍摄

 

 

 

(二)后期制作情况

 

知识点视频制作精良,使用专业软件Adobe After EffectsAdobe Premiere进行后期制作,输出高清质量的视频软件。根据课程特点进行虚拟场景设计与制作,提出课程特色。

 

视频压缩采用H.264(MPEG-4 Part10profile=main, level=3.0)编码方式,码流率256Kbps以上,帧率不低于25fps,分辨率不低于720×5764:3)或1024×57616:9),成片格式为采用MP4格式。

 

 

(三)课程制作经历

 

超星集团湖南分公司共计制作百余门慕课课程,相关技术案例如湖南大学《国际金融》《标准与我们的生活》《广告创意学》《科举与中国文化》《经济生活与数学》、中南大学《大学化学》和《食物营养与食品安全》、湖南农业大学《中国茶道》等国家精品在线开放课程,课程拍摄形式多样化、视频呈现丰富化、重难点内容具象化。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 











 

六、建设措施(学校的支持政策与措施)

 

 

我们学校对此高度重视,成立了专门工作组,制定了学校MOOC整体建设规划(每年建设20左右校级课程,5门省级精品在线开放课程),并给予校级立项3万以上,省级立项5万以上的建设经费支持。课程教学视频录像及MOOC后期技术加工制作可由与我校合作的超星网络平台专业技术团队和我们课程团队共同完成,(合作单位服务费由学校另行支付)。学校将在人才物多方面给予大力支持和扶助。

 

 

七、学校推荐意见

 

 

 

 

本校已按照推荐要求组织相关机构对申报课程的团队成员情况进行了审查,对课程有关信息及课程负责人填报的内容进行了核实。经评审评价,现择优申报。

 

本课程如果被作为省级精品在线开放课程选题立项建设,学校承诺将监督和保障该课程按照建设计划、依照课程要求加强建设,并对课程政治导向进行严格把关审查,确保课程正确的政治方向、价值取向,确保课程高质量按期上线。

 

 

 

学  校(公章)

 

主管校长(签字)

 

     

 

 




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