《控制系统设计与仿真》课程教学大纲.pdf

《控制系统设计与仿真》教学大纲课程英文名ControlSystemDesign&Simulation课程代码01M0080学分2总学时32理论学时16实验/实践学时16《C语言程序设计》《自动控制理论》、课程类别专业教育课课程性质任选先修课程《现代控制理论》适用专业电气工程及其自动化开课学院机电学院注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位《控制系统设计与仿真》是电气工程及其自动化专业的选修课，教学目的是培养学生使用MATLAB对控制系统进行方便有效的分析设计和仿真。MATLAB是国际控制界最为流行的计算机辅助设计及教学工具软件，通过对MATLAB，尤其是针对应用广泛的控制系统中相关内容的学习，不仅使学生巩固对控制系统理论的基本概念和基本方法的理解，而且使学生掌握用MATLAB提供的功能强大、编程方便的控制系统工具箱函数来对控制系统进行方便有效的分析设计和仿真。（二）课程目标1.对MATLAB数值计算及程序设计有基本的认识，了解SIMULINK动态仿真集成环境及其程序设计。了解我国在控制仿真领域所具有的优势和劣势，提高学生思想政治觉悟，认识自我，增强自信。2.熟悉控制系统的基本理论（模型变换、时域分析、频域分析、系统校正、极点配置和观测器设计），掌握常用的控制系统工具箱函数及MATLAB语言编程实现控制系统的模型变换、时域分析、频域分析、系统校正、极点配置和观测器设计，以提高个人的控制系统分析与设计能力。3.通过实验巩固所学内容，能解决相关的控制系统问题，能通过互联网、文献资料巩固和拓展所学知识。4.能做到理论与实践相结合，能培养严谨务实的分析问题与解决问题能力。二、课程目标达成的途径与方法以课堂教学与实验教学并重。1.课堂教学主要讲解控制系统的实验方法、MATLAB数值计算、SIMULINK动态仿真集成环境、基本程序设计和控制系统工具箱函数。通过实例的讲解，使同学们更好地熟悉或掌握控制系统的模型变换、时域分析、频域分析、系统校正、极点配置和观测器设计，提高学生的控制系统分析与设计能力。课堂教学尽量引入互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学，提高教学效果。2.实验教学主要通过给定题目由学生所掌握的MATLAB语言知识进行编程、调试并运行，培养学生熟练运用所学知识，分析与设计控制系统的能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系1课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）课程目标毕业要求2毕业要求4毕业要求5课程目标1HLM课程目标2MHM课程目标3HMM课程目标4MHM注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。2.不涉及工程教育认证的公共基础课程（含必修和选修）不填写上表。3.各专业的非公共基础课程的毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求①控制系统的实验方法L1第一章概述②系统、模型与数字仿真L1③控制系统CAD与数字仿真L1①MATLAB与SIMULINK简介、MATLAB的操作与使用L2②矩阵运算L2第二章MATLAB与SIMULINK基础③绘图、数据处理、流程控制等L3④SIMULINK动态仿真集成环境介绍L3控制系统的模型变换、时域分析、频域分析、系统校正、第三章控制系统的基本理论极点配置和观测器设计（回顾自动控制理论、现代控制L2理论所学内容）①控制系统模型建立、转换、简化等功能函数（举例分L4析）第四章控制系统工具箱函数②时域响应函数L4③根轨迹、系统分析工具LTIVIEWL4④频域响应函数L4①控制系统的分析与设计（串联校正）L3第五章控制系统的分析与设计②极点配置与观测器设计L3基本要求：L1-了解，L2-理解，L3-掌握，L4-熟练掌握五、课程学时安排学时学生任务对应课章节号教学内容分配作业要求自学要求讨论程目标1.1控制系统的实验方法课前自学了解1.2系统、模型与数字仿真第一章2MATLAB，复习11.3控制系统CAD与数自动控制理论字仿真第二章2.1MATLAB与SIMULINK简介、2课前自学基本的1、22MATLAB的操作与使用数据赋值、运算2.2矩阵运算2.3绘图、数据处理、流完成实验课前自学绘图、41、2程控制等1程序控制语句课前自学2.4SIMULINK动态仿真完成实验1、2、3、4SIMULINK，PID集成环境介绍44算法复习自动控制理第三章控制系统的基本理论2论、现代控制理3论4.1控制系统模型建立、完成实验转换、简化等功能函数6，完成课前复习数学模53、4（举例分析）62,2.12型相关知识作业课前复习时域性完成实验第四章4.2时域响应分析3能指标及输入信3、47号完成实验课前复习根轨迹4.3根轨迹33、49相关知识完成实验课前复