自动控制原理及专业软件课程实习任务书

一、课程实习的目的

（1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力；

（2）掌握自动控制原理的时域分析法、根轨迹法、频域分析法，以及各种校正装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标；

（3）学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试；

（4）学会使用硬件搭建控制系统；

（5）锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力，为今后从事控制相关工作打下较好的基础。

二、课程实习任务

某系统开环传递函数

分析系统是否满足性能指标：

（1）系统的静态速度误差系数；

（2）相角裕度；

（3）幅值裕度不小于10dB。

如不满足，试为其设计校正装置。

三、课程实习内容

（1）未校正系统的分析：
1）利用MATLAB绘画未校正系统的开环和闭环零极点图
2）绘画根轨迹，分析未校正系统随着根轨迹增益变化的性能（稳定性、快速性）。
3）作出单位阶跃输入下的系统响应，分析系统单位阶跃响应的性能指标。
4）绘出系统开环传函的bode图，利用频域分析方法分析系统的频域性能指标（相角裕度和幅值裕度，开环振幅）。
（2）利用频域分析方法，根据题目要求选择校正方案，要求有理论分析和计算。并与Matlab计算值比较。
（3）选定合适的校正方案（串联滞后/串联超前/串联滞后-超前），理论分析并计算校正环节的参数，并确定何种装置实现。
（4）绘画已校正系统的bode图，与未校正系统的bode图比较，判断校正装置是否符合性能指标要求，分析出现大误差的原因。

（5）求此系统的阶跃响应曲线。分析采用的校正装置的效果。
（6）绘画模拟电路，提出校正的实现方式及其参数。

（7）总结（包括课程设计过程中的学习体会与收获、对本次课程实习的认识等内容）

四、参考书籍

1 《自动控制原理》胡寿松主编

2 《MATLAB语言与控制系统仿真》孙亮主编

3  自行查找的材料

五、课程实习时间安排（一周）

1 查阅参考书籍和手册及资料文献（1.5天）。

2 MATLAB语言在自动控制原理中的应用，Simulink建模方法（1.5天）。

3 应用MATLAB和Simulink仿真，并撰写实习报告（1.5天）。

4 验收及校验（0.5天）

 

第二篇：《自动控制原理》课程学习心得

摘要：本文根据自动控制原理的课程特点，结合自动控制原理课程的教学现状，在总结经验和教训的基础上，遵循理论联系实践的原则，结合matlab在控制领域的潜在教学功能，从教学内容和教学方式两方面想方设法提高学生学习兴趣，同时利用教学软件的优势尽力将“难学”变成“易学”，使学生真正理解学习《自动控制原理》这门课程的实际意义。

关键词：自动控制原理 课程改革 matlab

1前言

自动控制原理是电气专业的一门主干课程。该课程一方面理论性强，在培养学生抽象思维能力和逻辑能力上起着重要的作用，但是内容多学时少、课堂信息量大，使学生对教学内容难以及时进行有效地消化，不利于学生创新能力的培养。[1]另一方面实践性综合性比较强。自动控制原理内容覆盖面比较广，要求学生有比较高的数学计算能力，电气类的工科学生不能只停留在数学层面上理解，而是解决工程实际问题能力的培养。如何在有限的学时内让学生熟练掌握控制理论的基础知识，加强创新能力和工程实践能力的培养，是课程建设过程中的关键。因此，结合教学中存在的问题，在教学内容、教学模式等方面提出了几点建议。

2理论课改革

2.1教学方法改革

对于这门难度很高的课程，教学时应注重概念，弱化计算。只有

掌握了基本的概念，有了充分的感性认识，学生才有进一步自我深化的可能。而同时感性认识获得的方法莫过于实际的例子。例如：在第一章基本概念中讲解自动控制系统的定义和组成的时候，首先需让同学们明白系统的控制过程，因此我分别举了一个人工水位控制系统和自动水位控制系统来对比讲解。由于比较贴近生活，同学们对于这个人工系统的自动运行原理基本都能自发自然的理解，所以稍加引导，就很容易理解控制对象，被控量，给定值，反馈元件，执行机构等概念。

2.2教学内容的改革

自动控制原理课程是理论性较强、概念深的课程，学生普遍反映难学。我们将自动控制原理内容系统化、模块化、最优化，以解决课时少、内容多的矛盾。我们按其理论涉及领域，分为经典线性理论、非线性理论、采样系统和现代控制理论四个模块；按其研究的基本问题，将其分为系统的数学模型、系统的性能分析和系统的综合设计三个基本问题；按其课程的本质而言，直接分为控制系统的特性分析方法和控制器的设计理念。例如，采用了以建立基本概念和掌握基本技能够用为度的知识论述深度原则。基于现代计算机辅助分析设计技术大量应用的现状，减低了系统人工分析部分的比例和重心，节约课时，提高授课效果。

2.3强化启发式教学，搞好创新教育

传统的教学模式，一般都是按照教材的自然顺序按部就班地进行讲解，并且课堂授课中，教师需在黑板上做大量的数学分析推导，

画大量的曲线，因此课堂教学往往是索然无味的公式推导、定理证明和手工绘图。在教学中，要改变多年来较为死板的授课方式，充分利用现代化教学手段和生动活泼的教学方式，使课堂教学图文并茂、生动活泼，发挥和调动学生的学习积极性，采用启发式教学，由浅入深。在课堂教学中，通过布置思考题和预习的形式，要求学生课前充分准备，由学生上台讲述有关内容，既考察了学生学习的自觉性和理解能力，又锻炼了学生的表述能力，同时，还加深了对知识的理解和记忆。为了避免教师在讲台上唱独角戏，学生被动接受知识的局面的出现，应采用了讨论课的形式，进行教学互动，使课堂教学生动活泼。为了在教学中充分发挥学生的主观能动性，要培养学生的创新能力，我们一改传统教学中只注重知识的传授而忽视学生思维能力培养的教学方法，更注重在知识的传授过程中来引导、启发学生积极思维的启发式教学方法，使得学生在获取书本知识的同时，其思维能力也有很大的提高。教学过程中掌握好教学节奏，合理的留取学生思考的时间，就能真正的实现教与学的互动，充分激发学生的发散思维，调动学生学习的积极性。

2.4注重对学生进行系统化、工程化概念的强化

例如有意识地在教学中特别加强加深有关系统数学模型内容的讲述，深入浅出地介绍多种机电、热力、液力系统的数学模型的推导过程和结果，使学生能更多更分地了解到一些控制问题的实际工程背景。

2.5改革考核方式

为了使得学生能够在学好理论的同时将其运用到实际中，激发兴趣，强调过程考核，并且提高考试成绩和及格率，突出教学重点，对这门课实施考试改革以配合教学改革[2]。通过考试改革可以带动教学改革进程，构建融会贯通、紧密配合、有机联系的课程体系。为了培养学生的学习能力和实践能力，同时检查教学效果，在一些章节后组织编排综合型的题目，让学生以小论文的形式提交，将其成绩记录到期末总成绩的平时成绩中。这门课的教学内容可以分成两大部分内容的研究：前三章为控制系统的时域分析，偏重经典理论的研究；后两章为控制系统的频域分析，偏重工程实际应用。针对这样的内容特点，安排两次大作业，让学生对一个生产生活中的实例从时域分析和频域分析方法入手分析系统的稳态过程和暂态过程。大作业成绩也记录到期末总成绩的平时成绩中。最后卷面成绩折合成60%，平时成绩占40%。

3实验课教学改革

3.1将matlab应用于虚拟实验中

《自动控制原理》是电气专业学生重要的专业基础课，是后续专业课程的基础。各高校对该课程实验设置与投入都给予了高度重视。但是，其硬件实验存在着实验设备易损、实验结果不稳定等问题，如何让学生直观、便捷地了解《自动控制原理》的基础知识，准确、方便地从实验结果中进行推理是实验教学改革的一个重要问题。虚拟实验是现代实验教学的发展模式，它有效地补充和完善了传统实验，缓解了实验设备不足和滞后等问题。近年来matlab在

《自动控制原理》虚拟实验中得到了广泛的应用。matlab包含了进行控制系统分析与设计所必须的工具箱函数，可以分析连续系统，也可以分析离散系统，并可以进行极点配置控制器设计和最优控制系统设计等多项操作。现以连续系统中的时域分析法、频域分析法及根轨迹分析法为例介绍。

基于matlab开发的虚拟实验仿真系统，具有方便、直观、便捷、不易损坏、操作简单等优点。根据实验要求，利用matlab软件建立的虚拟实验仿真系统，实现了人机交互，通过对相关参数的设置，成功地对控制系统进行仿真，便于学生对知识的理解，也为学生学习和实验带来便利，使学生能够更为深刻地理解自动控制的基础理论，达到很好的实验效果。这种虚拟实验系统有效地发挥了现有各种信息化教育资源的优势，优化了资源配置，便于实现教育资源的广泛共享。

3.2设立开放实验室

采用设立开放实验室，使学生在掌握基本实验的基础上，充分利用已有的实验设备，增强动手能力。目前开放实验室内容还在继续完善中，已有包括多种电机控制、单容水箱模型、液位综合实验、机器手模型、简单飞行器控制模型等实际系统的模型。学生们可以利用这些模型来检验和巩固自己课堂中所学的系统分析以及系统设计的方法。

4、结束语

在自动控制原理课程建设过程中，这些建议极大地调动了学生学

习自动控制原理的主动性，培养了学生的创新能力和工程实践能力。虽然取得了比较好的教学效果，但仍需在今后的教学中作进一步的探索与改进。

参考文献：

[1]李春卉，苏欣平，周京京. 浅谈“自动控制原理”教学中创新能力的培养[j]. 中国电力教育， 20xx（22）： 105-106

[2]王艳.自动控制原理教学方式考试形式与实验的改革[j].电气电子教， 20xx（4）：72