自動控制原理-說課

個人認為：建立一個系統(tǒng)的觀念。建立一個控制的思想。培養(yǎng)一個整體、全局的意識。第一頁第二頁，共28頁。自控系統(tǒng)把許多電氣專業(yè)課程

有機地統(tǒng)一在一個整體中?？刂破鲉纹瑱C、PLC、工業(yè)控制計算機檢測元件傳感器、檢測技術執(zhí)行元件電機與拖動、變頻器、液壓傳動、氣動技術控制對象機器人、電機調(diào)速、過程控制、運動控制第二頁第三頁，共28頁。部分畢業(yè)設計題目基于PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設計基于PLC蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)設計基于單片機PWM直流電機調(diào)速系統(tǒng)的設計基于單片機的智能尋跡系統(tǒng)設計基于三菱PLC礦井通風控制系統(tǒng)設計基于單片機太陽能熱水器控制系統(tǒng)的設計基于PLC小型搬運機械手運動系統(tǒng)的設計基于單片機的IC卡智能水表控制系統(tǒng)設計單片機控制單閉環(huán)直流電機調(diào)速系統(tǒng)設計

第三頁第四頁，共28頁。二、課程教學用的教材：《自動控制原理與系統(tǒng)》主編：孔凡才2007年度普通高等教育國家精品教程機械工業(yè)出版社精品教程第四頁第五頁，共28頁。教材的特色從工程實際應用的角度出發(fā)。注重基礎性、系統(tǒng)性和實用性。寫得深入淺出，比較適合?？平虒W。自動控制系統(tǒng)的數(shù)學描述方法，時域分析，頻域分析方法，系統(tǒng)校正。系統(tǒng)概念→系統(tǒng)建?！到y(tǒng)分析→系統(tǒng)校正第五頁第六頁，共28頁。二、課程的特點1、自動控制原理課程本身要大量用到Laplace變換、復變函數(shù)理論，所以要想學好自動控制原理，首先得看看自己的大學數(shù)學基礎有沒有打扎實了（尤其是復變函數(shù)與積分變換）。第六頁第七頁，共28頁。2、除了應該具備的數(shù)學基礎外，還需有處理相關專業(yè)知識的能力。比如建立實際系統(tǒng)的物理模型，這里就需要有良好的電路（主要是模擬電路）、大學物理、機械原理的知識。同時還需要有一定的數(shù)學建模能力。第七頁第八頁，共28頁。部分同學出現(xiàn)不想學的心理原因1：數(shù)學、物理基礎差的學生。原因2：學電氣的學生不懂機械原理，而控制的對象往往都是機械系統(tǒng)。出現(xiàn)的時間：學完第一章緒論后，在學自控系統(tǒng)建模時，部分學生因上述原因，往往放棄學習本課程。第八頁第九頁，共28頁。3、課程是自控而不是數(shù)學正是因為課程中充滿了數(shù)學，所以千萬不要把自動控制原理當成數(shù)學來學，因為若當作一門數(shù)學課，你掌握的只是一些方程的操作和圖形的畫法，你無法理解為什么實際的系統(tǒng)會遵循控制理論所描述的規(guī)律（比如水位能夠被精確的控制），這會讓你覺得是完全是數(shù)學的作用，而忽略了自動控制的基本思想以及這些數(shù)學方程背后所受到物理規(guī)律支配這一事實。很多原本數(shù)學還可以的同學也學不好控制理論，都是犯了把自控理論課作為數(shù)學課來學的思想錯誤。第九頁第十頁，共28頁。4、自控最根本思想是【負反饋思想】學自動控制原理，掌握基本的控制思想是最重要的（它有別于數(shù)學思想、物理思想）。大學階段所學的自動控制原理主要涉及經(jīng)典控制理論，所以它最根本的控制思想是【負反饋思想】，很多穩(wěn)定性理論都是立足于這一思想上建立的，所以數(shù)學雖然很重要，但數(shù)學對于自動控制理論來說只是一個強有力的工具。第十頁第十一頁，共28頁。5、要珍惜每次做練習題的機會。1、題目不在多、在精。2、一般把書本上每章后面的習題全部掌握，就算達到基本掌握的程度了。3、第一次做不來不要緊，關鍵是要弄懂。第十一頁第十二頁，共28頁。6、要重視仿真軟件Matlab

每次編程序都要開動自己的腦筋，不要機械的按照老師的步驟輸入到計算機中，要有自己的程序方法，要有自己的思想。第十二頁第十三頁，共28頁。比如由多極運算放大器構成的電路控制系統(tǒng)，要思考為什么通過對一些參數(shù)的改變（例如改變電容）會導致被控量（例如電壓）的不穩(wěn)定或者控制精度下降等等。第十三頁第十四頁，共28頁。三、教學內(nèi)容的組織

（五點內(nèi)容）

1、對控制系統(tǒng)的定性描述上升到對控制系統(tǒng)的定量描述。講好這一點很重要。第十四頁第十五頁，共28頁。學習工程技術學科的一般的方法1、、大量的具體的物理、化學系統(tǒng)大量的、具體的物理、化學系統(tǒng)通過系統(tǒng)內(nèi)部的機理統(tǒng)一的數(shù)學模型個性共性再回到實際系統(tǒng)加以應用12用數(shù)學方法定量研究第十五頁第十六頁，共28頁。2、穩(wěn)定、穩(wěn)態(tài)、動態(tài)

“三態(tài)”

描述系統(tǒng)的性能

穩(wěn)定、穩(wěn)態(tài)、動態(tài)是系統(tǒng)的三大性能指標?！叭龖B(tài)”的思想要貫穿在課程講授的始終，圍繞系統(tǒng)的三態(tài)進行分析和設計。第十六頁第十七頁，共28頁。3、講好系統(tǒng)數(shù)學模型的

代數(shù)描述和幾何描述的關系和變換

一個自控系統(tǒng)有多種數(shù)學模型形式來描述1、微分方程模型（代數(shù)）4、根軌跡模型（幾何）2、傳遞函數(shù)模型（代數(shù)）5、Bode圖（幾何）3、方框圖模型（幾何）6、Nyquist圖（幾何）這些數(shù)學模型與系統(tǒng)性能指標相互關聯(lián)，它們之間可以相互轉(zhuǎn)換。第十七頁第十八頁，共28頁。比如：控制系統(tǒng)的根軌跡圖它既能定量地將控制系統(tǒng)的模型描述出來，還能直接地表示出控制系統(tǒng)的性能。在控制系統(tǒng)的Bode圖上，既表現(xiàn)了系統(tǒng)中的數(shù)量關系又表現(xiàn)了系統(tǒng)的性能優(yōu)劣；等等。第十八頁第十九頁，共28頁。

引導學生學會如何利用數(shù)學工具1、從多個角度描述問題和處理問題。2、將實際問題與抽象描述相結合。第十九頁第二十頁，共28頁。4、時域分析應該比以前更受關注。以前，由于計算工具簡單，復雜的計算不方便，傳統(tǒng)的講法是精講一、二階系統(tǒng)的時域分析，高階系統(tǒng)動態(tài)分析這一屆主要是簡介。但是，Matlab出現(xiàn)了！第二十頁第二十一頁，共28頁。Matlab工具平臺，使得復雜的計算不成為困難。課堂教學中完全可以考慮利用Matlab工具平臺，一般系統(tǒng)的動態(tài)分析與計算，不再受系統(tǒng)階次的局限。第二十一頁第二十二頁，共28頁。5、聯(lián)系實際要密切。本課程要用數(shù)學方法分析系統(tǒng)，比較抽象。教學時盡量多給學生介紹一些控制原理應用背景和實例。學生在學習過程中深入體會理論與實際的結合。第二十二頁第二十三頁，共28頁。（三）教學方法與教學形式1、板書講授。本門課程理論知識較復雜，用到高等數(shù)學及復變函數(shù)的知識較多，若用多媒體課件來進行講授，學生僅僅是知道了這個公式是什么，而不能深入理解該公式或該方法的得出、推導以及具體應用是什么。而用板書的方法與學生在課堂上一起討論，印象更加深刻，記憶也就更加牢固。第二十三頁第二十四頁，共28頁。2、討論式教學在有些公式或方法的講授時，可以留給學生來做，或者用他們自己的方法來驗證，這樣能大大提高學生學習的熱情和積極性。3、習題課教學方法改革盡量少留作業(yè)，拿出一道或幾道典型的題目，或一題多解，讓學生獨立完成，盡量減少互相抄襲的事件發(fā)生。4、課程結束要考試。5、充分利用Matlab仿真系統(tǒng)。第二十四頁第二十五頁，共28頁。四、課程教學設想與建議1、教學設想設計了一個系統(tǒng)，第一章學完之后對這個系統(tǒng)進行定性分析，第二章學完后建立該系統(tǒng)的數(shù)學模型，第三章學完對它進行時域分析，第四章結束后利用根軌跡分析其性能，第五章用頻域方法進行系統(tǒng)的分析。