自动控制原理及案例分析
自动控制原理及案例分析
1万+ 人选课
更新日期:2025/06/06
开课平台爱课程(中国大学MOOC)
开课高校四川大学
开课教师杨晓梅
学科专业工学自动化类
开课时间2024/09/14 - 2025/06/30
课程周期42 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

自动控制原理是控制类学科有关专业的核心课程,它是讨论各类自动控制系统共性问题的一门技术科学。本课程依托我专业所编著国家级规划教材《自动控制原理》(高等教育出版社,第二版)为基础,精讲自动控制原理的基本概念、理论和方法,结合实验、竞赛及科研内容,通过案例分析进一步将控制理论进行拓展和综合。本课程适用于本科教学、竞赛科研使用,既可为学生课程学习提供进一步的帮助,加深和提高同学们对课程理论知识的理解;同时,又可帮助大家在竞赛、科研以及面试时增强对自动控制系统的整体分析和设计能力,亦是工程技术人员自学相关理论的好帮手。

本课程主讲团队包括多位经验丰富的老师,不同于传统的原理灌输-练习题的教学模式,本课程采用提问-原理-案例-讨论的反转式教学架构。为了保持学习者的注意力,知识点的讲解尽量从提出问题入手,接着融入十分精简的原理讲解,引导大家一步步解决问题,从而达到提高学习者对原理的理解和实践应用能力。我们希望通过本课程的学习,学习者能够真正理解自己在学什么?学了有什么用?能解决什么样的问题?如何解决这些问题?原理与实践间是怎样的关系?

除了让学习者掌握基本控制理论外,本课程旨在提高学习者解决实际问题的能力,课程中引入了包括速度反馈直流调速系统建模及仿真、双闭环直流调速系统设计及调试、RoboMaster机器人底盘控制以及平衡车控制等多个案例,并对各个案例进行了深入分析;还引入了我们基于Python自主开发的浸入式交互探索平台,包含系统模型转换、系统时域,频域分析、串联PID校正、非线性系统等多个功能模块,可方便学习者对课程原理进行自主探索和验证,辅助同学进行理解;此外本课程开设专题讨论课,并选择适宜的主题,让参与的同学按组讨论,并提交制作的PPT。由学习者自主票选,得票最高的几位可以留在精华区或置顶,供其他同学参考和学习。以此促进小组式和游戏式学习,并形成组间竞争,提高大家学习的挑战度和主动性。

课程大纲
第1章课程介绍及绪论
1.1课程介绍
1.2绪论
第1章课程作业
第1章单元测试
第2章控制系统的数学模型
2.1输入输出微分方程的建立与线性化
2.2传递函数
第2章课程作业
第2章单元测试
第3章线性控制系统时域分析
3.1线性控制系统的暂态响应特性
3.2控制系统的稳定性
3.3控制系统的稳态误差
第3章课程作业
第3章单元测试
第4章根轨迹分析法
4.1根轨迹的意义、绘制及分析方法
第4章课程作业
第4章单元测试
第5章频域响应分析发
5.1频域特性与幅相频特性的绘制
5.2典型环节的频率特性与伯德图的绘制
5.3Nyquist稳定判据
5.4控制系统的稳定裕量、暂态和稳态性能的分析
第5章课程作业
第5章单元检测
第6章控制系统综合及案例分析(一)
6.1综合的概念以及希望开环频率特性的特点
6.2串联校正中的超前校正
6.3滞后校正/滞后超前校正以及PID简介
6.4速度反馈直流调速系统建模及仿真案例
6.5双闭环直流调速系统设计及调试案例
6.6RoboMaster机器人地盘控制案例
第6章课程作业
第6章单元检测
第7章线性系统的结构分析
7.1状态空间表达式及其与传递函数的关系
7.2状态空间表达式的解空间及可控可观性
第7章课程作业
第7章单元测试
第8章控制系统综合及案例分析(二)
8.1状态反馈及观测器
8.2智能平衡车竞赛综合案例1
8.3智能平衡车竞赛综合案例2
8.4智能平衡车竞赛综合案例3
8.5智能平衡车竞赛综合案例4
第8章课程作业
第8章单元测试
第9章离散控制系统
9.1线性离散控制系统机器与连续系统间的关系
第9章课程作业
第9章单元测试
第10章非线性控制系统
10.1非线性系统的特点
10.2基于相平面的非线性系统分析
第10章课程作业
第10章单元测试