自動控制原理(西安交通大學提供的慕課)

課程性質

課程背景

自動化技術把人們從繁重的體力勞動，以及惡劣、危險的工作環境中解放出來，提高了勞動生產率。自動控制作為解放人類生產力的至關重要的手段，已經滲透到人類社會的各個領域。為了讓人們了解如何分析自動控制系統的性能，西安交通大學開設了自動控制原理慕課課程。

課程定位

自動化技術的基礎是控制科學。自動化控制原理課程研究自動控制系統普通的運動規律，以及通用的控制方法，是自動化專業的專業核心課程，是控制科學後續發展的各分支理論的基礎。

適應專業

自動控制原理課程適應電類、機械類、能源動力類、化工類與自動化相關的各專業學習。

開課信息

課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2017年11月7日~2018年2月8日	張愛民、王勇、任志剛、任曉棟、杜行儉、張雪濤、姚向華	1小時每周	8850
第2次開課	2018年3月13日~2018年6月30日			6751
第3次開課	2018年8月27日~2018年12月25日			9512
第4次開課	2019年2月25日~2019年6月28日		1~2小時每周	4203
第5次開課	2019年9月2日~2020年1月10日			8044
第6次開課	2020年2月17日~2020年6月1日	張愛民、王勇、任志剛、任曉棟、杜行儉、張雪濤		7076
第7次開課	2020年9月7日~2021年1月4日	張愛民、王勇、任志剛、任曉棟、杜行儉、張雪濤、黃晶晶		12881
第8次開課	2021年3月1日~2021年6月20日	張愛民、王勇、任志剛、任曉棟、杜行儉、張雪濤、黃晶晶		待定
參考資料：

課程簡介

自動控制原理課程分六章，第一章緒論，包括自動控制的基本概念、自動控制系統的分類等內容；第二章系統的數學模型，包括動態系統的微分方程、控制系統的傳遞函式等內容；第三章系統的時域分析，包括控制系統的信號流圖、穩態誤差分析等內容；第四章線性系統的根軌跡分析法，包括根軌跡的繪製、根軌跡分析等內容；第五章控制系統的頻率法分析，包括對數頻率特性、系統瞬態性能與穩態性能分析等內容；第六章控制系統的校正，包括超前校正、滯後校正等內容。

課程大綱

第1周第一章緒論

1.1 自動控制的基本概念

1.2 開環控制系統與閉環控制系統

1.3 自動控制系統的分類

1.4 對控制系統的要求

第一章綜合測驗

第1周作業

第2周第二章系統的數學模型

2.1 動態系統的微分方程

2.2 控制系統的傳遞函式

2.3 控制系統的方塊圖及其等效變換

第2周作業

第3周第三章系統的時域分析1

2.4 控制系統的信號流圖

3.1 典型輸入信號和時域性能指標

3.2 一階系統的瞬態回響

第二章綜合測驗

第3周作業

第4周第三章系統的時域分析2

3.3 二階系統的瞬態回響

3.4 高階系統分析

第4周作業

第5周第三章系統的時域分析3

3.5 系統穩定性及代數穩定判據

3.6 穩態誤差分析

第三章綜合測驗

第5周作業

第6周第四章線性系統的根軌跡分析法1

4.1 根軌跡的基本概念

4.2 普通根軌跡的繪製（1）

4.3 普通根軌跡的繪製（2）

第6周作業

第7周第四章線性系統的根軌跡分析法2

4.4 零度根軌跡的繪製

4.5 參量根軌跡的繪製

4.6 根軌跡分析

第四章綜合測驗

第7周作業

第8周第五章控制系統的頻率法分析1

5.1 頻率特性的基本概念

5.2 對數頻率特性（1）

5.3 對數頻率特性（2）

第8周作業

第9周第五章控制系統的頻率法分析2

5.4 極坐標圖

5.5 奈奎斯特穩定判據（1）

5.6 奈奎斯特穩定判據（2）

5.7 穩定裕度

5.8 系統瞬態性能與穩態性能分析

第五章綜合測驗

第9周作業

第10周第六章控制系統的校正1

6.1 校正的基本概念和形式

6.2 超前校正

第10周作業

第11周第六章控制系統的校正2

6.3 滯後校正

6.4 滯後超前校正

6.5 PID控制器

第六章測試

第11周作業

參考資料：

課前預備

預備知識

複變函數與積分變換、線性代數、電路、模擬電子技術、信號與系統相關課程的學習經歷將對自動控制原理課程的相關部分內容的學習有較大的幫助。

學習資料

書名	作者	出版時間	ISBN	出版社
《自動控制原理（第2版）》	張愛民	2019年	9787302522911	清華大學出版社

所獲榮譽

2019年1月8日，該課程被中華人民共和國教育部評為“2018年國家精品線上開放課程”。

教師簡介

該課程的授課教師均來自西安交通大學，其中張愛民、任志剛為教授職稱，杜行儉、張雪濤、姚向華、黃晶晶為副教授職稱，王勇、任曉棟為講師職稱。