自动控制原理毕业设计（精选8篇）
当S拨向位置1时，光敏电阻RG取代R3，当周围光线较弱时，RG呈现高电阻，VD5右端电位升高，电容C充电速率加快，振荡频率变高，VS导通角增大，电灯两端电压升高、高度增大。当周围光线增强时，RG电阻变小，与上述相反，电灯两端电压变低，高度减小。
这个自动调光台灯能根据周围环境照度强弱自动调整台灯发光量。当环境照度弱，它发光亮度就增大；环境照度强，发光亮度就减暗。
一课程设计的题目
哈尔滨工业大学自动控制原理课程设计的题目均来自实际课程。主要类型有两种：一种是给出系统设计参数及其具体的系统性能指标。一种是直接给出系统的数学模型及其具体的系统性能指标，直接开展系统校正设计工作。第一类题目无论是在难度上还是在工作量上都较第二类题目大。为此，将题目由难到易划分为A、B、C三个级别，供同学们选择使用。例如，以系统设计参数及其系统性能指标形式给出的设计题目形式为：
1已知控制系统直流电机的主要参数如下：
(1)电机转动惯量Jm=1.1 B·FTS2
(2)负载转动惯量Jl=35 kg·m2
(3)电机转矩灵敏度Kt=6B·FT/A
(4)反电势系数Ke=8.1 V/rad/s
(5)电机电枢电阻Ra=4Ω
(6)电机电枢电感La=0.03H
(7) 堵转电压US=
(8) 堵转电流IS=
(9) 堵转转矩TS=
(10) 空载转速n=
2性能指标A
(1) 开环放大倍数K≥60
(2) 剪切频率40≤ωc<90
(3) 相位裕度γ≥50°
(4) 谐振峰值tS≤
(5) 超调量σp≤
(6) 过渡过程时间Mr=
(7) 角速度
(8) 角加速度
(9)稳态误差ess≤0.5°
3性能指标B
(1)开环放大倍数100≤K<400
(2) 剪切频率50≤ωc≤100
(3) 相位裕度γ≥60°
(4) 谐振峰值Mr=
(5) 超调量σp≤
(6) 过渡过程时间ts=
(7) 角速度
(8) 角加速度
(9) 稳态误差ess≤0.2°
根据毕业设计的要求，给出的性能指标一般分为A、B两组，或难或易，或单纯以时域指标的形式给出，或单纯以频域指标的形式给出，或以时域频域综合指标的形式给出。
二课程设计的要求
自动控制原理课程设计的主要任务是依据给定的系统设计参数或系统数学模型，初步构成一个控制系统，然后按照给定的一组或多组控制系统性能指标要求，再考虑控制系统实际上的限制与约束，设计校正装置以使控制系统的性能指标满足要求。其具体的课程设计要求与课程设计步骤如下：
1设计系统，分别满足性能指标A和B。
2人工设计。
利用半对数坐标纸手工绘制系统校正前后及校正装置的Bode图，并确定出校正装置的传递函数。验算校正后系统是否满足性能指标要求。
3计算机辅助设计。
利用MATLAB语言对系统进行辅助设计、仿真和调试。
4确定校正装置的电路形式及其参数。
5撰写设计报告。具体内容包括如下五个部分。
(1)设计任务书
(2)设计过程
人工设计过程包括计算数据、系统校正前后及校正装置的Bode图(在半对数坐标纸上)、校正装置传递函数、性能指标验算数据。计算机辅助设计过程包括Matlab/Simulink仿真框图、Bode图、阶跃响应曲线、性能指标要求的其他曲线。
(3)校正装置电路图
(4)设计结论
(5)设计后的心得体会
三课程设计的方法
一般意义上的课程设计方法有两层含义，一是指教师用于指导学生进行课程设计的方法;一是指学生用于完成课程设计任务所使用的方法。本文从方法论层面与实践角度详细介绍后一方法。学生完成课程设计的方法应以课程内容体系中提供的技术原理与方法为主，其他技术原理与方法为辅。利用校正装置来改善控制系统的性能，从模型论角度来看，其本质是利用校正装置所具有的数学模型去改变所建构的或给定的原始控制系统的数学模型，表现为函数上的数学变换或几何上的图形变换与剪裁。在几何方面，图形变换与剪裁具有明显的试凑特征。改变的方向是使控制系统的原始数学模型朝着有利于改善控制系统性能的方向变化，改变的方式有串联形式的超前校正、滞后校正、滞后超前校正、期望频率特性校正以及反馈校正等，改变的结果是使原始控制系统满足或优于所要求的性能指标。由于控制系统具有明显的不确定性和多元决定论特点，因此，在具体的校正设计过程中，影响正确选择校正设计方法的因素很多，需要具体问题具体对付。其中需要重点强调的是各种校正设计方法的使用特点与适用范围。
（一）超前校正设计原理与步骤
1绘制固有 (待设计) 部分开环幅频特性20lg|G0H}。
2确定设计好的系统应满足的频域指标ωc, γ等。
3若20lg|G0H}在要求的ωc, 频段为-40dB/dec，可用超前补偿。
4绘制补偿后的对数幅频特性图20lg|Ge}=20lg|GeG0H|及补偿网络对数幅频特性图20lg|Ge}，并求出补偿网络数a, T或ω1, ω2。
5校核设计后的系统是否满足指标要求。
（二）滞后校正设计原理与步骤
利用对数幅频特性20lg|Ge}中、高频段的衰减作用，使补偿后系统的对数幅频特性曲线以-20dB/dec的斜率通过0dB线，同时保证低频段的Bode图不变。
利用Bode图在低频段的放大作用提高系统的开环放大系数，减小稳态误差，改善稳态性能，同时不改变中、高频段的Bode图，对系统的动态性能改变很小。此法适用场合是系统穿越频率和相角裕度符合要求，但精度不符合要求。
滞后补偿使系统的相角裕度减小。若取棕1<<棕c滞后网络的相角对γ的影响就很小。一般取。
校正设计的步骤如下：
绘制固有部分的开环对数幅频特性20lg|Ge}。
求出希望的穿越频率ωc及相角裕度γ。
绘出补偿后的开环Bode图并求出补偿网络的传递函数郧c (s) 及参数。
（三）滞后超前校正设计原理与步骤
1使用郧c (s) 进行校正。待补偿的开环传递函数(放大系数满足要求)幅频特性穿越频率高于要求值，且在要求的穿越频率附近的斜率是-40dB/dec。先用滞后补偿使幅频特性以-40dB/dec过0dB线，穿越频率稍低于要求值。再用超前补偿使幅频特性以-20dB/dec过0dB线，使穿越频率满足要求。
2使用郧c (s) /a进行校正。当放大系数低于要求值，用超前补偿满足动态指标，相位裕度留3°至5°余量。再用滞后补偿满足放大系数指标。滞后补偿转折频率应远远低于穿越频率。
（四）期望频率特性校正原理与步骤
1该方法适用于最小相位系统。
2首先由性能指标确定出郧c (s) 。
3再由关系式Ge (s) =Gc (s) G0 (s) 确定出Gc (s) 。
校正设计的步骤如下：
绘固有部分对数幅频特性。
绘期望幅频特性低频部分。
绘期望幅频特性中频部分：过穿越频率作-20dB/dec直线，初选两端转折频率。
连中频段与低频段，常用-40dB/dec直线。
绘期望频率特性高频部分，与固有部分相同或平行。
（五）反馈校正原理与步骤
1可以实现串联补偿的功能。
2比例负反馈可以减小环节的时间常数。
3可以减弱参数波动和非线性对系统的不利影响。
4可以用一个希望的环节代替不希望的环节。
校正设计的步骤如下：
绘固有部分开环对数幅频特性。
绘期望频率特性。
利用下述两个关系式确定出反馈补偿网络郧c (jω) 。
校核性能指标。
需要指出，在控制系统校正设计中，无论采用哪一种校正方法，都是对下述对应关系的修正。这一对应关系是：对控制系统的基本要求经量化后可形成一组控制系统性能指标，这组性能指标决定控制系统应该具有什么样的结构参数(或闭环系统的零极点)。从这一对应关系来看，系统校正设计的本质就是设法改变系统的结构参数。此外，还有一点需要注意：上述提及的各种校正方法虽然能在很大程度上解决控制系统的稳定性、快速性和精确性问题，但在某些参数被限定的情况下，上述校正方法并不总是有效的。此时，应该考虑校正方法与其他方法的综合应用问题。
四课程设计的评价
自动控制原理课程设计成绩的评定依据是平时考核与最终相结合的方式，成绩分为A(优秀)、B(良好)、C(中)、D(及格)和E(不及格)五个等级。其中，选择C级题目的同学，其成绩不能得A(优秀)。该考核方式为过程性评价与结果性评价相结合的方式，较好地体现了公平，公正与客观。
参考文献
[1]史小平, 金晶, 宁永臣.素质教育理念下的自动控制原理课程设计[J].教书育人, 2012 (11) :62-64.
关键词：冷风机 温度继电器 托盘加热器 供液电磁阀
一、概述
随着远洋产业的开发，越来越多的渔船对渔类的储藏要求也越来越高，我公司承修的大型渔船“科什金 ”船。为了冷藏大量的鳕鱼之前冷藏作业系统小，导致生产能力受到限制，故需要重新设计一套系统以满足多样化生产和现代渔业发展的要求。新系统具有冷藏、冷冻功能，符合现行的俄渔船的有关规定。
二、技术方案论证
1.冷风机的工作原理：如图1
制冷：氟利昂液体由储液罐流入供液电磁阀再由膨胀阀使氟利昂液体降温降压变成低温低压的氟利昂气体。低温低压的氟利昂气液体由进气管流入蒸发器。低温低压的氟利昂在蒸发器中吸收盘管的热量使得盘管周围的温度降低。低温低压的氟利昂气体经过排气管流出到冷冻机。冷冻机压缩氟利昂气体使之变为高温高压的氟利昂气体。高温高压的氟利昂气体再通过冷凝器的作用变成高压的液体氟利昂。液体氟利昂再经过上述过程循环工作。当温度达到—290C时，供液电磁阀通过温度传感器的作用自动关闭氟利昂的气体不再流入蒸发器中，所以周围的温度不再改变。启动冷风机让冷气扩散到整个舱室。制冷过程完毕。
冲霜：当需要取出鱼盘时，需要融化渔盘上的冰，此时我们需要冲霜。冲霜包括电器冲霜和气体冲霜，本次系统采用气体冲霜。低温低压的氟利昂气体由排气管进入冷冻机。冷冻机压缩氟利昂气体使之变成高温高压的氟利昂气体，通过节流阀由排气管回送到蒸发器中，由于此时的氟利昂气体是高温高压的所以散发热量使温度升高。使鱼盘上的冰融化。完成冲霜过程。
2.电器部分控制采用手动和自动控制。本次工程采用2组冷风机系统现以一组冷风机系统为例介绍电器自动控制部分，见附图。1组冷风机系统包括3台3相380V，7.5KW的风机电机，和一台3相380V，12KW的脱水盘加热器。把过转换开关A∕N打到手动档位。在舱室内放置8个温度传感器探头，设置系数为—280C+10C。当舱室温度达到—270C时，温度传感器的常开触点WK11闭合，接通中间继电器KA1线圈，使中间继电器得电，中间继电器的常开触点KA1闭合接通供液电磁阀DF，供液指示灯LP发亮，说明氟利昂液体正通过供液电磁阀。3台风机是由中间继电器KA2控制。合上空开K1-5，按下SB1-5中间继电器KA2线圈得电。KA2的常开触电KA2-1闭合自锁，常开触点KA2-2、KA2-3、KA2-4闭合。使得接触器KM1-1、KM1-2、KM1-3得点，他们的主触点闭合。分别合上空气开关K1-1、K1-2、K1-3风机启动。中间继电器的常闭触点KA2-5断开，与脱水盘加热器进行互锁。风机的作用使冷风机扩散到整个舱室。随着温度的降低当温度达到—290C时，温度传感器的长开触点WK11动作断开，切断中间继电器KA1，使得中间继电器KA1失电，长开触点KA1-1断开，供液电磁阀DF断电闭合。指示灯LP不发光。由于氟利昂液体不能流入膨胀阀与蒸发器所以舱室的温度不再发生变化。按下停止按鈕TB1-5，中间继电器失电，常开触点KA2-2、KA2-3、KA2-4断开风机停止转动。当冲霜后融化的冰碴落入脱水盘加热器中，合上空开K1-4，按下启动按钮SB1-4接触器KM1-4线圈得点，常闭触点KM1-4断开与供液电磁阀进行互锁。常开触点KM1-4闭合自锁，主触点接通主回路，加热器开始加热。融化的水经过回水管送到其它舱室。按下停止按钮TB1-4接触器KM1-4失电，加热器停止加热。手动控制原理与自动控制大体相同，只是部通过温度传感器来控制供液电磁阀的通断。
经典控制部分
......................................2 第二章
控制系统的数学模型 9学时.....................................6 第三章
控制系统的时域分析 10学时..................................14 第五章
频率特性
12学时...........................................24 第六章
控制系统的校正与设计 8学时.................................33 第七章 非线性系统 8学时.............................................37 第八章 离散控制系统 8学时..........................................41 第一章
控制理论一般概念 3学时
第一章
控制理论一般概念 3学时
1．本章的教学要求
1）使学生了解控制工程研究的主要内容、控制理论的发展、控制理论在工程中的应用及控制理论的学习方法等内容，认识本学科在国民经济建设中的重要作用，从而明确学习本课程的目的。
2）使学生深入理解控制系统的基本工作原理、开环闭环和复合控制系统、闭环控制系统的基本组成等内容，学会利用所学控制原理分析控制系统。3）使学生学会控制系统的基本分类方法，4）掌握对控制系统的基本要求。2．本章讲授的重点
本章讲授的重点是控制系统的基本概念、反馈控制原理、控制系统的的基本分类方法及对控制系统的基本要求。3．本章的教学安排
本课程讲授3个学时，复习学时3个。
演示《自动控制技术与人类进步》及《自动化的应用举例》幻灯片，加深同学对本课程研究对象和内容的了解，加深对反馈控制原理及系统参数对系统性能影响的理解。[教案1-1]
第一节 概述
1．教学主要内容：
本讲主要介绍控制工程研究的主要内容、控制理论的发展、控制理论在工程中的应用及控制理论的学习方法等内容。2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先介绍控制工程研究的主要内容，给出定义，并以瓦特发明的蒸汽机离心调速器为例，说明需要用控制理论解决控制系统的稳定、准确、快速等问题。
其次，在讲授控制理论的发展时，主要介绍控制理论的发展的三个主要阶段，重点说明经典控制理论、现代控制理论研究的范围、研究的手段，强调本课程重点介绍经典控制理论。
另外，在介绍控制理论在工程中的应用时，应举出控制理论在军事、数控机床、加工中心、机器人、机电一体化系统、动态测试、机械动力系统性能分析、液压系统的动态特性分析、生产过程控制等方面的应用及与后续课的关系，激发同学的学习兴趣。
最后，在介绍控制理论的学习方法时，先说明本门课的特点，起点高、比较抽象、系统性强，然后强调学习本门课程应以新的视角分析和考虑问题，以系统的而不是孤立的、动态的而不是静态的观点和方法来思考和解决问题；掌握控制理论的基本概念、基本理论和基本方法并注意结合实际，为解决工程中的控制问题打下基础。
3．注意事项： 介绍本门课的参考书及课程总体安排。4．课时安排： 1学时。
5．教学手段： Powerpoint课件。
6．作业及思考题： 借参考书，查阅与本门课有关的文献资料，了解控制理论的应用及最新发展动态。[教案1-2] 第二节 控制系统的基本概念
1．主要内容：
本讲主要介绍控制系统的基本工作原理、开环闭环和复合控制系统、闭环控制系统的基本组成等内容。2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先介绍控制系统的基本工作原理，利用恒温箱人工控制与自动控制的例子，说明一切控制系统的控制步骤及控制原理，进一步引出反馈概念，给出反馈控制原理，之后，通过恒温箱例子，讲解功能方框图的含义、表达方法，介绍常用的术语如输入量、输出量、反馈量、扰动量等，在同学具备上述知识基础上，以蒸汽机离心调速器为例介绍方框图的绘制方法。
其次，本讲介绍开环、闭环和复合控制系统，首先说明这是控制系统按照有无反馈结构分类的一种分类方法，然后分别给出概念，通过数控线切割机进给系统开环、闭环的例子说明各自优缺点，并说明在实际中如何选用不同的控制系统。在讲解闭环控制系统举例时，可以再举例，如：直流伺服电机速度伺服控制系统、液压伺服系统、液位控制系统等例子，通过例子说明各种不同闭环控制系统的工作原理。
最后，在讲解闭环控制系统的基本组成时，首先讲解其基本组成，如：给定元件、放大变换元件、执行元件、被控对象、反馈元件等，说明当通过调整参数不能满足系统综合性能要求时，可以外加串联校正和并联校正装置改善系统性能，说明串联校正和并联校正装置的作用，交待一下今后在校正一章将专门介绍。
3．注意事项：本讲为本章的重点，关键是要将反馈概念和控制系统的重要原理——反馈控制原理讲清楚，以下的内容控制系统按照有无反馈结构分类、闭环控制系统的基本组成都是围绕这一主题展开的。注意启发同学，寻找身边的开环、闭环控制系统例子，分析其工作原理，并安排相应的作业。4．课时安排：1学时。
5．教学手段：Powerpoint课件与板书相结合。6．思考题： p12,1-1，1-4 [教案1-3] 第三节 控制系统的基本类型
1．主要内容：
本讲主要介绍控制系统的基本类型和控制系统的基本要求 2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先介绍控制系统按输入量输出量的运动规律分类情况。
其次，本节介绍控制系统按系统传递信号性质分类情况，可以分为连续控制系统、离散控制系统两种。在讲授连续控制系统时，首先给出基本概念，然后说明恒温箱控制系统、蒸汽机离心调速器、液压伺服系统、液位控制系统、电气随动系统等都是连续控制系统。在讲授离散控制系统时，首先利用图形给出基本概念，然后说明数控机床等计算机控制系统都是离散控制系统，此部分内容最后安排一章介绍。
最后介绍控制系统的基本要求，应说明对于同一个控制系统的稳、准、快这三方面的要求是相互制约的。分析和解决控制系统的稳定性、快速性和准确性，并解决它们之间的矛盾，正是本书所要讨论的主要内容。
3．注意事项：本讲应说明控制系统的分类方法有许多种，上一讲控制系统按照有无反馈结构分类就是一种分类方法。在讲解控制系统按输入量输出量的运动规律分类时，注意启发同学联系实际系统中的例子。4．课时安排：1学时。
5．教学手段：Powerpoint课件及黑板板书相结合。
6．注意事项：本讲为本章的最后一讲，在讲完上述内容的基础上，应进行本章小结。
7．思考题： 请同学思考（可去图书馆查阅资料），举出实际系统中有关恒值控制系统、程序控制系统、随动系统的例子。
第二章
控制系统的数学模型 9学时
1．本章的教学要求
1）使学生了解控制系统建立数学模型的方法和步骤； 2）使学生掌握传递函数的定义、性质及传递函数的求取方法； 3）掌握典型环节及其传递函数；
4）掌握用方框图等效变换的基本法则求系统传递函数的方法。2．本章讲授的重点
本章讲授的重点是传递函数的定义、性质；用方框图等效变换的基本法则求系统传递函数的方法。3．本章的教学安排
本课程讲授9个学时，安排了5个教案。
[教案2-1] 1．主要内容：
本讲介绍数学模型定义、特点、种类；主要介绍控制系统最基本的数学模型——微分方程，通过举例说明列写物理系统微分方程的基本方法和步骤。2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先给出数学模型定义，说明为什么建立数学模型；介绍建立数学模型的依据；介绍数学模型特点，重点说明相似系统的概念、模拟的概念，由此引出今后研究控制系统问题都是在典型数学模型基础上进行的；介绍数学模型种类，说明本课程主要介绍微分方程、传递函数、频率特性形式数学模型。
其次，本讲主要以电气系统为例介绍列写物理系统微分方程的方法和步骤，通过例题的详细讲解，使学生了解微分方程是描述控制系统动态性能的数学模型，熟悉在分析具体的物理系统过程中，要综合应用所学过的物理、力学、机械等学科的知识。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，应说明列写物理系统微分方程的依据是系统本身的物理特性，本课程主要讲授物理系统微分方程列写的方法和步骤。5．课时安排：1学时。6．作业：p47 2-1 7．思考题：复习拉普拉斯(Laplace)变换
[教案2-2] 1．主要内容：
本讲简要回顾拉普拉斯(Laplace)变换定义、拉普拉斯反变换、常用函数的拉普拉斯变换、拉普拉斯变换的基本运算定理等基本知识；主要介绍应用拉普拉斯变换法求解微分方程。2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先简要回顾拉普拉斯(Laplace)变换定义、拉普拉斯反变换、介绍拉氏变换的特点及应用，重点介绍常用函数的拉普拉斯变换、拉普拉斯变换的基本运算定理等基本知识，强调本课程只要求记住结论，推导过程自己看参考书。
在介绍应用拉氏变换把线性微分方程的求解问题转换为代数方程运算和查表求解的问题时，公式可直接给出，不用推导，强调会应用公式灵活解决求解微分方程的问题。在讲解本讲过程中，应举1-2个例子说明求解微分方程问题的方法。
3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合，以板书为主。4．注意事项：
在讲授本讲时，应重点说明应用拉普拉斯变换法求解微分方程的方法。本讲不要求推导公式，但要求会应用公式。5．课时安排：1学时。6．作业：
书后P48，2-4
[教案2-3] 1．主要内容：
本讲主要介绍传递函数的定义、性质及传递函数的求取方法；典型环节及其传递函数。
2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先介绍描述控制系统的又一数学模型——传递函数，介绍其基本概念，给出传递函数公式，绘制动态结构图，说明输入量、输出量、传递函数三者之间的关系。在讲传递函数的性质时，一方面要重点说明传递函数的分母只取决于系统的结构和元件的参数等与外界无关的固有因素，因而它描述了系统的固有特性，而分子取决于系统与外界的关系，因而它描述了系统与外界的联系；另一方面要画图重点说明一定的传递函数与其零、极点分布图相对应，因此传递函数的零、极点分布图也表征了系统的动态性能。在讲求取传递函数的方法时，重点介绍直接计算法，其它两种方法以后陆续介绍。
本讲在介绍组成控制系统的典型环节及其传递函数时，首先说明环节的概念，用公式给出典型环节的数学表达式；然后，通过实例分别介绍各个典型环节，其中应重点介绍惯性环节、振荡环节，说明这两个环节的特点。
3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，应强调掌握传递函数的定义、性质的重要性，在讲典型环节及其传递函数时，应联系实际，适当多举一些例子。5．课时安排：2学时。6．作业：
书后P48，2-5，[教案2-4] 1．主要内容：
本讲主要介绍控制系统的函数方框图及其等效变换法则，要求学生熟练掌握函数方框图等效变换法则。另外还介绍反馈控制系统的传递函数，控制系统传递函数推导举例。
2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先介绍函数方框图的概念，表达内涵，说明比较点、引出点的特点，重点说明比较点的代数运算功能。
在讲授函数方框图变换法则时，应利用黑板进行公式推导，首先讲清串联法则、并联法则、反馈法则，与此同时，由于并联法则、反馈法则在应用中易混淆，应说明并联法则用于同向环节的并联运算、反馈法则用于回路的反馈运算；其次，在讲比较点、引出点等效移动时，画图进行讲解、推导，说明等效的含义，注意强调，两个相邻的比较点可互换位置，两个相邻的引出点也可互换位置，一个比较点和一个引出点即使相邻也不能简单地互换位置。最后，举1-2个例子说明函数方框图变换法则的灵活应用情况，总结出一些规律性的东西。即：回路的传递函数保持不变，前项通道的传递函数保持不变。
在讲授系统方框图举例时，通过实际的物理系统的例子说明绘制方框图的方法，重点说明如何由单个环节的数学模型，直接绘制出单个环节传递函数框图，然后根据信号传递方向，连线绘制出整个闭环系统的传递函数框图。
给出反馈控制系统的开环传递函数的概念，推导控制系统在控制输入量和扰动输入量的分别作用下的闭环传递函数计算公式，以及系统在控制输入量和扰动输入量的同时作用下的输出量计算公式 3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
本讲是本门课的重点，在讲授本讲时，应强调掌握传递函数的等效变换法则的重要性，在讲传递函数等效变换时，应展开多讲几种解决问题的方法，使同学能灵活运用所学方法，解决各种等效变换问题。5．课时安排：2学时。6．作业：
书后P48，2-6，2-7
[教案2-5] 1．主要内容：
本讲主要介绍信号流图和梅逊公式反馈控制系统的传递函数 2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先在讲授信号流图和梅逊公式时，首先说明信号流图的概念，然后，讲清公式的应用注意事项，通过1-2个例子说明梅逊公式的具体应用。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，应强调掌握反馈控制系统的开环传递函数、闭环传递函数和偏差传递函数的概念及推导方法，在讲授控制系统传递函数推导举例时，重点说明的是求取传递函数的方法。应使同学能灵活运用所学方法，解决各种实际控制系统求取传递函数问题。5．课时安排：1学时。6．作业：
书后P48，2-9 7．思考题：
书后P48，2-8，2-10
[教案2-6] 1．主要内容：
本讲为习题课。
本章讲述的内容很多,牵扯到数学和物理系统的一些理论知识,有些需要进一步回顾,有些需要加深理解，特别是对时间域和复频率域的多种数学描述方法，各种模型之间的对应转换关系，都比较复杂。学习和复习好这些基础理论，对下一步深入讨论自控理论具体方法至关重要。2．讲授重点： 先作本章小结（5条）
基本概念归纳
1）在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换值比，定义为线性定常系统的传递函数。传递函数表达了系统内在特性，只与系统的结构、参数有关，而与输入量或输入函数的形式无关。
2）一般控制系统由若干个典型环节构成，常用的典型环节有比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、振荡环节和延迟环节等。
3）组成方框图的基本符号有四种，即信号线、比较点、方框和引出点。
4）环节串联后总的传递函数等于各个环节传递函数的乘积。环节并联后总的传递函数是所有并联环节传递函数的代数和。
5）在使用梅逊增益公式时，注意增益公式只能用在输入节点和输出节点之间。传递函数、方框图、梅森公式例 3．教学手段：
黑板讲授，动画演示。4．课时安排：2学时。
小结：
1．数学模型是描述系统（或元件）动态特性的数学表达式，是从理论上进行分析和设计系统的主要依据。
2．本章介绍了线性定常系统的四种数学模型：微从方程、传递函数、动态结构科和信号流图。微分方程是描述自动控制系统动态特性的基本方法。传递函数是经典控制理论中与更为重要的模型，它是从对微分方程在零初始条件下进行拉氏变换得到的，在工程上用得最多。动态结构图是传递函数的一种图解形式，它能直观、形象地表示出系统各组成部分的结构及系统中信号的传递与变换关系，有助于对系统的分析研究。对于较为复杂的系统，应用信号流图更为简便，用梅逊公式可直接求出系统中任意两个变量之间的关系。
3．一个复杂的系统可以分解为为数不多的典型环节，常见的基本环节有比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、振荡环节和时滞环节等，熟悉各典型环节数学表达式和响应特性骨助于对复杂系统的动态分析和设计。
4．对于同一个系统，不同的数学模型只是不同的表示方法。因此，系统动态结构图与其它数学模型有着密切的关系。由系统微分方程经过拉氏变换得到的变换方程，可能很容易画出动态结构图。通过动态结构图的等效变换可求出系统的传递函数。对于同一个系统，动态结构图不是唯一的，但由不同的动态结构图得到的传递函数是相同的。
5．一般地讲，系统传递函数多是指闭环系统输出量对输入量的传递函数，但严格说来，系统传递函数是个总称，它包括几种典型传递函数：开环传递函数、闭环传递函数、在给定和扰动作用下的闭环传递函数及由给定的扰动引起的误差传递函数。第三章
控制系统的时域分析 10学时
1．本章的教学要求
1）使学生掌握控制系统时域分析方法。
2）使学生掌握控制系统稳定性的基本概念、稳定的充分必要条件； 3）使学生学会利用代数稳定性判据判断系统稳定性； 4）掌握稳态误差计算;5）掌握一阶系统的单位阶跃响应、单位斜坡响应、单位脉冲响应的分析方法;6）掌握二阶系统的单位阶跃响应、单位脉冲响应的分析方法;7）掌握二阶系统的单位阶跃响应性能指标计算；
2．本章讲授的重点
本章讲授的重点是稳定性的基本概念、稳定的充分必要条件，应用代数稳定性判据、稳态误差计算、一阶系统的单位阶跃响应、二阶系统的单位阶跃响应性能指标计算。3．本章的教学安排
本章讲授10个学时，安排了5个教案。
引入MATLAB基础，学生通过亲自动手实验，掌握一阶系统、二阶系统的单位阶跃响应性能与系统参数之间的关系。
[教案3-1] 1．主要内容：
1）时域分析法的基本概念、时间响应概念及其组成 2）典型输入信号
1）控制系统稳定性的基本概念； 2）控制系统稳定的条件； 2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先介绍时域分析的基本概念及其特点，通过二阶系统对单位阶跃输入的响应过程曲线来介绍瞬态响应和稳态响应概念，从而使学生了解时间响应的含义。重点介绍常用的典型输入信号，包括脉冲信号、阶跃信号、斜坡信号和抛物线信号，说明信号的特点、在实际中选用典型输入信号的方法。
强调控制系统稳定性是系统正常工作的首要条件，然后介绍系统稳定性的基本概念、稳定的条件及判定方法。重点介绍控制系统稳定的条件并做简单的推导，得出系统稳定的充分必要条件为系统特征方程无正实根的结论。
在授课过程中，通过讲解各种形式的例题，使学生充分理解并熟练掌握。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，注意讲清楚控制系统稳定的充要条件的推导； 5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后p88习题3-1,3-2。
[教案3-2] 1．主要内容：
1）控制系统稳定性的判定方法； 2）代数稳定性判据。2．讲授方法及讲授重点：
在介绍代数稳定性判据时，说明代数稳定性判据的依据是系统特征方程是否只具有负实根或负实部的复数根，强调特征方程的根与方程式的系数有关，从而引出代数稳定性判据。重点介绍代数稳定性判据中的劳斯（Routh）稳定性判据和霍尔维茨（Hurwitz）稳定性判据。要求学生熟练掌握判据的应用方法，掌握其充要条件的具体应用过程及其特点。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。
4．注意事项：
在授课过程中，通过讲解各种形式的例题，使学生充分理解并熟练掌握。
劳斯（Routh）稳定性判据中劳斯表的排列方法及各种特殊情况的处理；霍尔维茨（Hurwitz）稳定性判据中霍尔维茨行列式的排列方法。5．课时安排： 2学时。
6．作业：p88 3-11(1)(3),3-12
[教案3-3] 1．主要内容：
1）稳态误差和稳态偏差的基本概念； 2）偏差传递函数和稳态偏差计算方法； 3）稳态偏差系数的求取。
4)一阶系统的单位阶跃响应、单位斜坡响应、单位脉冲响应；
2．讲授方法及讲授重点：
本讲主要介绍控制系统准确性的评价指标，即稳态误差。稳态误差的大小与很多因素有关，本节讨论稳态误差与系统的结构、参数及输入信号的关系。引出一、二阶系统的讨论。
在讲解过程中，首先介绍稳态误差及稳态偏差的基本概念，并介绍二者之间的关系；然后，重点介绍稳态误差的计算方法，包括对于不同系统的位置偏差系数、速度偏差系数、加速度偏差系数以及根据这些系数求取稳态偏差的计算方法，并总结出稳态偏差的计算表。
在讲解过程中，通过讲解例题使学生熟练掌握各种系统的稳态偏差计算，尤其要求学生熟悉稳态偏差的计算表，并会运用表进行计算。
介绍一阶系统的典型响应、相关结论。
在介绍一阶系统的时间响应时，首先强调所谓一阶系统就是指前面章节所介绍的惯性环节，本讲就是分析惯性环节在不同输入信号作用下的时间响应。重点介绍一阶系统在单位阶跃信号、单位斜坡信号和单位脉冲信号作用下系统的时间响应特点，并对各自响应过程的性能指标和参数的求取进行详细介绍和分析。3．教学手段：
Powerpoint课件、Matlab绘图与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，注意讲清稳态偏差的计算方法，强调会运用稳态偏差的计算表进行稳态偏差计算。5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后p88习题3-5(1)(3),3-7,3-8。7．思考题：
[教案3-4] 1．主要内容：
1)典型二阶系统的响应分析。2)时域指标与频域指标的关系 2．讲授方法及讲授重点：
在介绍二阶系统的时间响应时，强调评价二阶系统的性能，最常用的输入信号就是单位阶跃信号。因此，本讲主要分析在不同阻尼比的情况下，二阶系统的单位阶跃响应过程，分为临界阻尼（ζ=1）、过阻尼（ζ>1）、欠阻尼（0<ζ<1）及无阻尼情况，使学生熟悉系统输出与系统结构参数之间的内在关系。
根据二阶系统的单位阶跃响应公式及各个特征量的概念，重点介绍欠阻尼情况下二阶系统瞬态响应指标的具体计算方法，对公式做简单推导，并通过例题讲解性能指标的具体应用。
再将二阶系统的时域指标与频域指标进行分析比较，使学生熟练掌握系统的结构参数对系统频域、时域性能指标的影响。3．教学手段：
Powerpoint课件、Matlab绘图与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，应利用 Matlab进行绘图演示，简单说明应用Matlab绘制控制系统时间响应图形的方法，主要是说明利用计算机可对各种系统进行计算机仿真。
5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后p88.习3-4,3-8。7．思考题：
结合实验利用 Matlab绘制一阶系统、二阶系统的单位阶跃响应曲线。
[教案3-5] 1．主要内容：
1）介绍两种改善系统性能的途径
2）高阶系统的时间响应分析—引出主导极点法： 2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先针对二阶系统给出改善动态性能的方法，比例微分控制、测速反馈控制的构成、性质、作用。
比较两种改善系统性能的途径优缺点、使用时的注意事项。
最后介绍高阶系统的时间响应分析方法时，使学生了解分析高阶系统时间响应的方法和过程。并介绍主导极点的概念。
3．教学手段：
Powerpoint课件、Matlab绘图与黑板讲授相结合。4．注意事项：
利用 Matlab进行绘图演示，观看当系统的参数改变时，曲线的变化情况，增强同学的感性认识。5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后p89 3-9 ,3-10 7．思考题：
结合实验利用 Matlab绘制二阶系统的单位阶跃响应曲线，观查当系统的参数改变时，曲线的变化情况。
第四章 根轨迹分析
1, 本章的教学要求
1)掌握开环根轨迹增益Kg（或开环比例系数K）变化时系统闭环根轨迹的绘制方法。会利用幅值方程求特定的K值;2）了解闭环零、极点的分布和系统阶跃响应的定性关系及系统根轨迹分析的基本思路;3）掌握0根轨迹、参变量根轨迹及非最小相位根轨迹绘制的基本思路和方法;2.本章讲授的重点
本章讲授的重点根轨迹的基本概念、控制系统根轨迹的绘制方法以及根轨迹法在控制系统分析中的应用。（1）根轨迹的基本概念;（2）根轨迹方程;（3）绘制系统轨迹的基本法则;（4）控制系统的根轨迹分析
（5）附加开环零极点对根轨迹的影响 3．本章的教学安排
本章讲授6个学时，安排了3个教案，实验学时2学时。
[教案4-1] 1．主要内容：
1）根轨迹的基本概念;2）根轨迹方程;3）绘制系统根轨迹的基本法则
2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先介绍根轨迹的基本概念及其特点，通过二阶系统根轨迹绘制的例使学生了解根轨迹的含义。重点介绍根轨迹方程，了解开环根轨迹增益Kg（或开环比例系数K）变化与系统闭环根轨迹的关联，引出根轨迹的绘制法则。在授课过程中，通过讲解各种形式的例题，使学生充分理解并熟练掌握。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，注意讲清楚控制系统根轨迹的基本概念； 5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后P111 4-1 4-4
[教案4-2] 1．主要内容：
1）绘制系统根轨迹基本法则续;2）控制系统的根轨迹分析 2．讲授方法及讲授重点：
本讲继续介绍根轨迹的基本绘制法则，通过控制系统根轨迹绘制的实例使学生掌握常规根轨迹绘制的一般规律。了解闭环零、极点的分布和系统阶跃响应的定性关系及系统根轨迹分析的基本思路。
在授课过程中，通过讲解各种形式的例题，使学生熟悉概略根轨迹的绘制，掌握利用根轨迹分析方法。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，注意讲清楚根轨迹分析的基本思路； 5．课时安排： 2学时。6．作业：P111 4-7 4-8
[教案4-3] 1．主要内容：
1）零度根轨迹、参变量根轨迹;2）附加开环零极点对根轨迹的影响 2．讲授方法及讲授重点：
本讲介绍零度根轨迹、参变量根轨迹的绘制方法，使学生掌握零度根轨迹、参变量根轨迹绘制的一般规律。了解零度根轨迹、参变量根轨迹分析的基本思路。在授课过程中，使学生熟悉广义根轨迹的绘制方法。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，注意讲清楚根轨迹分析的基本思路； 5．课时安排： 2学时。
6．作业：P111 4-10
第五章
频率特性
12学时
1．本章的教学要求
1)掌握频率特性的基本概念、性质及求取方法；
2)掌握典型环节及系统的频率特性图—奈奎斯特(Nyquist)图的绘制方法； 3)掌握典型环节及系统的对数频率特性图—波德图(Bode)图的绘制方法； 4)使学生掌握频率特性的实验测定法。
5）使学生掌握奈奎斯特（Nyquist）稳定性判据应用； 6）掌握对数频率稳定性判据（Bode判据）应用；
7）掌握相对稳定性的基本概念，相位裕量Υ、幅值裕量Kg定义、计算、在Nyquist图与Bode图上的表示。
2．本章讲授的重点
本章讲授的重点是掌握频率特性的基本概念、求取方法；奈奎斯特(Nyquist)图的绘制方法；波德图(Bode)图的绘制方法;利用频率特性分析控制系统。3．本章的教学安排
本课程讲授12个学时，安排了8个教案，实验2个学时。
[教案5-1] 1．主要内容：
1）频率响应和频率特性 2）频率特性的求取方法 3）频率特性的表示方法 2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先给出频率响应定义，用图说明线性系统稳态响应曲线的特点，由此引出幅频特性、相频特性的概念，然后给出频率特性的定义及数学表达式，利用图及公式说明幅频特性、相频特性、实频特性、虚频特性的关系。
在介绍频率特性的求取方法时，首先说明频率特性一般有三种求法：利用定义求取、根据系统的传递函数来求取、通过实验测得。在此主要说明和推导根据系统的传递函数来求取的方法, 第三种方法后面介绍。
在介绍频率特性的表示方法时，首先说明频率特性的表示方法主要有如下几种：幅频特性和相频特性图、幅相频率特性图、对数频率特性图、对数幅相频率特性图、实频特性图和虚频特性图，分别简单介绍各自特点，然后强调本章重点介绍幅相频率特性(Nyquist)图和对数频率特性(Bode)图。
3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，频率特性概念比较抽象，同学不好理解，但此概念在本门课中又非常重要，可以联系实际举几个简单例子说明此概念。5．课时安排：1学时。6．作业：
书后P158，习题5-2。7．思考题：
书后P158，习题5-1（单）。
[教案5-2]
1．主要内容：
1）频率特性图—奈奎斯特(Nyquist)图 2）典型环节的奈奎斯特图
3）系统的开环频率特性的奈奎斯特图
（1）系统的开环频率特性的奈奎斯特图的绘制（2）系统的开环奈奎斯特图的形状特点 2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先通过绘图介绍Nyquist图的形成过程及绘制方法，然后强调奈奎斯特图能显示出G(jω)矢量端点轨迹上的频率分布，一个图上就表示了整个频率域的频率特性，同时给出了幅频、相频、实频、虚频特性信息，这对于了解系统的动态特性比较直观。
在讲解典型环节的奈奎斯特图时，将比例环节、积分环节、理想微分环节、惯性环节、振荡环节、一阶微分环节、二阶微分环节分别作介绍，其中重点介绍惯性环节、振荡环节的曲线特征与参数的关系。
在讲解系统的开环频率特性的奈奎斯特图时，重点介绍开环奈奎斯特图的形状特点，讲授概略绘制开环奈奎斯特图的要求和方法。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，简单说明应用Matlab绘制控制系统图形的方法，主要是说明利用计算机可以绘制很复杂的奈奎斯特图形，但是手工绘制，仅仅可以获得简单、粗略的图形。5．课时安排：2学时。6．作业：
书后P159,习题5-3(奈奎斯特图)7．思考题：
同学自己上机利用 Matlab绘制系统的奈奎斯特图。
[教案5-3] 1．主要内容：
1）对数频率特性图—波德(Bode)图 2）典型环节的波德图 3）系统的开环波德图
（1）系统的开环波德图的绘制（2）系统的开环波德图的特点 4）最小和非最小相位系统 2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先强调Bode图是系统频率特性的又一图解法，由对数幅频特性曲线和对数相频特性曲线共同构成，其坐标采用对数坐标系。
在讲解典型环节的波德图时，将比例环节、积分环节和理想微分环节、惯性环节和一阶微分环节、振荡环节和二阶微分环节分别进行对比，分组介绍，其中重点介绍积分环节、惯性环节和振荡环节的曲线特征。
在讲解系统的开环波德图时，重点介绍开环波德图的绘制方法、步骤，强调对数幅频特性曲线和对数相频特性曲线的对应关系。
介绍最小和非最小相位系统的概念及两种系统的各自特点。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，应注意引导学生在熟练掌握典型环节波德图的基础上，提高对系统特性进行分析的能力。简单说明应用Matlab绘制控制系统图形的方法。5．课时安排：2学时。6．作业：
书后P159,习题5-3(波德图)7．思考题：
同学自己上机利用 Matlab绘制系统的波德图。
[教案5-4] 1．主要内容：
奈奎斯特（Nyquist）稳定性判据。2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先介绍代数稳定性判据与频率稳定性判据的区别，强调频率稳定性判据是对系统在频率域的稳定性分析，该判据是用系统开环频率特性的Nyquist图来判别闭环系统的稳定性，是判别系统稳定性的图解法，因此是一种几何判据。
本讲重点介绍频率稳定性判据的描述及其应用。要求学生熟练掌握该判据的应用。
在授课过程中，通过讲解各种形式的例题，使学生充分理解并熟练掌握。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，注意讲清楚奈奎斯特判据的基本原理及判断稳定性的方法是本节的难点。对于其原理，只要求了解奈奎斯特判据N=Z-P的来源即可，不要求推导。但判断稳定性的方法要熟练掌握。通过掌握不同型次、阶次系统奈奎斯特图的规律，找出起点、终点和几个特征点，该方法就不难了。5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后P159，习题5-7 7．思考题：
[教案5-5] 1．主要内容：
对数频率稳定性判据（Bode判据）2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先强调对数频率稳定性判据是由系统的开环对数频率特性来判定闭环系统的稳定性，通过介绍Nyquist图与Bode图的对应关系，引出对数频率稳定性判据（Bode判据）。
本讲重点介绍对数频率稳定性判据在不同情况下的描述及应用。要求学生熟练掌握该判据的应用方法。
在授课过程中，通过讲解各种形式的例题，使学生充分理解并熟练掌握。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，注意讲清楚对数频率稳定性判据的基本原理及判断稳定性的方法是本节的难点。对于其原理，只要求了解Nyquist图与Bode图的对应关系，从而由Nyquist判据推导出Bode判据。5．课时安排： 1学时。6．作业：
书后P159，习题5-8 7．思考题：
[教案5-6] 1．主要内容：
相对稳定性的基本概念，相位裕量、幅值裕量定义、计算、在Nyquist图与Bode图上的表示。2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先介绍系统相对稳定性的基本概念，强调稳定性裕量是衡量一个闭环稳定系统稳定程度的指标，常用的有相位裕量和幅值裕量。
本讲重点介绍相位裕量和幅值裕量的计算方法以及在Nyquist图与Bode图上的表示。同时系统地分析影响系统稳定性的主要因素。
在授课过程中，通过讲解各种形式的例题，使学生充分理解并熟练掌握。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，注意讲清楚相位裕量和幅值裕量的计算方法以及在Nyquist图与Bode图上的表示是本节的难点，通过例题讲解使学生熟练掌握。5．课时安排： 1学时。6．作业：
书后P160，习题5-10 7．思考题：
书后P160，习题5-13.[教案5-7] 1．主要内容：
1）简介闭环系统的频率特性。2）频域分析
（1）确定系统频率域与时间域指标的关系；（2）最小相位系统频率特性的估算；
2．讲授方法及讲授重点：
本节首先介绍闭环系统的频率特性
在讲解闭环系统的频率特性时，简单介绍开环频率特性与闭环系统的频率特性的关系，对照图形简单介绍用等幅值轨迹(等M圆图)、等相角轨迹(等N圆图)绘制闭环频率特性图的方法，重点说明闭环频率特性的性能指标：谐振峰值Mr和谐振频率ωr、截止频率ωb和截止带宽等频率域性能指标。
其次介绍频率域与时间域指标的关系，最小相位系统性能指标的估算。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，应对照图形简介本讲内容，便于同学接受。5．课时安排：1学时。6．作业：
书后P159,习题5-5 7．思考题：
[教案5-8] 1．主要内容：习题课 2．讲授方法及讲授重点：
本节首先小结频率特性 其次举例。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，应对照图形简介本讲内容，便于同学接受。
5．课时安排：2学时。
第六章
控制系统的校正与设计 8学时
1．本章的教学要求
1）使学生了解控制系统校正的目的，校正的方法与分类； 2）使学生掌握常用校正装置及其特性； 3）掌握频域法串联校正方法和作用； 4）介绍反馈校正方法和作用； 5）控制系统校正举例。2．本章讲授的重点
本章讲授的重点是校正的目的，系统中串联相位超前校正、相位滞后校正的方法和作用。3．本章的教学安排
本课程讲授8个学时，安排了3个教案。实验2个学时。
[教案6-1] 1．主要内容：
1）校正的目的，校正的方法与分类 2）常用校正装置及其特性 2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先讲明校正的目的、校正的方法，说明常用的校正方法有以下两种方法，频率校正法与根轨迹校正法。在介绍校正装置分类时，说明依考虑问题的角度不同，有多种分类结果，按其在系统内的联接方式不同可分为串联校正与并联校正；按实现校正作用的装置来分，可分为电气的、机械的、液压的．气动的等，对电气校正环节来说又可分为有源校正与无源校正等。
在讲授常用校正装置及其特性时，首先介绍分别介绍比例调节器(P调节器)，积分调节器(I调节器)，微分调节器(D调节器)，比例微分调节器(PD调节器)，比例积分调节器(PI调节器)，比例积分微分调节器(PID调节器)各自的特点和作用。
其次介绍常用电网络中无源校正装置，重点说明相位超前校正环节、相位滞后校正环节串联到系统中的作用。
简单介绍有源校正装置。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，应重点介绍相位超前校正环节、相位滞后校正环节的特点和作用。
5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后P201,习题6-2。7．思考题：
书后P202,习题6-3。
[教案6-2]
1．主要内容：
本讲主要介绍频率校正法串联校正。
通过串联相位超前校正举例、串联相位滞后校正举例，说明串联校正的应用。2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先简要介绍串联校正概念。在讲授串联校正时，通过系统中串联相位超前校正、介绍控制系统中采用串联校正的方法和步骤。此部分重点介绍串联相位超前校正、串联相位滞后实例。
然后介绍反馈校正的概念，反馈的特点和作用。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合，以板书为主。4．注意事项：
在讲授本讲时，应重点说明串联相位超前校正的方法和作用，应把概念讲清楚。
5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后P202，习题6-6,习题6-7。
[教案6-3] 1．主要内容：
本讲主要介绍根轨迹校正方法、实例。
2．讲授方法及讲授重点：
通过串联相位超前校正举例、串联相位滞后校正举例，说明串联校正在根轨迹法中的应用。
3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合，以板书为主。4．注意事项：
在讲授本讲时，应重点把概念、例题讲清楚。5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后P202，习题6-4。
第七章 非线性系统 8学时
1．本章的教学要求
1)正确理解相平面图的基本概念;2)熟练掌握线性二阶系统的典型相平面图及其特征;3)会画出非线性系统工程的典型相平面图;4)熟练掌握运用相平面法分析非线性系统的动态响应的方法和步骤;5)正确理解描述函数的基本思想和应用条件;6)准确理解描述函数的定义、物理意义和求法，并会灵活应用;7)熟练掌握继电特性和死区特性等典型非线性环节的描述函数;8)熟练掌握运用描述函数法分析非线性系统的稳定性和自振荡的方法和步骤，并能正确计算自振荡的振幅和频率;2．本章讲授的重点
本章讲授非线性系统的两种基本分析方法：描述函数法和相平面法。描述函数法是一种频域法，基于谐波线性化的近似分析方法。其基本思想是首先通过描述函数将非线性环节线性化，然后应用线性系统的频率法对系统进行分析，重点介绍描述函数法分析稳定性和自振荡的一般步骤。相平面法是分析非线性系统的一种时域法、图解法，不仅可以分析系统的稳定性和自振荡（极限环），而且可以求取系统的动态响应。这种方法只运用于二阶系统，但由于一般高阶系统又可用二阶系统来近似，因此相平面法也可用于高阶系统的近似分析，重点介绍相平面法分析非线性系统的一般步骤。3．本章的教学安排
本章讲授8个学时，安排了3个教案、习题课。
[教案7-1] 1．主要内容：
典型非线性特性；
非线性系统与线性系统的本质差别；
相平面概念；
2．讲授方法及讲授重点：
由控制系统在不同程度上都存在着非线性。讲明有些系统可通过在工作点附近线性化来处理，但当系统包含有本质非线性特性时，就不能用线性化的方法处理。
本讲先介绍线性系统和非线性系统的特点、本质差别，引出典型非线性特性。指出非线性系统不满足叠加原理。
再介绍分析非线性系统的相平面法、描述函数法。
引出相平面概念。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，注意讲清楚非线性系统与线性系统的本质差别； 5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后p229 7-1
[教案7-2] 1．主要内容：
相平面法--相轨迹的绘制（倾线法）；特殊相轨迹(奇点与极限环)；相平面分析举例； 2．讲授方法及讲授重点：
相平面法是分析非线性系统的一种时域法、图解法，不仅可以分析系统的稳定性和自振荡（极限环），而且可以求取系统的动态响应。这种方法只运用于二阶系统，但由于一般高阶系统又可用二阶系统来近似，因此相平面法也可用于高阶系统的近似分析，重点介绍相平面法分析非线性系统的一般步骤。
本讲先介绍非线性系统的相平面法中相轨迹的绘制（倾线法），讨论相轨迹绘制的特点和注意事项。
其次介绍非线性系统的奇点与极限环及具体求法。最后进行相平面分析举例。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，注意讲清楚非线性系统的奇点与极限环； 5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后p230 7-6,7-8
[教案7-3] 1．主要内容：
描述函数法（另一种工程上常用方法）；典型非线性环节描述函数； 描述函数分析举例； 2．讲授方法及讲授重点： 描述函数法是一种频域法，基于谐波线性化的近似分析方法。其基本思想是首先通过描述函数将非线性环节线性化，然后应用线性系统的频率法对系统进行分析，重点介绍描述函数法分析稳定性和自振荡的一般步骤。
本讲先介绍非线性系统的另一种工程上常用方法--描述函数法，讲明描述函数法是一种近视分析法。
其次介绍非线性系统典型非线性环节描述函数及具体求法。最后进行描述函数分析举例。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，注意讲清楚典型非线性环节描述函数及具体求法； 5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后p231 7-13
第八章 离散控制系统 8学时
1, 本章的教学要求
1)使学生掌握采样过程与采样定理;2）使学生掌握Z变换和Z反变换;3）使学生掌握离散控制系统的数学模型;4）使学生掌握离散控制系统的性能分析。2.本章讲授的重点
本章首先介绍离散系统概念，讲授的重点是采样过程与采样定理，Z传递函数（脉冲传递函数）定义，开环系统的Z传递函数和闭环系统的Z传递函数的求取，系统稳定性的判别，稳态误差的计算等。3．本章的教学安排
本课程讲授8个学时，安排了5个教案。
[教案8-1] 1．主要内容：
1）采样控制系统知识要点 2）离散信号 3）离散系统概念 2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先介绍采样控制系统的特点，分析设计采样控制系统采用的数学工具是Z变换，采用的数学模型是差分方程和脉冲传递函数。给出离散信号定义，用图说明一般采样控制系统（也称脉冲控制系统）、数字控制系统（也称计算机控制系统）构成。
介绍离散控制系统在实际控制系统中得到了广泛应用的主要原因。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，应注意由于内容较多，学时少，有些地方需要简介。5．课时安排： 1学时。6．作业：
书后p279 8-1
[教案8-2] 1．主要内容：
1）采样过程与采样定理 2）保持器
2．讲授方法及讲授重点：
在介绍采样过程与采样定理时，首先给出采样过程、采样开关的定义，利用图解释采样过程，由此推出离散模拟信号的数学表达式。然后，分析采样信号的频谱，说明连续信号x(t)的频谱|X(jω)|是单一的连续频谱，而离散信号x*(t)的频谱则是以采样角频率ωs为周期的无穷多个频谱之和，由此引出重要定理：采样定理。
强调由于实际系统需要用连续信号控制被控对象进行工作，因此需要信号保持，把离散脉冲序列较准确的转变为连续信号，说明常用的保持器有零阶保持器和一阶保持器等。
举例说明采样定理。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
利用图解释采样过程，采样过程和采样定理应重点讲解。5．课时安排： 2学时。6．思考题：
一个具有标志的轮子，每转一圈用时2秒。采用摄像机拍摄轮子的运动状况，拍摄周期取多大时轮子的运动不失真？
解：轮子的旋转周期T2，角频率2T。
由采样定理：拍摄频率S2max2
可见：S2TS2max22 TS221
拍摄周期TS1秒时轮子的运动不失真。
[教案8-3] 1．主要内容：
1）Z变换和Z反变换 2．讲授方法及讲授重点：
在介绍Z变换和Z反变换时，应说明Z变换是分析离散控制系统的重要数学工具，利用Z变换可将描述离散系统动态过程的差分方程转换为代数方程，使求解过程大为简化。给出Z变换的定义、计算方法，简介Z变换的基本定理、Z反变换等内容。说明实际应用中可以查常用时间函数的Z变换和拉普拉斯变换式表。
3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
说明Z变换是分析离散控制系统的重要数学工具，可将描述离散系统动态过程的差分方程转换为代数方程，使求解过程大为简化。5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后p279 8-2，8-3单号
[教案8-4] 1．主要内容：
离散控制系统的数学模型
（1）差分方程（2）脉冲传递函数 2．讲授方法及讲授重点：
本讲首先简介差分方程，重点介绍脉冲传递函数，给出脉冲传递函数定义，说明开环系统的脉冲传递函数的求法。在介绍闭环系统的Z传递函数时，需要指出，闭环离散系统Z传递函数不能从GB(s)和GBe(s)求Z变换得来，因为采样开关在闭环系统中位置不同，其闭环Z传递函数的结果也是不一样的。举例说明采样开关在闭环系统中具有不同配置时的Z变换函数Xo(z)，然后解释说明闭环离散系统典型结构图及输出采样信号的Z变换函数Xo(z)表。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，应通过举例重点讲清开环系统的Z传递函数和闭环系统的Z传递函数的求取等。5．课时安排： 1学时。6．作业：
书后p279 8-7
[教案8-5] 1．主要内容：
离散控制系统的性能分析 2．讲授方法及讲授重点：
在讲解离散控制系统的性能分析时，首先说明离散系统的性能分析主要包括三个方面内容：系统稳定性、动态性能和稳态性能。
在介绍离散控制系统的稳定性分析时，应画图说明s平面到z平面的映射关系，给出线性离散系统稳定的充分条件，重点讲解离散系统的劳斯稳定性判据。
在讲解离散控制系统的瞬态响应（动态性能分析）时，应画图说明闭环极点分布与瞬态响应的关系。在介绍离散控制系统的稳态误差时，分析不同型别单位反馈离散系统在三种输入信号作用下的稳态误差，总结出稳态误差表，应解释说明稳态误差表的应用，学生应会利用表进行稳态误差的计算。3．教学手段：
Powerpoint课件与黑板讲授相结合。4．注意事项：
在讲授本讲时，应通过举例重点讲清系统稳定性的判别，稳态误差的计算等。
5．课时安排： 2学时。6．作业：
书后p279 8-10，8-11 7．思考题：
二、教学目的
知识：掌握什么是自动控制，自动控制控制原理的发展史和主要内容 技能：通过学习自动控制原理的发展进程了解本课程主要的任务
三、教学重点 自动控制原理的主要内容
四、教学难点 本课程的任务
五、教学方法： 讲授法
六、教具 教案、粉笔等
七、时间分配 课题引入 10分钟 讲授 85分钟 作业布置 5分钟
八、作业布置
九、审批
十、教学内容
1、组织教学
2、导入新课
3、疑点讲解
＆1.1自动控制理论的发展史及内容
一提到自动化很多人就会问自动化是什么？所谓自动化就是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。广义的讲，自动化还包括模拟或再现人的自能活动。
自动化技术广泛用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展、放大人的功能和创新的功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志。
在我国的古代，很多的能工巧匠就发明了许多原始的自动装置，以满足生产、生活和作战的需要。其中比较著名的就有以下几种：
（1）指南车
指南车是中国古代用来指示方向的一种具有能自动离合齿轮系装置的车辆。指南车是一种马拉的双轮独辕车，车箱上立一个伸臂的木人。《宋史·舆服志》中对指南车的构造和各齿轮大小和齿轮数都有详细的记载。
（2）铜壶滴漏
即漏壶，中国古代的自动计时装置，又称刻漏或漏刻。漏壶的最早记载见于《周记》。这种计时装置最初只有两个壶，由壶上滴水到下面的受水壶，液面使浮箭升起以示刻度（时间）。
（3）饮酒速度的自动调节
宋朝仇士良著的《岭外代答》（公元1178）蹭记载中国南方和西南方部落村民的一种习俗，就是常用长0.6米以上的饮酒管饮酒。在这种竹制饮酒管中有一条银制小鱼，作为可动的开关（即浮子式阀门）。这种阀门可用来保持均匀的饮酒速度。
（4）记里鼓车
中国古代有能自报行车里程的车制，是东汉以后出现的，由汉代改装而成，车中装设具有减速作用的传动齿轮和凸轮、杠杆等机构。车行一里，车上木人受凸轮牵动，由绳索拉起木人右臂击鼓一次，以表示车的里程。
（5）漏水转浑天仪
公元2世纪，中国东汉的天文学家张衡创制的一种天文表演仪器。它是一种用漏水推动的水运浑象，和现在的天球仪相似，可以用来实现天体运行的自动仿真。
（6）候风地动仪
公元132年东汉张衡发明的一种观察地震的自动检测仪器，它的工作原理涉及到检测地震信号的大小和方向。
（7）水运仪象台
北宋哲宗元祐三年，苏颂、韩公廉等人制成的水力天文装置。它既能演示或能观测天象，又能计时及报时。
中国古代人民在原始的自动装置的创造和发明上作出了辉煌的成就，也为后来自动化的发展奠定了基础。自动化的发展在世界的其他地方也有很大的发展。
公元一世纪古埃及和希腊的发明家页创造了教堂庙门自动开启、铜祭司自动洒圣水、投币式圣水箱等自动装置。17世纪以来，随着生产的发展，在欧洲的一些国家相继出现了多种自动装置，其中比较典型的有：法国物理学家B.帕斯卡在公元1642年发明的加法器;荷兰机械师C.惠更斯于公元1657年发明的钟表；英国机械师E.李在公元1745年发明带有风向控制的风磨；俄国机械师H.波尔祖诺夫于公元1765年发明了蒸气锅炉水位保持恒定用的浮子式阀门水位调节器。
18世纪末至20世纪30年代自动化技术形成，由于第一次工业革命的需要，自动化调节有了更广泛的应用。公元1968年法国工程师J.法尔科发明反馈调节器；到了20世纪20~30年代，美国开始采用PID调节器。这是一种模拟式调节器，现在还在许多工厂中采用。
随着自动化装置的广泛应用，就暴露了许许多多的问题，许多人就对自动调节系统的稳定性提出了质疑。自动调节器和控制对象组成自动调节系统。有许多科学家对自动调节系统从理论上加以研究。公元1868年英国物理学家J.麦克斯韦尔用微分方程描述并总结了调节器的理论。公元1876年俄国机械学家H.A.维什捏格拉茨基进一步总结了调节其理论，归结为只要研究描述自动调节系统的线性其次微分方程的通解。公元1877年英国数学家E.劳思、1895年德国数学家A.胡尔维茨提出代数稳定判据，沿用到现在。公元1892年俄国数学家A.李雅普诺夫提出稳定性的严格数学定义并发表了专著。他的稳定性理论至今还是研究分析线性和非线性系统稳定性的重要方法。
20世纪40～50年代局部自动化时期，第二次世界大战期间，为了防空火力控制系统和飞机自动导航系统等军事技术问题，各国科学家设计出各种精密的制动调节装置开创可防空火力系统和控制这一新的科学领域。
与此同时，在工业上已广泛应用PID调节器，并用电子模拟计算机来设计自动控制系统。20世纪50年代研制出了电动单元组合仪表，这些为工业自动化提供了必不可少的技术工具，并使得构成和设计自动控制系统更简便、更工程化了，我国也能生产系列化得国产气动单元组合仪表QDZ型和电动单元组合仪表DDZ型，在国内使用很广。
1943～1946年，美国电气工程师J.埃克托和物理学家J.莫奇利为美国陆军研制成世界上第一台基于电子管电子数字计算机——电子数字积分和自动计数器。1950年美国宾夕法尼亚大学莫尔小组研制成世界上第二台存储程序式电子数字计算机——离散变量电子自动计算机。电子数字计算机的发明为20世纪60～70年代开始的再控制系统广泛应用程序控制和逻辑控制以及应用数字计算机直接控制生产过程奠定了基础。我国也在20世纪50年代中叶开始研制大型电子数字计算机，并研制出了“银河Ⅲ”电子数字计算机。
20世纪50年代末起至今进入综合自动化时期。复杂工业、复杂工业过程和航天技术的自动控制问题，都是多变量控制系统的分析和综合问题，迫切需要加以解决。单经典的控制理论的直接应用遇到了困难。20世纪70年代微处理器的出现对实现各种复杂的控制任务起了重大的推动作用。20世纪50年代末到60年代初，开始出现电子数字计算机控制化的化工厂，20世纪60年代末在制造工业中出现了许多自动生产线，工业生产开始由局部自动化想综合自动化方向发展。20世纪70年代出现专用机床组成的无人工厂，20世纪80年代初出现用柔性制造系统组成的无人工厂。
20世纪60年代末至70年代初，美、英等国的科学家们注意到人工智能的所有技术和机器人结合起来，研制出只能机器人。智能机器人会在工业生产、核电站设备检查及维修、海洋调查、水下石油开采、宇宙探测等方面大显身手。
从古到今，自动化技术有了很大的发展。自动化是新的技术革命的一个重要方面。自动化技术的研究、应用和推广，对人类的生产、生活的方式将产生深远影响。
自控原理课程的特点和要求
《自动控制原理》是自动化、电气工程与自动化等专业的专业基础课。该课程需要一定的工程背景，利用数学知识较多。它主要研究自动控制系统的基本概念、数学模型的建立及方块图等效变换。针对控制系统的基本要求，利用时域分析法、根轨迹法和频域法分析和设计控制系统。通过该课程的学习，要求学生系统地掌握自动控制系统的基本理论和基本方法，培养学生理论联系实际的能力，为专业课和工程实践打下坚实的基础
十一、小结1.什么是自动控制。
2.自动控制理论的发展史及内容 3自动控制原理课程的特点和要求
十二、后记
一、课题＆1.2自动控制的基本原理和方式
二、教学目的
知识：1.自动控制的技术及其应用
2．掌握开环控制系统和闭环控制系统的原理和结构
三、教学重点 自控技术的应用
四、教学难点 自控技术的基本控制方式和结构
五、教学方法： 讲授法
六、教具 教案、粉笔等
七、时间分配 课题引入 10分钟 讲授 85分钟 作业布置 5分钟
八、作业布置
九、审批
十、教学内容
1、组织教学
2、导入新课
3、疑点讲解
＆1.2自动控制的基本原理和方式
1、自动控制技术及应用（1）什么是自动控制
无人直接参与 利用外加设备或装置（控制器）使机器、设备或生产过程（被控对象）的某个工作状态或参数（被控量）自动按预定的规律运行
（2）自动控制技术的应用
工业、农业、导航、核动力 生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域
2、自动控制理论
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学（1）经典控制理论（以反馈理论为基础）（军事）以传递函数为基础
研究单输入-单输出（SISO）线性定常系统的分析和设计（2）现代控制理论
（宇航）以状态空间描述为基础
具有高性能、高精度的多变量变参 数系统的最优控制问题
（3）智能控制理论（发展方向）
论、信息论、仿生学为基础
3、反馈控制理论（闭环控制理论）（1）自动控制系统
被控对象、控制器按一定的方式连接所组成的系统
最基本的连接方式是反馈方式，按该方式连接的系统称为反馈控制系统
（2）反馈控制原理
控制器对被控对象施加的控制作用取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量与输入量之间的偏差，从而对被控对象进行控制。例1
人取物
反馈控制原理就是偏差控制原理
通常，我们把取出输出量送回到输入端，并与输入信号相比较产生偏差的过程，称为反馈。
在工程实践中，为实现反馈控制，必须配有以下设备：
测量元件、比较元件、执行元件
统称为控制装置
4、反馈控制系统的基本组成
（1）外作用
有用输入：决定系统被控量的变化规律
扰动：破坏有用输入对系统的控制。如：电源电压的波动、飞行中的气流、航海中的波浪等（2）给定元件
给出与期望的被控量相对应的系统输入量（参据量）如书的位置
（3）校正元件（补偿元件）
结构和参数便于调整的元部件，以串联或反馈方式连接在系统中
1、开环控制方式
不存在输出到输入的反馈，输出量不参与控制
（1）按给定值进行控制
（2）按干扰进行控制（即前馈控制，对干扰进行补偿）
十一、小结1.自控系统的基本原理是什么
2.自控系统控制的基本控制方式及机构有哪些
十二、后记
一、课题：＆1.3控制系统的分类
＆1.4 对自动控制系统性能的基本要求
二、教学目的
知识：1.掌握控制系统的简单分类
2.自动控制系统性能的基本要求有哪些
三、教学重点 控制系统的简单分类
四、教学难点 自动控制系统的稳、准、快的要求
五、教学方法： 讲授法
六、教具 教案、粉笔等
七、时间分配 课题引入 10分钟 讲授 85分钟 作业布置 5分钟
八、作业布置
九、审批
十、教学内容
1、组织教学
2、导入新课
3、疑点讲解 ＆1.3控制系统的分类
＆1.4 对自动控制系统性能的基本要求 稳定性（最基本要求）
稳定性：系统在扰动消失后，由初始偏差状态恢复到平衡状态的能力 １、稳定
２、不稳定
稳定性：
(1)对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值。(2)对随动系统，被控制量始终跟踪参据量的变化。
稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。线性系统稳定性，通常由
系统的结构决定与外界因素无关。2 快速性
动态性能 调节时间、上升时间
对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。稳定高射炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身行动迟缓，仍然抓不住目标。3 准确性 稳态误差 有差系统
无差系统
在参考输入信号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。
十一、小结1.简单了解自动系统的简单分类
2.掌握自动控制系统性能的控制要求和各项指标
十二、后记
一、课题＆1.5MATLAB软件及其应用简介
二、教学目的
知识：1.简单了解MATLAB软件的功能 2.掌握MATLAB软件的简单使用
3.了解MATLAB软件在自动控制系统中的应用
三、教学重点 掌握MATLAB软件的使用
四、教学难点 MATLAB软件在自动控制系统中的应用
五、教学方法： 讲授法
六、教具 教案、粉笔等
七、时间分配 课题引入 10分钟 讲授 85分钟 作业布置 5分钟
八、作业布置
九、审批
十、教学内容
1、组织教学
2、导入新课
3、疑点讲解
＆1.5MATLAB软件及其应用简介
1.MATLAB软件介绍
2.MATLAB软件的功能特点
3.MATLAB软件的指令窗
十一、小结 认识MATLAB软件及软件的应用
十二、后记
一、课题＆2.1 预备知识：控制系统的数学模型
＆2.2 项目一：建立控制系统的微分方程
二、教学目的
知识：1.掌握控制系统数学模型的概念及其作用
2.数学模型的建立方法及建立控制系统的微分方程
三、教学重点 控制系统数学模型的概念
四、教学难点 建立控制系统的微分方程
五、教学方法： 讲授法
六、教具 教案、粉笔等
七、时间分配 课题引入 10分钟 讲授 85分钟 作业布置 5分钟
八、作业布置
九、审批
十、教学内容
1、组织教学
2、导入新课
3、疑点讲解
＆2.1 预备知识：控制系统的数学模型
1控制系统数学模型的概念及作用
在研究控制系统的性能时, 最关键也是最困难的一步就是建立起能以足够的精 度反映系统工作实质的控制系统数学模型。
控制系统的数学模型是描述系统内部各物理量(或变量)之间关系的数学表达式。在 静态条件下(即变量的各阶导数为零), 描述各变量之间关系的数学方程 ,称为静态模型;在动态过程中, 各变量之间的关系用微分方程描述 , 称为动态模型。由于微分方程中各变量的导数反映了它们随时间变化的特性 , 例如在运动过中 , 一阶导数表示速度 , 二 阶导数表示加速度等 , 因此 , 微分方程完全可以描绘系统的动态特 性。本章主要研究控 制系统的动态数学模型, 简称数学模型。
2控制系统数学模型建立的方法
数学模型的建立通常采用两种方法:分析法和实践法。
分析法是利用控制系统或其 组成元器件所依据的物理或化学规律,来建立数学模型并经实验验证。
实验法是通过对实际控制系统或元器件作用一定形式的输入信号,用求取控制系统或元器件的输出响应的方法来建立数学模型。在控制系统的分析和设计中 , 建立合理的系 统数学模型是一项极为重要的工作,它直接关系到控制系统能否实现给定的任务。
3控制系统数学模型的种类
时域中常用的数学模型有微分方程、差分方程和状态方程。复数域中常用的有传递函数、结构图。频域中有频率特性
2.数学模型的建立方法及建立控制系统的微分方程 1 线性控制系统数学模型的建立
线性控制系统的数学模型是用微分方程式来描述的, 用解析法列写微分方程的一般步骤如下 :(1)根据系统或元器件的工作原理 , 确定系统和各元器件的输入 / 输出 量;(2)从输入端开始,按照信号的传递顺序,依照各变量所遵循的物理或化学定律,按技术
要求忽略一些次要因素,并考虑相邻元器件的彼此影响,列出微分方程式或微分方程组;(3)消去中间变量,求得描述输入量与输出量关系的微分方程式;(4)标准化, 即将与输入变量有关的各项放在等号右侧 , 将与输出变量有关的各项 放在等号左侧, 并按降幂顺序排列。
一般情况下, 设描述线性控制系统的微分方程式如下 :
式中 , c(t)为系统或元器件的输出量;r(t)为系统或元器件的输入量;系 数 a 0 , a 1 , „ , a n 及b 0 , b 1 , „ , b n 与系统或元器件的结构及参数有关。一般的物理可实现系统,总有 n ≥ m , 上式又 称为 n 阶微分方程式。
例题：已知无源网络如图所示 , 试写出它的数学模型。
解 根据基尔霍夫定律可写出
式中 , i 为设置的中间变量, 是流经电阻R和电容C的电流 消去上式中的中间变量i整理的
当电阻R和电容C均为常数时 ,RC无源网络的数学模型为一个一阶 常系数微分方程 , 令RC = T , 则式可写成
式中, T称为RC网络的时间常数。
十一、小结 1.主要讲授了控制系统模型的概念作用、方法和种类 2.学习控制系统的微分线性方程如何建立
十二、后记
一、课题 ＆2.3项目二：求取控制系统的传递函数
二、教学目的
知识：1.学习传递函数的意义和典型环节的传递函数 2.掌握如何求取控制系统的传递函数
三、教学重点 传递函数的意义
四、教学难点 如何求取控制系统的传递函数
五、教学方法： 讲授法
六、教具 教案、粉笔等
七、时间分配 课题引入 10分钟 讲授 85分钟 作业布置 5分钟
八、作业布置
九、审批
十、教学内容
1、组织教学
2、导入新课
3、疑点讲解
＆2.3项目二：求取控制系统的传递函数
线性系统 ———— 满足叠加原理
非线性系统
设单输入单输出线性定常系统
例：枢控直流电动机调速系统
输入量ur 输出量ω(n)建立数学模型： 由局部（元件）→ 系统
传递函数结构图的组成：信号线(变量)，函数方框图，综合点，分支点
传递函数结构图：子方框图
系统结构图既保留子系统的原貌，又反映系统的结构 典型环节的传递函数
结构图的变换和简化：(按代数运算规则，原则：保持变换前后输入输出关系不变)
4，节点移动 例：求传递函数
闭环控制系统的基本结构
十一、小结1.学习传递函数的意义和典型环节的传递函数 2.学会如何求取控制系统的传递函数
十二、后记
一、课题 ＆2.4项目三：建立控制系统的动态结构图
二、教学目的
知识：掌握如何建立控制系统的动态结构图
三、教学重点 建立控制系统的动态结构图
四、教学难点 如何建立动态结构图
五、教学方法： 讲授法
六、教具 教案、粉笔等
七、时间分配 课题引入 10分钟 讲授 85分钟 作业布置 5分钟
八、作业布置
九、审批
十、教学内容
1、组织教学
2、导入新课
3、疑点讲解
＆2.4项目三：建立控制系统的动态结构图
1.结构图的组成
控制系统的结构图 , 是将系统中所有的元、部件都用方框表 示 , 在方框中表明其传递函数, 按照信号传递方向把各传递函数方框依次连接起来组成的一种图形。控制系统的结构图不仅能够清楚地反映系统的组成及信号的传递过程, 而且能够表示出系统信号 传递过程中的数学关系。因此 , 控制系统的结构图一般包含 4 种基本单元, 如图所示。
(1)信号线 : 带有箭头的直线 , 见图(a)。箭头表示信号的传递方向, 直线上标记信号 的时间 函数或像函数 , 如 r(t)或 R(s)。
(2)引出点:又称测量点,表示信号引出或测量的位置,见图(b)。从同一位置引出的信号,在数值和性质方面完全相同。
(3)比较点:又称综合点,对两个以上的信号进行加减运算,见图(c)。“ + ” 号表示相加, “” 号 表示 负 反馈 , 这是一个负 反馈的闭环控 制 系 统。由结构图(a)可 以写出
C(s)= G(s)E(s)(8)E(s)= R(s)-B(s)(9)B(s)= H(s)C(s)(10)整 理式(8)、式(9)、式(10)得到
则等效传递函数为：
式 11)表示 的是两个方框反馈连接的等效传递函数 , 如图(b)所示。式表示 的也就是负 反馈闭环控 制 系 统的传递函数。当 反馈传递函数 H(s)= 1, 即单 位反馈时 , 称这样的负 反馈闭环控 制 系 统为单 位反馈控 制 系 统。单 位反馈控 制
（11）
系 统的传递函数为
同 理 , 可 以推导 出 正 反馈闭环控 制 系 统的传递函数为
十一、小结1.动态结构图有哪些等效方法 2.如何对动态结构图进行等效
十二、后记
三、课题＆2.5项目四：由动态结构图求取控制系统的传递函数（2）
四、教学目的
知识：掌握用动态结构图求取控制系统的函数
三、教学重点 动态结构图求取传递函数
四、教学难点 如何用动态结构图求取传递函数
五、教学方法： 讲授法
六、教具 教案、粉笔等
七、时间分配 课题引入 10分钟 讲授 85分钟 作业布置 5分钟
八、作业布置
九、审批
十、教学内容
1、组织教学
2、导入新课
3、疑点讲解 ＆2.5项目四：由动态结构图求取控制系统的传递函数（2）
在 系 统结构图 简化过 程中 , 为了便 于进行方框的运算 , 往往需要移动综合点和分离点的置 , 或者移动 比较符 号“” 不能过 综合点和分离点。
(1)信号 综合点的 移动。信号 综合点的移动原 则是 : 保 证原 信号 不变 , 在 信号 综 合点移后 保 证 信 号 相 加的 代 数 和 不 变。综 合点 的 移 动 等 效 变 换 如 图所 示。其 中 , 图(a)所示 为综合点前 移等效变换 , 图(b)所示 为综合点后 移等效变换。
(2)信号 分离点的 移动。信号 分离点的移动原 则是 : 保 证原 各点信号 不 变 , 在 信 号 分 离点移动后 保 证该分支信号 不变。分离点的移动等效变换如图所示。其 中 , 图(a)所示 为分离点前 移等效变换 , 图(b)所示 为分离点后 移等效变换。
(3)信号 综合点的互换。在 结构图 简化过 程中 , 根据加法交换律 , 两个 或两个以上相 邻的信号 综合点位置 可 以互换 , 互换前 后 的结果 不变。
(4)信号 分离点的互换。在 结构图 简化过 程中 , 两个或两个以上相 邻的信号 分离点位 置互换 , 完 全不会改变信号 的性质。
必须指出 , 在 结构图 简化过 程中 , 相邻的信号 综合点和分离点的位置 不能互换。
【 例】 某系 统结构图 如图所示。要 求简 化结构 图 , 并 计 算系 统的传 递函 数G(s)= C(s)/ R(s)。
解 由系 统结构图 3-14 看出 , 结构图 中包 含 5 个环节 : G 1、G 2、G 3、G 4、H , 简化结构图 的步 骤如下 :
系统结构图
(1)信号 综合点 A 后 移 , 见图(a);(2)方框 G 1 与 G 2、G 2 与 H 串联等效 , 且信号 综合点互换位置 , 见图(b);(3)方框 G 4 与 G 1 G 2 并 联等效 , 为方便 起见记为 W 1 , 则
W 1 = G 1 G 2 + G 4 方框 G 3 与 G 2 H 反馈等效 , 记为 W 2 , 则
(4)方框 W 1 与 W 2 串联等效 , 见图(d);简化的结果 为
这样 , 利用结构图 等效变换简化了结构图 , 求出 了系 统的传递函数。
十一、小结 学习如何利用动态结构图求取控制系统的传递函数
十二、后记
一、课题：＆3.1预备知识：典型输入信号和时域性能指标
二、教学目的
知识：1.掌握有哪些典型输入信号 2.理解时域性能的指标
三、教学重点 典型的输入信号
四、教学难点 时域性能的指标理解
五、教学方法： 讲授法
六、教具 教案、粉笔等
七、时间分配 课题引入 10分钟 讲授 85分钟 作业布置 5分钟
八、作业布置
九、审批
十、教学内容
1、组织教学
2、导入新课
3、疑点讲解
＆3.1预备知识：典型输入信号和时域性能指标
一、典型输入信号 1.阶跃信号
2.单位脉冲信号
3.斜坡信号
4.抛物线信号
二．时域性能指标
描述系 统动态性能的指标定义如下 :(1)上升 时间 t r。上升 时间 是对 系 统响 应 速 度的 一种度量。系 统的阻尼 系 数不同 , 定义的上升 时间 范围 也不同。欠阻尼 系 统的 上 升 时 间 定 义为 : 响 应 从 其 稳态 值 c(∞)的 10% 上升 到 90% 所需的时间 , 记 为 t r , 如图所示。显然 , 上升 时间 越 小 , 响应 速 度越 快。对于存 在 振荡的 系 统 , 可 以取响 应 从 零开 始 第 一 次
上升 到稳态值所需的时间 为上升 时间。
(2)峰值时间 t p。阶跃响应 由零值开 始 上升 到第 一 个峰 值所 需的时 间 , 称 为峰值 时间 , 记为 t p , 如图所示 , 则 c max = c(t p)。
(3)调整 时间 t s。调整 时间 是指响应 c(t)与 c(∞)稳态值之间 的误差达到规定的允 许值 Δ , 且以后 不再超过 该值所需的最 小时间 , 记为 t s , 如图所示。通常 Δ 取为稳态值的 2% 或 5%。
(4)超调量 σ %。在 系 统响应 的动态过 程中 , 输出 量 的 最 大 值 c max = c(t p)。假如 c(t p)大 于稳态值 c(∞), 超调量 定义为
超调量 也称为最 大 超调量。假如最 大 值 c(t p)小于稳态值 c(∞), 则无超调量。
上述 4 个动态性能指标基本上可 以体现系 统动 态过 程的特 征。上升 时间 和峰值 时间 均表征系 统响应 初始阶段的快慢;调整 时间 表示 系 统动态过 程的持续时间 , 总体上反映系 统的快速 性;超调量 反映系 统响应 过 程的平稳性。在 实 际 应 用 中 , 常 用 的动态 性能 指标多 为上 升时间、调整 时间 和超调量。
十一、小结1.控制系统的时域有哪些典型输入信号各自的特点 2.控制系统时域性能指标的理解
【摘 要】自动控制原理课程不仅是控制类专业而且是电气自动化专业的重要专业基础课。本文根据自动控制原理课程在电气自动化专业中的地位，从教学内容及方法、实践教学、教材建设以及师资队伍建设方面进行了分析，以期对教学效果起到提高的作用。
【关键词】电气自动化 自动控制 课程 教学改革
自动控制原理是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。是研究自动控制系统的共同规律，为自动控制系统的分析和综合提供基本理论、基本方法的一门专业基础课。该课程，是一门重要的控制类专业的基础课，具有较强的理论性，对于工程实践具有重要的指导作用，因而受到人们的广泛重视。自动控制原理课程数学计算和理论分析比重大，是高职生遇到的最抽象、难度最大的课程之一，加之未接触专业课，没有具体应用的物理模型，仅以数学模型为基线讲，学生往往会认为“自动控制理论”与专业无关而无学习兴趣，这是多年来常规教学始终感到困惑的原因。笔者对于这方面的问题，提出以下的思路：
一、教学内容及方法
从教学内容方面看，近几年随着现代科技以及经济的发展，在教学方面要不断地更新知识的储备，做好新旧知识点的连接，避免出现知识的重复化，进而做到大力优化课程体系。建立由理论讲解、多媒体辅助教学、实习车间实践教学以及技能强化训练为整体的教学新体系。
从教学方法及手段方面看，在以信息、知识爆炸为特征的今天，传统的教学手段以不能适应时代的需要，传统的教学方法及手段已经不适应时代的需求。可以将课堂教学、实验教学、实践教学融合在一起，再通过课堂研讨以及网络答疑形成整体教学模块。在教学的组织过程中，充分利用多媒体教学的手段，制作CAI系列课件，在内容方面，选取学生感兴趣的内容。也可以将实验指导书、教学计划、教学大纲等相关资料发到网上，形成网络教学资源，便于师生查阅交流。开展网上教师答疑栏目，打破班级之间的束缚，加强授课教师与学生的联系。
二、实践教学
高职院校注重于学生实践能力的培养，在本专业本课程的实践能力的培养方面，应该从以下两个方面来着手：
1.建立一体化实验教学体系。实验教学是“控制理论”课程的重要组成部分。通过实验不仅能够培养学生分析问题和解决问题的能力，验证所学理论，而且对所学内容能够提出一些新的见解。为了适应教学改革的需要，在实验室建设方面的指导思想是：将传统的模拟实验与MATLAB环境下的仿真实验相结合，将基础理论验证类实验与自主型、综合型、设计型实验相结合，将基本实验与创新实验相结合，建立一个立体化的实验教学体系，从而满足不同阶段实践教学的需要，为激发学生的创新意识提供硬件平台。由于实验课内容和形式的多元化，大大激发了学生做实验的主动性、积极性和创新性，学生可以通过预约或上网自主地开展多项实验，进行理论验证、性能分析和综合设计，对提高学生的实践能力和本课程的学习都将起到良好的作用。课程组织形式与教师指导方法，对于教学大纲规定的必做实验，由任课教师和实验教师共同指导完成；对于设计性、综合性、创新性实验，学生自己利用课余时间完成，可以预约指导教师给予宏观上的指导。
2.建立健全实训基地。高职院校在加强实验教学体系的同时，还要大力加强实习基地的建设，提供给学生下厂实习的机会，在生产一线边学先做，同样，教师也可以在带队参加的同时，进一步提高自己的业务素质。在厂实习期间，学生的出色表现，也会令用人单位满意，为高职学生最终的就业提供有力的保证和平台。而厂家在学生实习期间的反馈意见，又可以使学生加强自身的素质提高，高职院校也能够及时调整人才培养方案，为“订单式人才培养”做全方位的准备。
三、教材建设
精简教材和教学内容，教学组定期进行集体备课，加大对该课程与前后各门课程之间的衔接研究，避免内容上的重复，使其与其他相关课程融合为一个有机的整体。建设可用于大多数工科专业的“控制理论”平台课程，不断改进和完善本课程的新体系结构，充分体现其基础性、应用性、前沿性和系统性；配合新的教材和课程体系，研究并建立配套的新实验体系，强化自主性、设计性、综合性和创新性；以MATLAB软件为基础，构造开放式小车倒立摆综合实验平台，将分析、设计、仿真、虚拟实验、模拟实验融为一体；开发先进的多媒体课件，将MATLAB平台和虚拟实验融入到教学过程中，使教学更为直观生动，更具趣味性和吸引力；完善了课程网站，完成了课程辅助教材的修改和编写，各类题库建设、网络统计功能、远程教学管理系统、虚拟实验内容的扩展及网络版的开发等，使其真正成为学生自主学习、师生互动、双向交流的园地；教考分离，采用试题库出题，统一考试，流水阅卷，考后进行详细的试卷分析。
四、师资队伍建设
首先，要在思想上转变教师观念。高职院校的环境单纯，教师应该与时代和市场相连接，不能固步自封，守着自有的观念不与时俱进。
其次，理论知识的不断进步，还应该和教师的学位提高相结合。教师尤其是年轻的教师要不断提高自己的学位，不断地汲取相关专业的先进理论技术，与更高级院校的专业导师联系，可以开拓高职院校教师的眼界，拓宽思路，做好专业知识的储备。
最后，鼓励并组织教师申报有关科研项目，在科研中提高自身业务水平，更好的为教学服务。
笔者所在的宝鸡职业技术学院电子信息工程系所开设的电气自动化专业，在所在的相关班级还实行了学生调查制度，对于学生所反馈的教学意见、教师意见以及实践教学意见，及时的了解和掌控，并作出处理。
多参数组合式逻辑控制器, 可以由时间、红外、声光控制器等多种控制参数构成, 并按照不同的组合逻辑进行组合控制。各个参数作为一种逻辑既可以单独使用又可以组合使用。当用时间、光控、红外三种控制器进行组合时, 有17种不同的控制方式, 可以适用于各种不同的场合和各种不同的控制目的。
2 多参数组合逻辑的定义和特点
2.1 组合逻辑的定义和特点
组合逻辑就是将两个 (或者两个以上) 给定的逻辑加以组合从而产生一个新的逻辑, 并增加给定的逻辑的表达力, 这就是组合逻辑的定义。
逻辑电路有两个重要的特征: (1) 输入端满足了某种特定逻辑状态的组合且不分先后的组合顺序, 可使输出端产生逻辑“1”或者“0”, 对于多参数组合逻辑控制器而言就被定义为“接通”与“断开”; (2) 这种逻辑电路状态的输入可以影响输出, 但输出不会影响输入。因此, 可以应用组合逻辑理论中的布尔代数、真值表来分析输出与输入的逻辑关系。在多参数组合逻辑控制器中, 将声音、时间、光控、红外等不同因素定义为多参数, 而各种参数的状态则作为组合逻辑控制器的输入端。
组合逻辑电路的输入与输出状态关系如图1所示。图中, X1, X2, …, Xn是电路的n个输入变量, F1, F2, ….Fm是电路的m个输出信号, 组合电路的输出与输入之间的逻辑关系可表示为:
从组合逻辑电路功能特点可以看到, 电路的输出与历史状况无关, 所以电路中就不需要任何记忆组件。这就是组合逻辑电路结构上的共同特点。
2.2 各种控制器原理和作用
2.2.1 时间控制器
时间控制器属自动控制领域的电器件, 主要用于在多段时间周期内控制多个电路的开启或关闭, 即具有多周期设置和多触点输出。
2.2.2 红外感应控制器
采用热释电红外探头并对探头接收到的微弱信号加以放大, 然后驱动继电器, 可以制成热释电人体感应控制器等。基于红外线技术的自动控制产品, 当有人 (或热源) 进入开关感应范围时, 专用传感器探测到人体红外光谱的变化, 开关自动接通负载, 人不离开感应范围, 开关将持续接通;人离开后, 开关延时自动关闭负载。
2.2.3 声光控制器
光线变暗时, 可用声音自动接通电源, 根据设定时间延时 (或者定时) 后, 自动断电, 白天光线充足时, 无论多大的声音干扰也不能接通用电设备。它特别适用于住宅楼、办公楼楼道、走廊、仓库、地下室、厕所等公共场所的照明看自动控制, 是一种集声、光、定时于一体的即节电又方便的自控开关。
3 多参数组合逻辑控制器
用上述设计方法, 设计了一个由时间控制器、红外控制器和声光控制器三部分构成的四参数组合逻辑控制器, 每部分是相互独立而又相互联系的组合逻辑控制, 该控制器的特点是:根据不同场合的需求, 各控制器可独立使用, 也可组合使用;主要有以下各种逻辑组合方式, (表1)
串行组合逻辑控制, 是一种最简单的逻辑组合是由时间控制器、红外控制器和光照控制器三部分串联构成 (如图2所示) :
该组合可实现的功能之一是:在时间控制器设置的时间范围内, 当光照强度大于设定的照度时, 电气设备 (如灯具等) 处于断开状态;夜晚照度低于设定值后, 光照控制器开启, 当探测接收到人体发出特定波长的红外线就开启电气设备。如果人体在其感应范围内一直活动时, 电气设备会一直开启, 不会频繁启动, 从而保护电气设备;当人体离开其感应范围后, 可以延时后自动切断电源, 从而实现全自动多参数组合逻辑控制。可大大节省电线、阻燃套管等材料和人工费用, 而且安装方便, 可靠性及安全性高, 集方便、节电、耐用、卫生、美观于一体, 非常适合需要自动开关的公共场所及家庭玄关等处照明, 是现代楼宇、家居理想的选择。
4 结语
声光、时间、红外感应技术虽然已经很成熟, 而且在很多领域得到了很广泛的应用, 但以组合的方式进行多参数逻辑控制用电设备的方法是一种新的尝试, 以组合式时间红外声光等参数进行用电控制是新一代的高科技用电自动控制产品, 它的出现顺应时代的潮流和社会的发展, 将给社会和经济的发展带来巨大的推动和促进作用, 是现代用电控制的理想选择, 具有广阔的市场前景。
参考文献
[1]王金凤, 程琤, 刘兆瑜.微机控制的汽车组合开关检测试验台设计[J].微计算机信息 (嵌入式与SOC) 2009, 25 (9) :172-174.
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[3]刘海波, 毛承雄, 等.基于分散逻辑的电子电力变压器并联控制技术[J].高电压技术, 2007, 33 (4) :151-156.
关键词：自动控制；原理；应用
1 概述
人类社会的发展离不开自动控制的发展，二者有着密切的联系。研究自动控制技术对于人类来说从危险、复杂与烦琐的劳动环境中解放出来十分有利，而且还可以大大的提高劳动效率。迄今为止，自动控制科学不仅对整个科学技术作出了非常重要的贡献，也为人类社会带来很多效益。但是随着现代科学技术的不断发展，人们又对自动控制与系统工程提出了更多更新更高的要求。自动控制理论与系统工程正面临新的发展机遇与严峻挑战。[1]
2 自动控制的原理
在现代科学技术的领域中，自动控制技术已经起到越来越重要的作用。所谓的自动控制，就是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置或控制器，使设备、机器或生产过程（统称被控对象）的某个参数或工作状态（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。
自动控制理论是一门研究自动控制共同规律的科学技术。自动控制发展初级阶段，主要用于工业控制，采用自动调节原理，以反馈理论为基础，“二战”期间为了设计和制造火炮定位系统、雷达跟踪系统、飞机及船用自动驾驶仪以及其他军用设备，也更加促进了自动控制理论的完善与发展。到战后，逐渐形成了完整的自动控制理论体系，则是以传递函数为基础的经典控制理论，主要的研究对象是线形定常数系统，单输入-单输出的分析和设计。[2]
3 自动控制的应用
3.1自动控制在污水处理中的应用
现在，自动控制理论与技术有两个发展方向，一是将不同的方法结合在一起，各自发挥优势，进而相互取长补短，形成新的控制系统，得到单一方法不能达到的效果；二是对理论或方法本身进行深入研究。控制理论在污水处理领域的应用主要以第一个方向为主。因为经典控制以及现代控制的理论研究都非常成熟，现在用在污水处理领域中的多是各种智能控制的混合算法。[3]
3.2 自动控制理论在光伏逆变电源中的应用
自动控制理论在光伏逆变电源中应用，主要包含对控制方法以及模糊控制理论的研究等。首先是模糊控制理论在光伏逆变电源中的应用，把模糊控制理论应用到光伏逆变电源并网中，可以将误差电流与参考电流作为系统的参考控制量，可以采用尽可能少的模糊控制的参数，能够在一定程度上降低模糊判断的时间，从而达到了一个比较好的控制效果。其次是模数控制理论的运用。所谓模数控制理论就是提高将模拟电路和数字电路混合起来，进而实现对逆变电压的同步与跟踪进行控制。再次是控制方式的探究。在现代的控制方式里，大规模的集成技术得到了快速的发展，使得小规模的元器件逐渐被专用芯片以及智能芯片代替。最后是复合控制理论在光伏逆变电源中的应用。复合控制的理论是基于内模原理的控制策略，其所采用的方法就是將动力学的模型放到逆变电源的控制器当中，从而形成一种反馈精度非常高的逆变电源。[4]
3.3 在煤炭发电中自动控制技术的应用
3.3.1 对于发电设备与装置的控制与保护
以往的煤炭发电企业采用的发电的保护设备与装置具有比较单一的功能，同时采用了比较过时的监控方法，难以很好的保护生产过程中发生的超限报警以及连锁跳机等故障，而自动控制技术的应用，对于煤炭发电的装置与设备进行了非常好的保护。
3.3.2 对于单元炉机组进行合理的整合与统一
随着科技的不断发展，煤炭发电站也开始采用先进的自动控制新技术，使得煤炭发电达到了由机-电控制一体化向机-炉-电一体化的合理统一以及整合，高新的单元炉机组运转方式的采用，完全呈现出发电机组的整体实力，同时很好地体现出其优势，有效地简化整个监控系统，并发挥出其独特功能，使日常检测监控的程序变得更为简便，节省相关的资金投入。[5]
3.4 粮油加工中单路闭环反馈系统的运用
为了使粮油的生产加工中实现准确性以及连续性，在其比较关键的地方采用以PID 智能控制器为关键内容的自动控制系统，而且应用越来越广泛。其工作原理是PID 智能控制器与电子变频设备、温度、物位等变送器、电气定位阀门等组成闭环负反馈来控制压力、物位、液面、温度等工艺。[6]
3.5 自动控制系统在小农户滴灌中的应用
本系统是在棉花滴灌管理建设的基础上，所研发的适用于小农户使用的滴灌自动控制系统。此系统的适用面积为12～50hm2，并且不用通过培训就能了解并应用。此系统主要是对施肥设备、水泵以及滴灌系统电磁阀的开关进行控制来实现自动灌溉。[7]
4 总结
自动控制在社会生活中的应用无处不在，本文只就其中的几方面做了介绍。虽然自动控制面临的问题和挑战非常严峻，但是其发展机遇还是很良好的。首先，要加快结合控制硬件、软件以及智能，逐步实现智能化；其次，要逐步达到自动控制与计算机科学、信息科学、人工智能与系统科学的结合，为自动控制提供新思想、新技术与新方法，推动智能控制的不断发展。
参考文献：
[1]吴晓帆，蔡自兴.自动控制的发展与未来[J].石油化工自动化，1999（5）：6-7.
[2]胡寿松.自动控制原理（第四版）[M].科技出版社，2001.
[3]汪家权，陈立爱，侯红勋，等.自动控制在污水处理中的应用[J].工业用水与废水，2012（6）：1-6.
[4]周多多.自动控制技术在光伏逆变电源中的应用[J].科技资讯，2012（29）.
[5]连晗，史增芳.煤炭发电中自动控制技术的应用与探讨[J].煤炭技术，2014（33）：172-174.
[6]马继征，王雨，张志强，等.自动控制在粮油加工领域中的应用简介[J].粮油加工，2007（1）：71-73.
[7]崔春亮，阿不都沙拉木，雷建花等.适合小农户的滴灌自动控制系统在裕民县的推广应用[J].节水灌溉，2011（4）：51-54.
作者简介：
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