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山东科技大学
《自动控制原理》(经典部分)课程教案
授 课 时 间: 2007-2008学年第1学期
适用专业、班级: 自动化2005- 1、2、3班
编 写 人: 高宏岩
编 写 时 间 : 2007 年 7 月
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授课学时:4学时
章节名称
第 一 章 绪 论
第 一 节自动控制的基本原理与方式
第二节自动控制系统示例
第三节自动控制系统的分类
第四节对自动控制系统的基本要求
备注
教学目的 和要求
1、了解自动控制的发展概况。
2、掌握反馈控制系统的组成及原理。
3、会根据实际控制系统绘制系统方框图。
4、掌握控制系统性能的基本要求。
重 难
点
点
重点:开环控制和闭环控制的区别;反馈控制系统的组成及原理;控制系 统性能的基本要求;根据实际控制系统绘制系统方框图。
难点:根据实际控制系统绘制系统方框图。
教学方法
教学手段
1、教学方法:课堂讲授法为主;用精讲多问的方法突出重点,用分析举
例的方法突破难点。
2、教学手段:以传统的口述、粉笔加黑板的手段为主。
教学进程 设计(含教 学内容、教 学设计、时 间分配等)
一 、引入 (约3min)
从“自动化技术发展历史和应用”引入新课。
二、教学进程设计
(一)自动控制的发展和应用 (约5min)
1、应用:广泛应用于工业、农业、航空、航天、核反应等领域。
2、发展
(1) 经典控制理论
(2) 现代控制理论
(二)自动控制的基本概念 (约42min)
1、人工控制和自动控制:以水箱控制系统为例讲解
2、基本概念:(举例)
(1) 自动控制:在无人直接参加的情况下,利用控制装置使被控 对象和过程自动地按预定规律变化的控制过程。
(2) 被控对象:要求实现自动控制的机器,设备或生产过程。
(3) 被控量:表现于控制对象或系统输出端,要求实现自动控制 的物理量。
(4) 给定值:作用于控制对象或系统输入端,并可使系统具有预
定功能或预定输出的物理量。
(5) 扰动:所有影响控制量对被控量按要求进行正常控制的因素
(6) 自动控制系统:是由控制装置和被控对象所组成
3、组成和方框图
以水箱控制系统为例,绘制系统方框图。
4、反馈控制系统基本原理:用偏差纠正偏差。
(三)基本控制方式 (约30min)
1、开环控制:只有前向通道而无反馈通道,输出信号不影响控制作用。 特点是输出不影响输入、控制精度不高。以电机转速控制系统为例讲 解按扰动控制和按给定控制两种开环控制方式。
2、闭环控制:既有前向通道又有反馈通道,输出信号影响控制作用。特 点是输出影响输入、控制精度高,因为可能发生超调和振荡,所以稳
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定性很重要。以电机转速控制系统为例讲解闭环控制方式。
3、复合控制:开环控制和闭环控制的结合。(举例)
(四)自动控制系统示例 (约50min)
1、函数记录仪(例题)
2、电阻炉温度控制系统(练习)
3、锅炉液位控制系统(例题)
(五)自动控制系统的分类 (约35min)
1、按给定量变化规律分类:
(1) 定值控制系统:输出量以一定的精度等于给定值,而给定值 一般不变化。(举例)
(2) 程序控制系统:自动控制系统的被控制量是根据预先编好的 程序进行控制的系统。(举例)
(3) 随动控制系统:输出量能以一定精度跟随给定值变化的系统。 (举例)
2、按主要元件特性分类:
(1) 线性控制系统;
(2) 非线性控制系统。
3、按系统参数是否随时间变化
(1) 定常系统:控制系统的参数在工作过程中不随时间而变化。
(2) 时变系统:控制系统的参数在工作过程中随时间而变化。
4、按信号是否连续
(1) 连续系统:如果系统中传递的信号都是时间的连续函数,则 称为连续系统。
(2) 离散系统:系统中只要有一个传递的信号是时间上断续的信 号,则称为离散系统。
举例分析系统的分类。
(六)对自动控制系统的基本要求 (约30min)
1、基本要求:
(1) 稳定性:是保证控制系统正常工作的先决条件。
(2) 准确性:说明系统的稳态(静态)品质。
(3) 快速性
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