东华大学控制工程课件
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目录
课程概述
01
核心课程内容
03
课程资源与支持
05
基础知识介绍
02
实验与实践环节
04
考核与评价体系
06
课程概述
01
课程基本信息
东华大学控制工程课程旨在培养学生掌握自动化控制系统的理论基础和实践技能。
课程目标
学生需具备线性代数、微积分、电路分析等基础课程知识，以顺利学习控制工程。
先修课程要求
课程内容涵盖控制理论、系统建模、控制算法设计及应用等关键知识点。
课程内容概览
课程考核包括平时作业、期中考试、实验报告和期末考试，全面评估学生的学习成果。
考核方式
01
02
03
04
课程目标与要求
掌握基础知识
强化系统思维
理解先进技术
培养实践能力
学生需掌握控制工程的基本理论，包括系统建模、分析和设计方法。
通过实验和项目，培养学生的实际操作能力，解决实际工程问题。
学习并理解当前控制工程领域的先进技术，如智能控制、网络控制等。
培养学生系统性思维，能够从整体上分析和解决复杂的控制问题。
课程内容概览
控制系统基础理论
介绍控制系统的基本概念、数学模型以及系统分析的基本方法。
现代控制技术应用
探讨如PID控制、状态空间控制等现代控制技术在工业中的应用案例。
控制系统设计与仿真
讲解如何使用软件工具进行控制系统设计和仿真，提高工程实践能力。
基础知识介绍
02
控制工程基础理论
控制系统是通过反馈机制实现对机器或过程的自动控制，如PID控制器在工业中的广泛应用。
控制系统的基本概念
状态空间模型提供了一种描述系统动态行为的方法，广泛应用于复杂系统的分析与设计。
状态空间模型
传递函数描述了系统输入与输出之间的关系，稳定性分析是控制工程中的核心问题之一。
传递函数与系统稳定性
数学模型与分析
介绍线性系统的定义、特性以及如何通过数学模型来分析系统的响应和稳定性。
线性系统分析
探讨非线性系统的特点，以及在控制工程中如何建立和分析非线性数学模型。
非线性系统建模
概述控制理论的基本概念，包括反馈控制、稳定性理论和系统性能指标的数学描述。
控制理论基础
控制系统设计原理
通过数学模型描述系统行为，如传递函数或状态空间模型，为设计提供理论基础。
系统建模
分析系统稳定性，确保在各种输入下系统能够正常工作，避免失控。
稳定性分析
根据系统需求选择合适的控制策略，如PID控制、模糊控制或现代控制理论。
控制策略选择
举例说明控制系统设计原理在实际工程中的应用，如工业自动化生产线的控制系统设计。
实际应用案例
利用软件进行系统仿真测试，验证控制策略的有效性，优化系统性能。
系统仿真
核心课程内容
03
反馈控制系统
介绍反馈控制系统的基本概念，如开环与闭环控制，以及反馈控制的原理和作用。
讲解如何通过劳斯稳定判据等方法分析反馈控制系统的稳定性。
介绍评价反馈控制系统性能的关键指标，如超调量、上升时间、稳态误差等。
举例说明反馈控制系统在工业过程控制、航空航天等领域的应用实例。
基本概念与原理
系统稳定性分析
系统性能指标
实际应用案例
阐述PID控制器设计的基本方法，包括比例、积分、微分控制的作用和调整。
控制器设计
系统稳定性分析
介绍系统稳定性的基本概念，包括BIBO稳定性和渐近稳定性等不同类型的稳定性。
稳定性定义与分类
01
讲解如何使用劳斯稳定判据和奈奎斯特稳定判据来分析系统的稳定性。
稳定性判据
02
介绍根轨迹法的基本原理及其在控制系统稳定性分析中的应用。
根轨迹法
03
阐述频率响应法在系统稳定性分析中的作用，包括奈奎斯特图和波特图的绘制与分析。
频率响应法
04
控制策略与算法
介绍PID（比例-积分-微分）控制算法的基本原理及其在控制系统中的应用。
PID控制算法
01
阐述状态空间方法在设计多变量控制系统中的重要性及其数学模型。
状态空间控制
02
解释模糊逻辑控制如何处理不确定性问题，并给出实际应用案例。
模糊逻辑控制
03
讨论自适应控制策略如何应对系统参数变化，以及在工业控制中的应用实例。
自适应控制策略
04
实验与实践环节
04
实验设备与工具
学生使用MATLAB、Simulink等软件进行控制系统的编程和仿真，加深理论与实践的结合。
编程与仿真软件
实验室中安装了多种传感器和执行器，用于数据采集和控制系统的反馈环节。
传感器与执行器
东华大学控制工程实验室配备有先进的实验台和工作台，为学生提供实际操作的平台。
实验台和工作台
实验操作流程
01
实验前的准备工作
在进行实验前，学生需熟悉实验设备和材料，阅读实验指导书，确保实验安全。
03
实验数据的分析
实验结束后，学生要对收集的数据进行分析，使用适当的统计方法和软件工具，得出实验结论。
02
实验步骤的执行
按照实验指导书的步骤，学生需准确操作实验设备，记录实验数据，