控制工程基础

本课是机械类和仪器仪表类本科的专业基础课,是适应机电一体化技术需要,针对机械对象的控制,基于经典控制理论形成的课程,更加突出机电控制特点。

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控制工程基础课程简介:

本课是机械类和仪器仪表类本科的专业基础课,是适应机电一体化技术需要,针对机械对象的控制,基于经典控制理论形成的课程,更加突出机电控制特点。

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控制工程基础课程目录:

第1章 概论

--课程介绍1

--课程介绍2

--1.1 控制工程的发展

--1.2 控制系统的分类

--1.3 闭环系统的结构

--第1章课后练习

第2章 控制系统的动态数学模型

--2.1 系统的微分方程(一)

--2.2 系统的微分方程(二)

--2.3 Laplace变换的定义

--2.4 Laplace变换的定理

--2.5 Laplace反变换

--2.6 Laplace变换法解微分方程

--2.7 传递函数

--2.8 传递函数的一般形式

--2.9 控制系统的方块图

--2.10 方块图的化简

--2.11 建立数学模型——温控箱

--2.12 方块图——直流电机

--2.13 闭环与开环传递函数

--第2章 课后习题

第3章 时域瞬态响应分析

--3.1 时域响应概述

--3.2 一阶系统的瞬态响应

--3.3 二阶系统的瞬态响应

--3.4 极点位置与响应特性的关系

--3.5 高阶系统的瞬态响应

--3.6 瞬态响应性能指标

--第3章 课后练习

第4章 控制系统的频率特性

--4.1 频域法概述

--4.2.1 频率特性的定义

--4.2.2 频率特性的意义及表示形式

--4.2.3 频率特性的求取

--4.3.1 典型环节的Nyquist图

--4.3.2 Nyquist图的作图方法

--第4章 课后练习(一)

--4.4.1 典型环节的Bode图

--4.4.2 一般系统Bode图的作图方法

--4.4.3 最小相位系统的Bode图

--4.5.1 Bode图与传递函数的对应关系

--4.5.2 Bode图与传递函数的对应关系举例

--4.6 系统的开环和闭环频率特性的关系

--第4章 课后练习(二)

第5章 控制系统的稳定性分析

--5.1 控制系统的稳定性

--5.2 劳斯判据

--5.3 映射定理

--5.4 Nyquist稳定性判据

--5.5 Nyquist判据具体应用1

--5.5 Nyquist判据具体应用2

--5.5 Nyquist判据具体应用3

--5.6 控制系统的相对稳定性

--第5章 课后习题

第6章 控制系统的误差分析和计算

--6.1 闭环控制系统的稳态误差

--6.2 输入引起的稳态误差1

--6.2 输入引起的稳态误差2

--6.3 干扰引起的稳态误差

--6.4 叠加动态特性与输入无关

--第6章 课后练习

第7章 控制系统的综合与校正

--7.1 闭环系统瞬态响应与频率特性的关系

--7.2 开环与闭环频率特性的关系

--7.3 开环频率特性与闭环瞬态响应的关系

--7.4 准确性及时频关系例子

--7.5 期望的开环频率特性

--第7章 课后练习(一)

--7.6 控制器——比例、积分

--7.7 控制器——比例-积分

--7.8 控制器——比例-微分

--7.9 控制器——PID

--7.10 直流电机伺服系统

--7.11 最优阻尼比

--7.12 I型最优模型

--7.13 PID控制器的参数计算

--第7章 课后练习(二)

第8章 计算机控制系统

--8.1 计算机控制系统的结构

--8.2 z变换

--8.3 s平面与z平面的映射关系

--8.4 控制器的模拟化设计方法

--第8章 课后练习

控制工程基础授课教师:

郭美凤-副教授-清华大学-精密仪器系

博士,副教授,博士生导师。2013年9月-2014年2月赴美国UTD教学研修。国家级精品课“控制工程基础”课程负责人。主讲《控制工程基础》,《控制工程基础》为普通高等教育“十一五”和“十二五”国家级规划教材,被北京市教委评为北京高等教育精品教材。

陈志勇-副教授-清华大学-精密仪器系

1991~1996及1996~2001就读于清华大学精密仪器与机械学系,获机械设计专业学士、精密仪器及机械专业博士学位。2001年起在清华大学精密仪器系工作,讲授的课程有“控制工程基础”、“模拟电路设计与实践”等。主要研究方向为微机电惯性器件。

李冬梅-副研究员-清华大学-精密仪器系

博士,副研究员。主讲《测试信号分析与处理》和《控制工程基础》。《数字信号处理实验平台》和《DSP测控技术实践教学装置》2010年获得清华大学实验技术成果三等奖,参编的《控制工程基础(第三版)》2012年获得清华大学优秀教材一等奖。研究方向包括高精度惯性仪表及系统技术、机电控制及数字信号处理等。2006年获得教育部科学技术进步奖一等奖1项,2013年获得国家技术发明奖二等奖1项。

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