“自动控制理论”课程教学大纲
作者：信息管理 发表时间：2009-04-10
英文名称: Automatic Control Theory课程编号: C04012课程类型: 专业技术基础课学 时: 56 学 分: 3.5使用对象: 电气学院三年级本科生先修课程: 高等数学、工程数学、电工原理、电子技术、电机学、机械工程基础等课程。使用教材及参考书: 《自动控制理论基础》 吴韫章主编 西安交通大学出版社 1999年出版一、课程性质、目的和任务： 本课程是电气工程与自动化专业的技术基础课。本大纲是为电气工程学院“自动控制理论”课程而编写的。通过本课程的学习，使学生掌握自动控制系统的基本原理及对自动控制系统的要求；掌握自动控制系统的分析方法，建立校正概念；设计一般的电气传动方面的自动控制系统并能满足其它后续专业课程对自动控制理论知识的需要。二、教学基本要求 1．了解自动控制系统的组成，分类，掌握闭环系统及反馈的概念。 2．学会建立系统数学模型（传递函数，状态空间表达式，方框图）的基本方法。 3．掌握自动控制系统稳定性，动态指标，稳态误差的概念及其分析方法。 4．掌握开环对数频率特性的绘制方法及其与系统稳态、动态性能的关系、稳定裕量概念。 5．了解校正的概念及方法。三、教学内容及要求： 1．绪论自动控制系统的基本概念。对自动控制系统的要求和研究方法。（重点内容）自动控制理论发展概述2．自动控制系统的数学模型系统的状态空间描述系统非线性特性的线性化 （了解内容）系统的传递函数与动态结构图 （重点内容）数学模型间的相互转换3．自动控制系统的时域分析典型环节及其阶跃响应二阶系统的阶跃响应及动态指标（重点内容）高阶系统的瞬态响应 （了解内容）状态方程的解法系统的能控性和能观性自动控制系统的稳定性 （重点内容）自动控制系统的稳态误差4．频率法分析对数频率特性的绘制 最小相位系统对数频率特性与系统稳定性 （重点内容）频率特性与系统动态、稳态品质的关系。5．系统的校正综合系统校正概述常用校正装置及其特性按期望频率特性校正 （重点内容）6．采样控制系统信号的采样和保持。Z变换。差分方程及其解法。脉冲传递函数。采样控制系统的时域分析。四、实践环节实验包括：1） 自动控制系统的静、动态特性示范实验。 （2学时）2） 典型环节及系统瞬态响应 （2学时）3） 自动控制系统校正实验 （2学时）4） 采样控制系统实验 （2学时）通过实验应使学生能够：1） 了解自动控制原理课的教学内容及实用价值。2） 学会自动控制实验的基本方法，例如：运算放大器的使用，PI调节器的使用、曲线的绘制、实验结果分析等。3） 学会构造简单实验电路，如：PI调节器，采样控制器等。实验注意事项：1） 实验前一定要求学生全面预习实验指导书，复习相关的理论知识。2） 在实验课中应加强独立实验能力。3） 实验报告要严格要求，对实验结果要有分析讨论。五、学时分配表：
大纲制定者：沈传文执笔 大纲审定者：杨 君 大纲批准者：邱 捷2000年6月
随着科学技术的不断进步，自动控制系统在机械电子工程中的各领域中的应用也不断得以发展。这就对在校大学生提出了更高的要求--不仅能掌握一些自动控制方面的理论和方法而且还应初步掌握该理论和方法在工程实际中的应用。
通过对《自动控制工程》的学习，使学生掌握目前广泛使用的经典控制理论，能够对单输入、单输出的线性定常系统进行分析，建立系统的数学模型。通过系统的输入、输出特性（主要是传递函数），在时间域和频率域中，分析系统运动的稳定性、快速性和精度。以及控制系统的设计原理和校正方法。对非线性系统也能进行初步的分析，为学习现代控制理论打下基础。 二、相关教学环节安排
1． 采用课堂教学及实验相结合的方法。
2． 实验课单列，每周0.5学时。在第十二周左右集中完成。
3． 每周布置作业，作业量4~6小时。三、 课程主要内容及学时分配
每周4学时，共17周。
主要内容：
（1）概述 2学时
（2）控制系统的动态数学模型 6学时
1． 控制系统的微分方程及线性化
2． 系统的传递函数
3． 系统函数的方块图及简化
4． 建立实际系统函数的方块图
（3）时域瞬态响应分析 6学时
1． 时域响应及典型输入信号
2． 一阶系统的瞬态响应
3． 二阶系统的瞬态响应
4． 高阶系统的瞬态响应
（4）控制系统的频率特性 8学时
1． 频率特性的基本概念2． 频率响应的极坐表图
3． 频率响应的对数坐表图
4． 由频率特性曲线求系统的传递函数
5． 由单位脉冲求系统的频率特性
6． 控制系统的闭环频率响应（5）控制系统的稳定性分析 8学时
1． 系统稳定性的基本概念
2． 系统稳定的条件
3． 代数稳定判据
4． 乃奎斯特稳定判据
5． 对数幅相频特性曲线的稳定判据
6． 控制系统的相对稳定性
（6）控制系统的误差分析和计算 4学时
1． 稳态误差的基本概念
2． 控制系统稳态误差的计算
（7）控制系统的性能分析与校正 8学时
1． 系统的性能指标
2． 系统的校正概述
3． 串联校正
4． 反馈校正
5． 用频率法对控制系统进行设计和校正
（8）根轨迹法 6学时
1． 根轨迹与根轨迹方程
2． 绘制根轨迹的基本法则
3． 系统闭环零点、极点的分布与性能指标
（9）控制系统的非线性问题 8学时
1． 概述
2． 描述函数法
3． 相轨迹法四、 教材及主要参考书
教材：《控制工程基础》 董景新、赵长德主编 清华大学出版社
主要参考书：《自动控制原理》上下册 李友善主编 国防工业出版社
《现代控制工程》 绪方胜彦著 卢伯英等译 科学出版社
随着科学技术的不断进步，出现了越来越多的多输入、多输出、时变的、非线性的现代控制系统，且控制性能要求也越来越高。使的经典的控制方法及理论越来越无能为力。基于状态空间表达法的现代控制理论为现代控制系统的设计提供了解决的方法及理论依据。
通过对《现代控制理论》的学习，使学生掌握利用状态空间表达法表达系统的结构，求解系统的响应过程，判别系统的能控性与能观性，以及判别复杂系统的稳定性；并能独立进行控制系统的设计，包括解决系统全状态反馈的极点配置问题、系统状态观测器设计以及系统的最优控制设计。二、 相关教学环节安排
1． 采用课堂授课教学。
2． 根据作业情况安插习题课。
每周布置作业，作业量2~3小时，主要针对基本概念、控制系统设计。三、 课程主要内容及学时分配（打 号为重点讲授部分）
每周3学时，共17周。
主要内容：
（一） 控制理论的性质、发展及应用 2学时
（二） 控制系统的状态空间表达式 7学时
1． 状态变量及状态空间表达式 1学时
2． 状态空间表达式的建立（一） 1学时
3． 状态空间表达式的建立（二） 1学时
4． 状态向量的线性变换 2学时
5． 从状态空间表达式求传递函数 1学时
6． 习题课 1学时
（三） 控制系统状态空间表达式的解 5学时
1． 线性定常齐次状态方程的解 1学时
2． 矩阵指数函数-状态转移阵 2学时
3． 线性定常系统非齐次状态方程的解 1.5学时
4． 习题课 0.5学时
（四） 线性控制系统的能控性和能观性 14学时
1． 线性定常系统的能控性判别 2学时
2． 线性连续定常系统的能观性 2学时
3． 能控性与能观性的对偶关系 2学时
4． 能控标准型与能观标准型 2学时
5． 线性系统的结构分解 2学时
6． 传递函数阵的实现问题 2学时
7． 传递函数中零极点对消与状态能控性和能观性之间的关系 1学时
8． 习题课 1学时
（五） 稳定性与李雅普诺夫方法 4学时
1. 李雅普诺夫关于稳定性的定义 0.5学时
2. 李雅普诺夫第一法 0.5学时
3. 李雅普诺夫第二法 1学时
4. 李雅普诺夫方法在线性系统中的应用 0.5学时
5. 李雅普诺夫在非线性系统中的应用 1学时
6. 习题课 0.5学时
（六） 线性定常系统的综合 6学时
1． 线性反馈控制系统的基本结构及其特点 1学时
2． 极点配置问题 1学时
3． 系统镇定问题 1学时
4． 状态观测器 1学时
5． 利用状态观测器实现状态反馈的系统 1学时
6． 习题课 1学时
（七） 最优控制 13学时
1． 概述 0.5学时
2． 研究最优控制的前提条件 0.5学时
3． 静态最优化问题的解 1学时
4． 泛函及其极值-变分法 2学时
5． 有约束条件的泛函极值 2学时
6． 极小值原理 2学时
7． Bang-Bang控制 1学时
8． 双积分系统的时间最优控制 1学时
9． 动态规划法 0.5学时
10． 线性二次型最优控制问题 1.5学时
11． 习题课 1学时
四、 教材及主要参考书
教材：《自动控制原理》上册第2章，下册全部 吴麒主编 清华大学出版社
五、 有关说明
为了增进学生对课程的理解及利用现代控制理论进行控制系统设计的能力，对基础较好的学生要求同时学习Matlab控制软件，在课堂中根据习题进度也讲解一些相关的Matlab指令。
控制系统的数学模型
线性系统的时域分析法
线性系统的根轨迹法
线性系统的频域分析法
控制系统的校正方法 1.自动控制的基本概念 1.1 自动控制的基本原理及基本控制方式①自动控制的发展及现状 ②△控制理论的三要素：同构理论、信息流动、反馈机制 ③自动控制 ④自动控制系统 ⑤开环控制 ⑥△闭环控制 ⑦复合控制 1.2 △自动控制系统示例及基本组成①被控对象 ②执行机构 ③放大装置 ④检测装置 ⑤比较装置 ⑥反馈装置 ⑦校正装置 ⑧输入信号 ⑨输出信号 ⑩扰动信号 1.3 自动控制系统的分类①按数学模型分类 ②按控制方式分类 ③按元件类型分类 ④按系统功用分类 ⑤按输入量的变化规律分类 ⑥按输入输出的数量分 1.4 △对控制系统的基本要求①稳定性 ②稳态性 ③动态性 1.5 典型输入信号①脉冲信号 ②阶跃信号 ③速度信号 ④加速度信号 ⑤正弦信号2 控制系统的数学模型 2.1 控制系统的时域模型④线性系统微分方程的列写 ⑤线性系统微分方程的求解 ⑥非本质非线性系统及其线性化①数学模型 ②控制系统的时域模型 ③典型元件的微分方程列写 2.2 控制系统的频域模型①△传递函数的定义 ②△传递函数的性质 ③传递函数的零点 ④传递函数的极点 ⑤△典型元部件的传递函数 ⑥△典型环节的传递函数 ⑦△无源网络、有源网络的传递函数 ⑧△★常用检测元件的传递函数 ⑨△★常用执行元件的传递函数 2.3 控制系统的结构图与信号流图①△结构图的概念 ②结构图的绘制 ③结构图的等效变换 ④结构图的简化 ⑤信号流图 ⑥梅逊公式 2.4 反馈控制系统的传递函数①△开环传递函数 ②△输入作用及干扰作用下的闭环传递函数 ③闭环系统的输出 ④输入作用及干扰作用下的误差传递函数 ⑤闭环系统的误差 2.5 △利用MATLAB进行系统仿真3 线性系统的时域分析法 3.1 △线性系统时域响应的性能指标①时域响应 ②动态过程 ③稳态过程 ④动态性能指标 ⑤稳态性能指标 3.2 一阶系统的时域分析①一阶系统的数学模型 ②一阶系统的脉冲响应 ③△一阶系统的阶跃响应 ④一阶系统的斜坡响应 ⑤一阶系统的加速度响应 ⑥一阶系统的性能分析 ⑦线性定常系统的一个重要结论 3.3 二阶系统的时域分析①△二阶系统的数学模型 ②二阶系统的各种类型 ③二阶系统的脉冲响应 ④△二阶系统的阶跃响应 ⑤二阶系统的斜坡响应 ⑥△二阶系统的性能分析 ⑦非零初始条件下二阶系统的响应过程 3.4 高阶系统的时域分析①三阶系统的单位阶跃响应②高阶系统的阶跃响应 ③△闭环主导极点 ④偶极子对 ⑤★高阶系统的性能分析及性能指标估算 3.5 线性系统稳定性的时域分析①△控制系统稳定性定义 ②△控制系统稳定的必要条件 ③△控制系统稳定的充要条件 ④古尔维茨判据 ⑤劳斯判据 ⑥劳斯判据的两种特殊情况 ⑦利用劳斯判据设计系统的稳定裕度 ⑧利用劳斯判据设计系统的参数 ⑨利用劳斯判据分析系统闭环极点的分布 3.6 线性系统稳态误差的计算①△控制系统的误差 ②△控制系统的稳态误差 ③△系统类型 ④△静态位置误差系数 ⑤△静态速度误差系数 ⑥△静态加速度误差系数 ⑦动态误差系数 ⑧★扰动作用下的稳态误差 ⑨提高系统稳态性能的措施 3.7 △用MATLAB分析系统性能4 线性系统的根轨迹法 4.1 根轨迹方程①△根轨迹 ②△根轨迹方程 ③闭环零、极点与开环零、极点之间的关系 ④★根轨迹与系统性能 4.2 根轨迹绘制的基本法则①△根轨迹绘制法则 ②★由根轨迹确定闭环极点 ③系统闭环极点之积 ④系统闭环极点之和 4.3 广义根轨迹①参数根轨迹 ②等效传递函数 ③★附加开环零点对系统的影响 ④★附加开环极点对系统的影响 ⑤★零度根轨迹 ⑥零度根轨迹的绘制 4.4 系统性能的分析与估算①稳定性分析 ②振荡性能分析 ③快速性分析 ④稳态性分析 ⑤闭环零极点与时间响应 ⑥系统性能的定量计算 4.5 △应用MATLAB研究根轨迹5 线性系统的频域分析法 5.1 引言①频域分析的基本概念 ②频率特性的物理意义 5.2 △频率特性①频率特性的概念 ②幅频特性 ③相频特性 ④幅相曲线 ⑤对数频率特性曲线 ⑥对数幅相曲线⑦系统零、极点与频率特性的关系 5.3 △典型环节的频率特性 ①典型环节的频率特性 ②典型环节的幅相曲线 ③典型环节的对数频率特性曲线 5.4 开环系统的频率特性①△控制系统的开环幅相曲线 ②△控制系统的开环对数频率特性曲线 ③最小相位系统 ④非最小相位系统 ⑤不稳定环节的频率特性 ⑥延迟环节的频率特性 5.5 △★Nyquist稳定性判据①幅角原理 ②Nyquist稳定性判据 ③Nyquist稳定性判据的证明④Nyquist稳定性判据的应用 ⑤开环临界稳定时Nyquist稳定性判据的应用 ⑥对数频率稳定判据⑦条件稳定系统 ⑧多环系统稳定性判据 5.6 △稳定裕度①稳定裕度 ②相位裕度 ③幅值裕度 5.7 闭环频率特性①★闭环频率特性 ②闭环频率特性的几何描述 ③系统带宽 ④系统带宽频率 ⑤★频率尺度与时间尺度的反比性质 5.8 系统时域指标的估算①△★开环对数频率特性与时域指标的关系 ②由相位裕度计算二阶系统的时域指标 ③由相位裕度估计高阶系统的时域指标 ④由闭环频率特性估算时域指标 5.9 △应用MATLAB绘制频率响应图6 控制系统的校正方法 6.1 控制系统设计与校正的基本概念①控制系统的设计方法 ②控制系统的校正方法（时域法、频域法、根轨迹法、复合控制法） ③性能指标 ④校正方式（串联校正、并联校正、反馈校正、复合校正） ⑤校正装置(无源校正、有源校正、超前校正、迟后校正、迟后--超前校正、PID控制器) ⑥基本控制规律 6.2 时域法校正方法①△二阶系统的比例微分控制 ②△二阶系统的速度反馈控制 ③△比例积分控制 ④△★PID控制 6.3 频率法校正方法①△串联超前校正 ②△串联滞后校正 ③△★串联滞后一超前校正 ④串联综合法校正设计 ⑤串联工程法设计 ⑥★反馈校正 6.4 根轨迹校正方法①串联超前校正 ②串联滞后校正 ③串联滞后--超前校正 ④参数设计 6.5 复合控制方法①复合校正 ②不变性原理 ③△按扰动补偿的复合校正 ⑤△按输入补偿的复合校正 6.6 △控制系统设计专题讨论①交流数字随动系统 ②计算机过程控制系统 6.7 △应用MATLAB进行系统设计
章次 | 内容 | 讲课 | 实验 | 总学时 |
1 | 绪论 | 2 | 2 | 4 |
2 | 自动控制系统的数学模型 | 12 |
| 12 |
3 | 自动控制系统的时域分析 | 12 | 2 | 14 |
4 | 频率法分析 | 10 |
| 10 |
5 | 系统的校正综合 | 6 | 2 | 8 |
6 | 采样控制系统 | 6 | 2 | 8 |
| 合计 | 48 | 8 | 56 |
《自动控制工程》教学大纲
一、课程的教学目的和基本要求随着科学技术的不断进步，自动控制系统在机械电子工程中的各领域中的应用也不断得以发展。这就对在校大学生提出了更高的要求--不仅能掌握一些自动控制方面的理论和方法而且还应初步掌握该理论和方法在工程实际中的应用。
通过对《自动控制工程》的学习，使学生掌握目前广泛使用的经典控制理论，能够对单输入、单输出的线性定常系统进行分析，建立系统的数学模型。通过系统的输入、输出特性（主要是传递函数），在时间域和频率域中，分析系统运动的稳定性、快速性和精度。以及控制系统的设计原理和校正方法。对非线性系统也能进行初步的分析，为学习现代控制理论打下基础。 二、相关教学环节安排
1． 采用课堂教学及实验相结合的方法。
2． 实验课单列，每周0.5学时。在第十二周左右集中完成。
3． 每周布置作业，作业量4~6小时。三、 课程主要内容及学时分配
每周4学时，共17周。
主要内容：
（1）概述 2学时
（2）控制系统的动态数学模型 6学时
1． 控制系统的微分方程及线性化
2． 系统的传递函数
3． 系统函数的方块图及简化
4． 建立实际系统函数的方块图
（3）时域瞬态响应分析 6学时
1． 时域响应及典型输入信号
2． 一阶系统的瞬态响应
3． 二阶系统的瞬态响应
4． 高阶系统的瞬态响应
（4）控制系统的频率特性 8学时
1． 频率特性的基本概念2． 频率响应的极坐表图
3． 频率响应的对数坐表图
4． 由频率特性曲线求系统的传递函数
5． 由单位脉冲求系统的频率特性
6． 控制系统的闭环频率响应（5）控制系统的稳定性分析 8学时
1． 系统稳定性的基本概念
2． 系统稳定的条件
3． 代数稳定判据
4． 乃奎斯特稳定判据
5． 对数幅相频特性曲线的稳定判据
6． 控制系统的相对稳定性
（6）控制系统的误差分析和计算 4学时
1． 稳态误差的基本概念
2． 控制系统稳态误差的计算
（7）控制系统的性能分析与校正 8学时
1． 系统的性能指标
2． 系统的校正概述
3． 串联校正
4． 反馈校正
5． 用频率法对控制系统进行设计和校正
（8）根轨迹法 6学时
1． 根轨迹与根轨迹方程
2． 绘制根轨迹的基本法则
3． 系统闭环零点、极点的分布与性能指标
（9）控制系统的非线性问题 8学时
1． 概述
2． 描述函数法
3． 相轨迹法四、 教材及主要参考书
教材：《控制工程基础》 董景新、赵长德主编 清华大学出版社
主要参考书：《自动控制原理》上下册 李友善主编 国防工业出版社
《现代控制工程》 绪方胜彦著 卢伯英等译 科学出版社
《现代控制理论》教学大纲
一、 课程的教学目的和基本要求随着科学技术的不断进步，出现了越来越多的多输入、多输出、时变的、非线性的现代控制系统，且控制性能要求也越来越高。使的经典的控制方法及理论越来越无能为力。基于状态空间表达法的现代控制理论为现代控制系统的设计提供了解决的方法及理论依据。
通过对《现代控制理论》的学习，使学生掌握利用状态空间表达法表达系统的结构，求解系统的响应过程，判别系统的能控性与能观性，以及判别复杂系统的稳定性；并能独立进行控制系统的设计，包括解决系统全状态反馈的极点配置问题、系统状态观测器设计以及系统的最优控制设计。二、 相关教学环节安排
1． 采用课堂授课教学。
2． 根据作业情况安插习题课。
每周布置作业，作业量2~3小时，主要针对基本概念、控制系统设计。三、 课程主要内容及学时分配（打 号为重点讲授部分）
每周3学时，共17周。
主要内容：
（一） 控制理论的性质、发展及应用 2学时
（二） 控制系统的状态空间表达式 7学时
1． 状态变量及状态空间表达式 1学时
2． 状态空间表达式的建立（一） 1学时
3． 状态空间表达式的建立（二） 1学时
4． 状态向量的线性变换 2学时
5． 从状态空间表达式求传递函数 1学时
6． 习题课 1学时
（三） 控制系统状态空间表达式的解 5学时
1． 线性定常齐次状态方程的解 1学时
2． 矩阵指数函数-状态转移阵 2学时
3． 线性定常系统非齐次状态方程的解 1.5学时
4． 习题课 0.5学时
（四） 线性控制系统的能控性和能观性 14学时
1． 线性定常系统的能控性判别 2学时
2． 线性连续定常系统的能观性 2学时
3． 能控性与能观性的对偶关系 2学时
4． 能控标准型与能观标准型 2学时
5． 线性系统的结构分解 2学时
6． 传递函数阵的实现问题 2学时
7． 传递函数中零极点对消与状态能控性和能观性之间的关系 1学时
8． 习题课 1学时
（五） 稳定性与李雅普诺夫方法 4学时
1. 李雅普诺夫关于稳定性的定义 0.5学时
2. 李雅普诺夫第一法 0.5学时
3. 李雅普诺夫第二法 1学时
4. 李雅普诺夫方法在线性系统中的应用 0.5学时
5. 李雅普诺夫在非线性系统中的应用 1学时
6. 习题课 0.5学时
（六） 线性定常系统的综合 6学时
1． 线性反馈控制系统的基本结构及其特点 1学时
2． 极点配置问题 1学时
3． 系统镇定问题 1学时
4． 状态观测器 1学时
5． 利用状态观测器实现状态反馈的系统 1学时
6． 习题课 1学时
（七） 最优控制 13学时
1． 概述 0.5学时
2． 研究最优控制的前提条件 0.5学时
3． 静态最优化问题的解 1学时
4． 泛函及其极值-变分法 2学时
5． 有约束条件的泛函极值 2学时
6． 极小值原理 2学时
7． Bang-Bang控制 1学时
8． 双积分系统的时间最优控制 1学时
9． 动态规划法 0.5学时
10． 线性二次型最优控制问题 1.5学时
11． 习题课 1学时
四、 教材及主要参考书
教材：《自动控制原理》上册第2章，下册全部 吴麒主编 清华大学出版社
五、 有关说明
为了增进学生对课程的理解及利用现代控制理论进行控制系统设计的能力，对基础较好的学生要求同时学习Matlab控制软件，在课堂中根据习题进度也讲解一些相关的Matlab指令。
《控制工程基础》教学大纲
基本内容（△表示重点，★表示难点） 自动控制的基本概念控制系统的数学模型
线性系统的时域分析法
线性系统的根轨迹法
线性系统的频域分析法
控制系统的校正方法 1.自动控制的基本概念 1.1 自动控制的基本原理及基本控制方式①自动控制的发展及现状 ②△控制理论的三要素：同构理论、信息流动、反馈机制 ③自动控制 ④自动控制系统 ⑤开环控制 ⑥△闭环控制 ⑦复合控制 1.2 △自动控制系统示例及基本组成①被控对象 ②执行机构 ③放大装置 ④检测装置 ⑤比较装置 ⑥反馈装置 ⑦校正装置 ⑧输入信号 ⑨输出信号 ⑩扰动信号 1.3 自动控制系统的分类①按数学模型分类 ②按控制方式分类 ③按元件类型分类 ④按系统功用分类 ⑤按输入量的变化规律分类 ⑥按输入输出的数量分 1.4 △对控制系统的基本要求①稳定性 ②稳态性 ③动态性 1.5 典型输入信号①脉冲信号 ②阶跃信号 ③速度信号 ④加速度信号 ⑤正弦信号2 控制系统的数学模型 2.1 控制系统的时域模型④线性系统微分方程的列写 ⑤线性系统微分方程的求解 ⑥非本质非线性系统及其线性化①数学模型 ②控制系统的时域模型 ③典型元件的微分方程列写 2.2 控制系统的频域模型①△传递函数的定义 ②△传递函数的性质 ③传递函数的零点 ④传递函数的极点 ⑤△典型元部件的传递函数 ⑥△典型环节的传递函数 ⑦△无源网络、有源网络的传递函数 ⑧△★常用检测元件的传递函数 ⑨△★常用执行元件的传递函数 2.3 控制系统的结构图与信号流图①△结构图的概念 ②结构图的绘制 ③结构图的等效变换 ④结构图的简化 ⑤信号流图 ⑥梅逊公式 2.4 反馈控制系统的传递函数①△开环传递函数 ②△输入作用及干扰作用下的闭环传递函数 ③闭环系统的输出 ④输入作用及干扰作用下的误差传递函数 ⑤闭环系统的误差 2.5 △利用MATLAB进行系统仿真3 线性系统的时域分析法 3.1 △线性系统时域响应的性能指标①时域响应 ②动态过程 ③稳态过程 ④动态性能指标 ⑤稳态性能指标 3.2 一阶系统的时域分析①一阶系统的数学模型 ②一阶系统的脉冲响应 ③△一阶系统的阶跃响应 ④一阶系统的斜坡响应 ⑤一阶系统的加速度响应 ⑥一阶系统的性能分析 ⑦线性定常系统的一个重要结论 3.3 二阶系统的时域分析①△二阶系统的数学模型 ②二阶系统的各种类型 ③二阶系统的脉冲响应 ④△二阶系统的阶跃响应 ⑤二阶系统的斜坡响应 ⑥△二阶系统的性能分析 ⑦非零初始条件下二阶系统的响应过程 3.4 高阶系统的时域分析①三阶系统的单位阶跃响应②高阶系统的阶跃响应 ③△闭环主导极点 ④偶极子对 ⑤★高阶系统的性能分析及性能指标估算 3.5 线性系统稳定性的时域分析①△控制系统稳定性定义 ②△控制系统稳定的必要条件 ③△控制系统稳定的充要条件 ④古尔维茨判据 ⑤劳斯判据 ⑥劳斯判据的两种特殊情况 ⑦利用劳斯判据设计系统的稳定裕度 ⑧利用劳斯判据设计系统的参数 ⑨利用劳斯判据分析系统闭环极点的分布 3.6 线性系统稳态误差的计算①△控制系统的误差 ②△控制系统的稳态误差 ③△系统类型 ④△静态位置误差系数 ⑤△静态速度误差系数 ⑥△静态加速度误差系数 ⑦动态误差系数 ⑧★扰动作用下的稳态误差 ⑨提高系统稳态性能的措施 3.7 △用MATLAB分析系统性能4 线性系统的根轨迹法 4.1 根轨迹方程①△根轨迹 ②△根轨迹方程 ③闭环零、极点与开环零、极点之间的关系 ④★根轨迹与系统性能 4.2 根轨迹绘制的基本法则①△根轨迹绘制法则 ②★由根轨迹确定闭环极点 ③系统闭环极点之积 ④系统闭环极点之和 4.3 广义根轨迹①参数根轨迹 ②等效传递函数 ③★附加开环零点对系统的影响 ④★附加开环极点对系统的影响 ⑤★零度根轨迹 ⑥零度根轨迹的绘制 4.4 系统性能的分析与估算①稳定性分析 ②振荡性能分析 ③快速性分析 ④稳态性分析 ⑤闭环零极点与时间响应 ⑥系统性能的定量计算 4.5 △应用MATLAB研究根轨迹5 线性系统的频域分析法 5.1 引言①频域分析的基本概念 ②频率特性的物理意义 5.2 △频率特性①频率特性的概念 ②幅频特性 ③相频特性 ④幅相曲线 ⑤对数频率特性曲线 ⑥对数幅相曲线⑦系统零、极点与频率特性的关系 5.3 △典型环节的频率特性 ①典型环节的频率特性 ②典型环节的幅相曲线 ③典型环节的对数频率特性曲线 5.4 开环系统的频率特性①△控制系统的开环幅相曲线 ②△控制系统的开环对数频率特性曲线 ③最小相位系统 ④非最小相位系统 ⑤不稳定环节的频率特性 ⑥延迟环节的频率特性 5.5 △★Nyquist稳定性判据①幅角原理 ②Nyquist稳定性判据 ③Nyquist稳定性判据的证明④Nyquist稳定性判据的应用 ⑤开环临界稳定时Nyquist稳定性判据的应用 ⑥对数频率稳定判据⑦条件稳定系统 ⑧多环系统稳定性判据 5.6 △稳定裕度①稳定裕度 ②相位裕度 ③幅值裕度 5.7 闭环频率特性①★闭环频率特性 ②闭环频率特性的几何描述 ③系统带宽 ④系统带宽频率 ⑤★频率尺度与时间尺度的反比性质 5.8 系统时域指标的估算①△★开环对数频率特性与时域指标的关系 ②由相位裕度计算二阶系统的时域指标 ③由相位裕度估计高阶系统的时域指标 ④由闭环频率特性估算时域指标 5.9 △应用MATLAB绘制频率响应图6 控制系统的校正方法 6.1 控制系统设计与校正的基本概念①控制系统的设计方法 ②控制系统的校正方法（时域法、频域法、根轨迹法、复合控制法） ③性能指标 ④校正方式（串联校正、并联校正、反馈校正、复合校正） ⑤校正装置(无源校正、有源校正、超前校正、迟后校正、迟后--超前校正、PID控制器) ⑥基本控制规律 6.2 时域法校正方法①△二阶系统的比例微分控制 ②△二阶系统的速度反馈控制 ③△比例积分控制 ④△★PID控制 6.3 频率法校正方法①△串联超前校正 ②△串联滞后校正 ③△★串联滞后一超前校正 ④串联综合法校正设计 ⑤串联工程法设计 ⑥★反馈校正 6.4 根轨迹校正方法①串联超前校正 ②串联滞后校正 ③串联滞后--超前校正 ④参数设计 6.5 复合控制方法①复合校正 ②不变性原理 ③△按扰动补偿的复合校正 ⑤△按输入补偿的复合校正 6.6 △控制系统设计专题讨论①交流数字随动系统 ②计算机过程控制系统 6.7 △应用MATLAB进行系统设计
