自動控制原理(華中科技大學建設的慕課)

自動控制原理課程是華中科技大學建設的慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程，於2016年03月07日在中國大學MOOC首次開課，授課教師為王燕舞、王永驥、樊慧津、李煒、秦肖臻、王敏、秦元慶、張海濤、蘇厚勝、黃劍、劉磊、張征、劉驍康、劉慧。據2022年6月中國大學MOOC官網顯示，該課程已經開課13次。

自動控制原理課程共六章，包括緒論、數學模型、時域分析、根軌跡法、頻域分析、 線性系統的校正方法。

基本介紹

• 中文名：自動控制原理
• 類別：慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程
• 首開時間：2016年03月07日
• 建設院校：華中科技大學
• 授課平台：中國大學MOOC
• 授課教師：王燕舞、王永驥、樊慧津、李煒、秦肖臻、王敏、秦元慶、張海濤、蘇厚勝、黃劍、劉磊、張征、劉驍康、劉慧

課程性質

課程定位

自動控制技術已經廣泛地套用於各類工程學科以及各類非工程學科。“自動控制原理”課程是自動化類專業的核心課程，是電氣類、電子信息類、計算機類、儀表類專業的重要課程。

自動控制原理課程是自動化專業及相關專業的學科基礎課程，是一門理論與實踐並重，工程性、綜合性、方法性、實踐性很強的課程。

該課程介紹自動控制系統的基本原理和基本要求、動態建模、常用分析和設計方法。通過該課程的學習，可以掌握系統的控制。

適合專業

“自動控制原理”課程面向的相關專業包括自動化、測控技術與儀器、電氣工程及其自動化、電子信息工程、計算機科學與技術等。

課程簡介

自動控制原理課程共六章，第一章介紹自動控制系統概念、分類、基本要求等內容；第二章介紹數學模型的引出、微分方程模型、結構圖的繪製等內容；第三章介紹線性系統時間回響的性能指標、欠阻尼二階系統的動態性能分析等內容；第四章介紹根軌跡法本概念、繪製等內容；第五章介紹頻率特性的基本概念、幅相頻率特性曲線的繪製等內容；第六章介紹綜合與校正的基本概念、常用校正裝置及其特性等內容。

課程大綱

第一章 緒論 1.01 什麼是自動控制系統 1.02 自動控制系統的分類 1.03 自動控制系統的基本要求 1.04 自動控制的發展史 第一章緒論測試 第二章 數學模型 2.01 數學模型的引出 2.02 微分方程模型 2.03 非線性微分方程的線性化 2.04 控制系統的傳遞函式 2.05 典型環節的傳遞函式 2.06 結構圖的繪製 2.07 結構圖等效變換準則 2.08 結構圖等效變換的套用 2.09 信號流圖 2.10 梅遜公式 第二章總測試 第三章 時域分析 3.01 線性系統時間回響的性能指標 3.02 一階系統的時域分析 3.03 二階系統的時域分析 3.04 欠阻尼二階系統的動態性能分析 3.05 二階系統性能的改善 3.06 高階系統的時域分析 3.07 線性系統的穩定性 3.08 穩定性的赫爾維茨判據 3.09 勞斯判據 3.10 穩態誤差的定義域求取 3.11 穩態誤差的減小與消除 第三章時域分析測試 第四章 根軌跡法 4.1 根軌跡法的基本概念

4.2 普通根軌跡的繪製1 4.2 普通根軌跡的繪製2 4.2 普通根軌跡的繪製3 4.2 普通根軌跡的繪製4 4.3 正反饋根軌跡的繪製 4.4 參數根軌跡的繪製 4.5 基於根軌跡法的系統分析 第四章測試 第四章測試公告 第四章根軌跡法總測試 第五章 頻域分析 5.1 頻率特性的基本概念 5.2 幅相頻率特性曲線的繪製（一） 5.3 幅相頻率特性曲線的繪製（二） 5.4 對數頻率特性曲線的繪製（一） 5.5 對數頻率特性曲線的繪製（二） 5.6 奈奎斯特穩定判據 5.7 控制系統的相對穩定性 5.8 閉環頻域特性及時域頻域指標 第五章總測試 第五章測試公告 第五章頻域分析總測試 第六章 線性系統的校正方法 6.1 綜合與校正的基本概念 6.2 常用校正裝置及其特性 6.3 串聯校正 6.4 串聯校正實例分析 6.5 期望頻率特性法校正 6.6 反饋校正 第六章測試 第六章測試測試公告 第六章線性校正總測試

（註：課程大綱排版從左到右列）

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2016年03月07日~2016年07月18日	王燕舞、王永驥、樊慧津、李煒、秦肖臻、王敏、黃劍、劉磊、張征、張海濤、蘇厚勝、劉慧、秦元慶	3~5小時每周	17731
第2次開課	016年08月28日~2017年01月10日	王燕舞、王永驥 、樊慧津、李煒、秦肖臻、王敏、劉磊、張征、劉慧、秦元慶、黃劍、張海濤		14815
第3次開課	2017年02月13日~2017年07月01日			12383
第4次開課	2017年08月28日~2018年01月06日	王燕舞、王永驥、慧津、李煒、張海濤、王敏、劉磊、黃劍、張征、劉慧、秦元慶、秦肖臻、蘇厚勝		21355
第5次開課	2018年02月26日~2018年07月02日		4小時每周	12125
第6次開課	2018年09月03日~2018年12月10日	王燕舞、王永驥、樊慧津、李煒、秦肖臻、王敏、劉磊、張征、張海濤、蘇厚勝、秦元慶、黃劍	3-5小時每周	26379
第7次開課	2019年02月18日~2019年05月27日			15212
第8次開課	2019年09月02日~2019年12月31日			27527
第9次開課	2020年02月17日~2020年06月06日			23731
第10次開課	2020年08月31日~2020年12月19日			12547
第11次開課	2021年03月01日~2021年06月30日	王燕舞、永驥、樊慧津、李煒、秦肖臻、王敏、劉磊、張征、張海濤、蘇厚勝、黃劍		9295
第12次開課	2021年08月30日~2021年12月31日	王燕舞、永驥、樊慧津、李煒、秦肖臻、王敏、劉磊、張征、張海濤、蘇厚勝、黃劍、秦元慶	4小時每周	18448
第13次開課	2022年02月14日~2022年06月30日	王燕舞、王永驥、樊慧津 、李煒、秦肖臻、王敏、劉磊、張征、張海濤、蘇厚勝、黃劍、秦元慶、劉驍康		待定

教學目標

通過該課程的學習，掌握自動控制系統的建模，分析和基本控制系統設計方法。

1. 該課程使學生掌握經典控制理論的基本概念，掌握在時域和頻域中，對線性定常系統的穩定性、動態性能和穩態性能進行分析的方法；
2. 該課程使學生能理論聯繫實際，將抽象的數學模型與實際系統聯繫，根據性能指標的要求，合理地選擇參數，對系統進行綜合與校正；
3. 該課程使學生了解自動控制技術在社會發展中的作用及與其他學科的關係，了解自動控制學科的發展，為“自控原理（二）”和其他後續專業課程打下基礎。

學習預備

預備知識

學習該課程需要掌握微分方程、線性代數、複變函數、電路理論知識。

學習資料

書名	作者	出版時間	出版社
《自動控制原理（第3版）》	王永驥, 王金城, 王敏	2015年	化學工業出版社
《自動控制原理（第6版）》	胡壽松	2013年	科學出版社
《自動控制原理試題精選題解》	王敏	2002年	華中科技大學出版社
《現代控制系統（第十二版）》	Richard C .Dorf、 Robert. H. Bishop	2015年	電子工業出版社
《自動控制理論題庫與詳解》	王艷秋，德湘軼，金亞玲，劉寅生	2013年	清華大學出版社、北京交通大學出版社

考核標準

1. 該課程平時作業成績占20%，平時小測驗成績占20%，期末考試占60%；
2. 總成績達到60~84分的學習者為合格，總成績達到85分及以上的學習者為優秀。

所獲榮譽

2017年12月6日，自動控制原理課程被中華人民共和國教育部辦公廳認定為“國家精品線上開放課程”。

2020年11月24日，自動控制原理課程被中華人民共和國教育部認定為首批“國家級一流本科課程（線上一流課程）”。

教師簡介

王燕舞，女，華中科技大學人工智慧與自動化學院教授，研究方向：基於深度學習的混雜數據挖掘、分析與預測、基於強化學習的分散式協同最佳化調度、基於群體智慧型的多尺度分散式協同控制。

王永驥，男，華中科技大學人工智慧與自動化學院教授，研究方向：飛行器制導控制、智慧型最佳化與智慧型控制。

樊慧津，女，華中科技大學人工智慧與自動化學院教授，研究方向：非線性不確定系統的分析與控制、多維系統的分析與控制。

李煒，女，華中科技大學人工智慧與自動化學院教授，研究方向：醫學圖像處理，模式識別，腦機接口技術，產線智慧型控制等。

秦肖臻，女，華中科技大學人工智慧與自動化學院副教授，研究方向：計算機集成控制與網路技術、信號處理與故障診斷等。

王敏，女，華中科技大學人工智慧與自動化學院教授。

秦元慶，男，華中科技大學人工智慧與自動化學院講師，研究方向：網路化控制系統及智慧型裝備開發、功能安全及網路空間安全、工業通信網路及工業網際網路。

張海濤，男，華中科技大學人工智慧與自動化學院教授，研究方向：人工智慧、群體智慧型、群體機器人協同製造、全自主無人艇集群協同控制。

蘇厚勝，男，華中科技大學人工智慧與自動化學院教授，研究方向：多自主體系統的一致性和蜂擁控制及其套用、複雜網路等。

黃劍，男，華中科技大學人工智慧與自動化學院教授，研究方向：智慧型機器人，智慧型控制，人-機-電一體化系統。

劉磊，男，華中科技大學人工智慧與自動化學院副教授，研究方向：飛行器制導控制軌跡最佳化，飛行器故障重構，無人機飛行控制及，多無人機編隊。

張征，男，華中科技大學人工智慧與自動化學院副教授，研究方向：普適計算、物聯網與城市智慧型化、分子計算。

劉驍康，男，華中科技大學人工智慧與自動化學院講師，研究方向：隱私保護協同控制、直流微電網的分散式控制與最佳化等。

劉慧，女，華中科技大學人工智慧與自動化學院副教授，研究方向： 多智慧型體系統的協同控制、複雜網路的控制與最佳化。