自動控制原理說課

?自動控制原理?

孫立香

機電工程系電氣教學團隊

第一頁，共23頁。說課的主要內容課程總體設計課程的性質、目的、地位等課程內容設計課程主要內容、控制系統數學建模單元的教學設計教學過程設計教學過程總體框架、學法與教法學習評價與考核設計改革的方向與建議第二頁，共23頁。一、課程總體設計〔一〕課程的性質及要求：隨著消費的開展和科學技術的進步，自動控制技術已廣泛應用于工農業消費、交通運輸和國防等各個領域，并成為當今最受重視的技術之一。本課程正是基于當今高新技術的開展和高職高專教育的開展特點而設置的。是電氣自動化、機電及相關專業的核心課程之一。第三頁，共23頁。?自動控制原理?是我院電氣自動化專業〔機電系〕的一門重要的專業技術根底課，共54課時，其中理論48課時，實驗6課時。該課程專科層次主要講授經典控制理論的時域分析法和頻域分析法、自動控制系統的校正等內容。第四頁，共23頁。〔二〕課程目的為了培養實用性人才和配合后續課程的教學，通過本課程學習，學生將掌握自動控制系統分析與設計等方面的根本概念，并能對控制系統進展定性分析、簡單定量計算和設計，同時還要求學生能利用MATLAB軟件對控制系統進展初步的輔助分析和設計。最終掌握研究常見控制系統共性的技術，培養應用科學“方法論〞和系統的理念來解決消費甚至是生活中實際問題的才能、相關理論動手才能、綜合應用才能、學習才能、工作才能和創新思維才能。第五頁，共23頁。〔三〕課程在專業教學中的作用自動控制原理是一門“理論性很強的理論〞課程，由于它是以高等數學、工程數學、電力電子技術、模擬電子技術、數字電子技術、電機理論、MATLAB語言等學科和領域為根底，又是PLC應用技術、計算機控制、單片機與接口技術、自動化消費線等學科的指導理論和理論支撐，所以它是整個專業教學中的紐帶。是學生脫離單學科束縛、擴展思維形式的有力工具。第六頁，共23頁。二、課程內容設計〔一〕總體安排

1、重視理論教學。課堂講授中注意根本概念與根本方法的介紹、注重理論聯絡實際，結合工控領域中大量控制系統的實際工程進展分析，進步學生分析問題的才能；2、根據教學內容適量安排習題課，組織學生開展討論，加深對知識的理解，通過對典型例題的分析，進步學生分析和解決問題的才能；第七頁，共23頁。3、充分利用學校機房、實驗室相關設備，讓學生獨立完成實驗，進步其動手才能；4、發動學生積極參加課外科技制作，如：數學建模、電子制作、機器人大賽等，綜合運用自控原理、電子技術等相關知識解決實際系統設計中的問題。

通過上述內容的安排，實現了理論與實際、課內與課外、傳授知識與創新思維才能培養的有機結合。第八頁，共23頁。〔二〕主要教學內容〔根據專業教學方案、教學大綱以及職業教學特點、學生認知特點設置〕自動控制理論和技術的開展自動控制及自動控制系統的相關概念自動控制系統數學建模線性連續系統的時域、頻域分析。〔穩定性、穩態性能、動態性能〕自動控制系統的校正第九頁，共23頁。〔三〕重難點總結1、

課程的重點是：時域中連續系統的穩定性分析及頻域中連續系統的分析與設計。2、課程的難點是：①頻率特性與系統性能指標關系的理解；

②根據給出的時域或頻域性能指標，設計出滿足控制系統要求的校正裝置。第十頁，共23頁。〔四〕教學單元展示——控制系統數學建模〔1-2課時〕第十一頁，共23頁。什么是數學建模？一般定義：通過對實際問題的抽樣和簡化，確定變量和參數，并根據某些規律建立起變量及參數間確實定關系的數學問題，求解該數學問題，解釋驗證所得到的解，從而確定能否用于解決問題的屢次循環、不斷深化的過程。類比：小學、中學解數學、物理等應用題舉例：室溫變化數學模型〔定性分析〕第十二頁，共23頁。分析要點：研究室溫變化的背景〔節能、新能源開發、建筑構造、建材、取暖技術〕室溫變化=熱源釋放的熱能-室內熱能的損失影響室溫變化的因素〔封閉室內空氣質量、室內有無其他物品、墻體是否為同一材質、外界溫度、使用的取暖手段等〕模型的分析與簡化〔抓住主要因素，合并抵消或者忽略次要因素〕第十三頁，共23頁。數學建模的步驟有哪些？模型建立：考察實際問題、列出涉及的因素和假定條件、找到它們之間的關系、把實際問題轉化成數學問題數學解答：選擇適當的方法求解數學問題的數學解模型檢驗和結論：是否平安可靠、合理可行、符合要求，是否具有可開展性并經得起理論檢驗。〔門捷列夫周期表、牛頓定律等〕第十四頁，共23頁。為什么要學習數學建模？數學建模在計算機相關知識中的重要性要學會將所學的數學、物理、語文等知識和實際問題結合起來，抽象成邏輯過程。數學建模與學習自動控制原理之間的關系指導思想、引線根本工具、重要方法解決實際問題

第十五頁，共23頁。有哪些常見的控制系統數學模型？構造方框圖、信號流程圖微分方程傳遞函數頻域特性方程狀態空間方程脈沖傳遞函數第十六頁，共23頁。三、教學過程設計〔一〕總體教學過程陳述1、總—分—總〔經歷兩次進步和飛躍，讓學生逐步增加興趣和信心〕2、理論課教學進度與實驗課教學進度合理安排〔學有所練、學后有思〕3、老師指引方向、學生自己拓展、共同討論問題第十七頁，共23頁。〔二〕總體構造系統微分方程傳遞函數頻率特性S=d/dtS=jwd/dt=jw第十八頁，共23頁。〔三〕教學過程舉例〔仍以控制系統數學建模為例〕1、復習上節課知識和相關知識點：自動控制及自動控制系統的概念、常見的控制系統如室溫控制系統、控制系統的要素等2、本次課的主要內容提示：數學建模的概念、方法、重要性3、舉例、提問的形式引導學生：4、按照前述內容組織教學5、課后考慮：水位控制系統6、預習內容：微分公式、電路根本知識、控制系統微分方程的建立第十九頁，共23頁。四、學習評價與考核設計學習評價：學習態度、課堂提問與討論、實驗情況、作業完成質量、上課紀律與出勤情況、思維方法等考核方式：閉卷考試考試成績占60%，平時成績占40%第二十頁，共23頁。五、改革創新的方向與建議將計算機控制技術、過程控制結合適當增加實驗課時實驗室添置自動控制綜合實驗設備以詳細系統對象為主線和核心開展教學安排學生和老師到相關崗位實習、學習第二十一頁，共23頁。教材與參考