个人介绍
自动控制原理

主讲教师:王小霞

教师团队:共9

  • 宗晓萍
  • 王霞
  • 姜萍
  • 李彩霞
  • 田华
  • 肖金壮
  • 赵瑞
  • 孟丽
  • 田静
学校: 河北大学
开课院系: 电子信息工程学院
专业大类: 工程技术
开课专业: 自动化、电气工程及其自动化等
课程英文名称: Automatic control theory
课程编号: 131121
学分: 6
课时: 64
想知道如何控制巡航导弹精确命中千里之外的目标、无人化智能工厂如何控制机床实现精密加工吗?“自动控制原理”将告诉你如何使系统实现自动控制,达到预定目标。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。一旦你掌握了这些方法,“系统”将在你的“控制”之中。
本课程主要讲解经典控制理论的主要内容,包括系统建模、系统分析、系统综合与设计。同时,为了建立理论与工程应用之间的桥梁,提供了系统仿真和工程案例部分。课程共68学时,4学分。为了方便不同专业和不同学校的课程安排,在第9-13章,提供了现代控制理论的视频课件,该部分不作为课程考核的相关内容。
教师团队

宗晓萍

职称:教授

单位:河北大学

部门:教务处

职位:副处长

王霞

职称:副教授

单位:河北大学

部门:电子信息工程学院

姜萍

职称:副教授

单位:河北大学

部门:电子信息工程学院

李彩霞

职称:副教授

单位:河北大学

部门:电子信息工程学院

职位:教师

田华

职称:高级实验师

单位:河北大学

部门:电子信息工程学院

肖金壮

职称:副教授

单位:河北大学

部门:电子信息工程学院

赵瑞

职称:实验师

单位:河北大学

部门:电子信息工程学院

孟丽

职称:助教

单位:河北大学

部门:电子信息工程学院

职位:1987年

田静

职称:助理实验师

单位:河北大学

部门:电子信息工程学院

课程目标

建立控制的基本思想,明确控制系统的设计目标,掌握系统建模、分析与设计的基本方法。使学生:

  • 掌握信息获取和处理的基本原理和应用的一般方法;

  • 熟悉反馈控制系统的基本组成、基本性能指标和分析方法;

  • 熟悉控制系统的建模方法;

  • 掌握自动控制系统的常用设计方法,并能够对设计结果进行分析;

  • 了解自动化领域相关的环境保护和可持续发展方面的方针、政策、法律和法规;

  • 理解自动化技术的局限性及其负面影响,正确认识其对客观世界的影响。

主要知识点

1.概论

  • 控制的基本概念

  • 单闭环控制系统构成

  • 控制系统的基本要求

2.数学模型的建立

  • 微分方程

  • 传递函数

  • 框图及其化简

  • 信号流图

3.时域分析

  • 系统的稳定性及其分析(稳定性的基本概念,稳定性的判定方法)

  • 系统的动态性能(一阶、二阶系统的性能分析,高阶系统的降阶)

  • 系统的稳态误差

  • 系统的校正(串联校正(P,I,PI,PD,PID控制器)局部反馈校正)

4.系统的根轨迹分析方法

  • 根轨迹的基本概念

  • 根轨迹动态性能和静态性能的关系

  • 根轨迹的绘制方法

  • 基于根轨迹的系统校正

5.系统的频域分析方法

  • 频率分析法的基本思想

  • 频率特性图的绘制

  • 基于频率特性图的系统性能分析

  • 基于频率特性图的系统设计

  • 时域校正

6.系统校正方法

  • 时域校正

  • 根轨迹校正

  • 频域校正

7.离散控制系统

  • 基本概念

  • 离散控制系统的数学模型

  • 离散控制系统稳定性重要条件及判定方法

  • 离散控制系统的动态、静态性能

  • 离散系统的校正

8.扩展教学资源-系统仿真和工程案例

为了方便不同学校课程教学安排,该课程增加量9-13章为现代控制理论,包括:状态空间表达式、状态空间表达式的疾厄、系统的能控性和能观性、系统的稳定性与Lyapunov方法、线性定常系统的综合。

教学难点

系统的稳定性概念的实际意义。

由频率特性图分析实际系统性能。

各种分析方法与设计方法的综合应用。

参考教材
  1. 《自动控制原理》,宗晓萍、王霞、姜萍、李彩霞,中国计量出版社,2007(教材)

  2. 《自动控制原理与设计》,Gene F. Franklin等,电子工业出版社,2014

  3. 《自动控制原理》,吴麒,清华大学出版社,2006;

  4. 《自动控制原理》,胡寿松,科技出版社,2007;

  5. 《自动控制原理》,李友善,国防工业出版社,2005

先修课程
高等数学,专业数学,普通物理,电子技术基础,信号与系统。
成绩评定

总成绩=平时成绩×30%(包括作业、测验、仿真设计、论坛报告等)+项目成绩×10%+期末考试成绩×60%

(1)平时成绩:30%,包括:平时作业10%,主要考核对知识点的理解和掌握程度;课堂参与程度10%,主要考核学生的网络上线情况以及学习对本门课程的主动性和积极性。测验10%,主要考核阶段知识点的掌握程度;

(2)项目成绩:10%,主要考核学生搜索引擎的使用、信息获取、分析和处理的能力以及综合运用所学知识解决实际问题的能力、团队合作、组织能力以及口头表达能力;

(3)期末成绩:60%,采用闭卷书面考试形式。


学时分配

第一章,2学时;   第二章,10学时;   第三章,12学时;   第四章,8学时

第五章,12学时;   第六章,10学时;   第七章,6学时;   第八章,8学时

XY课程简介

1. 控制系统的基本概念、基本原理;

2. 系统分析以及综合设计的基本思想;

3. 时域、根轨迹和频域三种基本方法。

XY课程收获

1.  建立控制的基本思想;

2.  明确控制系统的稳定性以及动、静态性能要求;

3.  能够用时域分析、频域分析及根轨迹方法分析系统本质特性,并进行控制器设计。

4. 了解线性离散系统的分析设计方法。

XY学习人群

适合电气类、电子信息类、计算机类、仪表类专业人士学习

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 自动控制与自动控制系统
视频
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2025-03-03 149.88MB
 
作业
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2025-03-03 --
1.2 反馈——控制的精髓
视频
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2025-03-03 234.30MB
 
作业
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2025-03-03 --
1.3 控制系统的分类
视频
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2025-03-03 139.60MB
 
作业
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2025-03-03 --
1.4 章节练习题
作业
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2025-03-03 --
2.1 控制系统建模——“白盒”与“黑箱”
视频
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2025-03-03 72.44MB
 
作业
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2025-03-03 --
2.2 控制系统的时域数学模型
视频
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2025-03-03 271.99MB
 
作业
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2025-03-03 --
2.3 微分方程的解与系统的运动模态
视频
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2025-03-03 144.57MB
 
作业
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2025-03-03 --
2.4 控制系统的复数域数学模型——传递函数
视频
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2025-03-03 193.59MB
 
作业
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2025-03-03 --
2.5 传递函数的零点和极点
视频
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2025-03-03 107.73MB
 
作业
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2.6 典型环节及其传递函数
视频
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2025-03-03 84.90MB
 
作业
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2025-03-03 --
2.7 数学模型的图解方式Ⅰ——结构图
视频
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2025-03-03 164.71MB
 
作业
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2025-03-03 --
2.8 数学模型的图解方式Ⅱ——信号流图
视频
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2025-03-03 380.22MB
 
作业
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2025-03-03 --
2.9 章节练习题
作业
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2025-03-03 --
2.10 章节作业题
文档
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2025-03-03 296.58KB
3.1 稳定性及其充要条件
视频
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2025-03-03 194.14MB
 
作业
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2025-03-03 --
3.2 劳斯判据
视频
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2025-03-03 141.28MB
 
作业
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2025-03-03 --
3.3 系统的性能
视频
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2025-03-03 121.06MB
 
作业
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2025-03-03 --
3.4 低阶系统动态性能
视频
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2025-03-03 237.40MB
 
作业
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2025-03-03 --
3.5 高阶系统的降阶
视频
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2025-03-03 188.51MB
 
作业
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2025-03-03 --
3.6 静态特性
视频
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2025-03-03 215.66MB
 
作业
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2025-03-03 --
3.7 章节练习题
作业
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3.8 章节作业题
文档
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2025-03-03 391.00KB
4.1 根轨迹的概念与绘制根轨迹的理论依据
视频
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2025-03-03 175.65MB
 
作业
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2025-03-03 --
4.2 根轨迹绘制规则
视频
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2025-03-03 279.57MB
 
作业
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2025-03-03 --
4.3 根轨迹绘制举例
视频
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2025-03-03 424.94MB
 
作业
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2025-03-03 --
4.4 章节练习题
作业
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4.5 章节作业题
文档
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2025-03-03 575.93KB
5.1 系统的频率特性
视频
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2025-03-03 255.49MB
 
作业
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5.2 基本环节的频率特性图
视频
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2025-03-03 217.04MB
 
作业
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2025-03-03 --
5.3 复杂频率特性图的绘制
视频
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2025-03-03 351.45MB
 
作业
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2025-03-03 --
5.4 Nyquist稳定判据
视频
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2025-03-03 408.67MB
 
作业
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2025-03-03 --
5.5 稳定裕度
视频
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2025-03-03 94.09MB
 
作业
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2025-03-03 --
5.6 从开环频率特性研究闭环系统性能统
视频
.mp4
2025-03-03 120.72MB
 
作业
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2025-03-03 --
5.7 章节练习题
作业
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2025-03-03 --
5.8 章节作业题
文档
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2025-03-03 575.93KB
6.1 校正的概念及各种指标之间的关系
视频
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2025-03-03 79.14MB
 
作业
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2025-03-03 --
6.2 基于频域响应法的系统串联校正
视频
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2025-03-03 168.11MB
 
作业
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2025-03-03 --
6.3 基于根轨迹分析的系统串联校正
视频
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2025-03-03 202.09MB
 
作业
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6.4 章节练习题
作业
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2025-03-03 --
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