自动控制原理孙立香机电工程系电气教学团队说课的主要内容课程总体设计课程的性质、目标、地位等 课程内容设计课程主要内容、控制系统数学建模单元的教学设计 教学过程设计教学过程总体框架、学法与教法 学习评价与考核设计 改革的方向与建议一、课程总体设计（一）课程的性质及要求：随着生产的发展和科学技术的进步，自动控 制技术已广泛应用于工农业生产、交通运输和国 防等各个领域，并成为当今最受重视的技术之一 。本课程正是基于当今高新技术的发展和高职高 专教育的发展特点而设置的。是电气自动化、机 电及相关专业的核心课程之一。自动控制原理是我院电气自动化 专业（机电系）的一门重要的专业技术基 础课，共54课时，其中理论48课时，实验 6课时。该课程专科层次主要讲授经典控制 理论的时域分析法和频域分析法、自动控 制系统的校正等内容。 n（二）课程目标n 为了培养实用性人才和配合后续 课程的教学 ，通过本课程学习，学生将掌握自动控制系统分 析与设计等方面的基本概念，并能对控制系统进 行定性分析、简单定量计算和设计，同时还要求 学生能利用MATLAB软件对控制系统进行初步的 辅助分析和设计。n最终掌握研究常见控制系统共性的技术，培养应 用科学“方法论”和系统的理念来解决生产甚至是 生活中实际问题的能力、相关实践动手能力、综 合应用能力、学习能力、工作能力和创新思维能 力。n（三）课程在专业教学中的作用n 自动控制原理是一门“实践性很强的理 论”课程，由于它是以高等数学、工程数学 、电力电子技术、模拟电子技术、数字电 子技术、电机理论、MATLAB语言等学科 和领域为基础，又是PLC应用技术、计算机 控制、单片机与接口技术、自动化生产线 等学科的指导理论和实践支撑，所以它是 整个专业教学中的纽带。是学生脱离单学 科束缚、扩展思维模式的有力工具。二、课程内容设计n（一）总体安排n 1、重视理论教学。课堂讲授中注意基本概念与 基本方法的介绍、注重理论联系实际，结合工控 领域中大量控制系统的实际项目进行分析，提高 学生分析问题的能力；n2、根据教学内容适量安排习题课，组织学生开展 讨论，加深对知识的理解，通过对典型例题的分 析，提高学生分析和解决问题的能力；n3、充分利用学校机房、实验室相关设备， 让学生独立完成实验，提高其动手能力；n4、动员学生积极参加课外科技制作，如： 数学建模、电子制作、机器人大赛等，综 合运用自控原理、电子技术等相关知识解 决实际系统设计中的问题。通过上述内容的安排，实现了理论与实 际、课内与课外、传授知识与创新思维能 力培养的有机结合。n（二）主要教学内容（根据专业教学计划 、教学大纲以及职业教学特点、学生认知 特点设置）n自动控制理论和技术的发展n自动控制及自动控制系统的相关概念n自动控制系统数学建模n线性连续系统的时域、频域分析。（稳定 性、稳态性能、动态性能）n自动控制系统的校正n（三）重难点总结n1、 课程的重点是：时域中连续系统的稳 定性分析及频域中连续系统的分析与设计 。n 2、课程的难点是： n 频率特性与系统性能指标关系的理解；n 根据给出的时域或频域性能指标，设计 出满足控制系统要求的校正装置。（四）教学单元展示控制系统数学建模 （1-2课时）什么是数学建模？n一般定义：通过对实际问题的抽样和简化 ，确定变量和参数，并根据某些规律建立 起变量及参数间的确定关系的数学问题， 求解该数学问题，解释验证所得到的解， 从而确定能否用于解决问题的多次循环、 不断深化的过程。n类比：小学、中学解数学、物理等应用题n举例：室温变化数学模型（定性分析）n分析要点：n研究室温变化的背景（节能、新能源开发 、建筑结构、建材、取暖技术）n室温变化=热源释放的热能-室内热能的损 失n影响室温变化的因素（封闭室内空气质量 、室内有无其他物品、墙体是否为同一材 质、外界温度、使用的取暖手段等）n模型的分析与简化（抓住主要因素，合并 抵消或者忽略次要因素）数学建模的步骤有哪些？n模型建立：考察实际问题、列出涉及的因 素和假定条件、找到它们之间的关系、把 实际问题转化成数学问题n数学解答：选择适当的方法求解数学问题 的数学解n模型检验和结论：是否安全可靠、合理可 行、符合要求，是否具有可发展性并经得 起实践检验。（门捷列夫周期表、牛顿定 律等）为什么要学习数学建模？n数学建模在计算机相关知识中的重要性n 要学会将所学的数学、物理、语文等知识和实 际问题结合起来，抽象成逻辑过程。n数学建模与学习自动控制原理之间的关系n 指导思想、引线n 基本工具、重要方法n 解决实际问题有哪些常见的控制系统数学模型？n结构方框图、信号流程图n微分方程n传递函数n频域特性方程n状态空间方程n脉冲传递函数三、教学过程设计n（一）总体教学过程陈述 1、总分总（经历两次提高和飞跃，让学 生逐步增加兴趣和信心） 2、理论课教学进度与实验课教学进度合理安 排（学有所练、学后有思） 3、教师指引方向、学生自己拓展、共同探讨 问题n（二）总体结构系 统微分方程传递函数频率特性S=d/dtS=jwd/dt=jw（三）教学过程举例（仍以控制系统数学建模为例 ） 1、复习上节课知识和相关知识点：自动控制及自 动控制系统的概念、常见的控制系统如室温控制 系统、控制系统的要素等 2、本次课的主要内容提示：数学建模的概念、方 法、重要性 3、举例、提问的形式引导学生： 4、按照前述内容组织教学 5、课后思考：水位控制系统 6、预习内容：微分公式、电路基本知识、控制系 统微分方程的建立四、学习评价与考核设计n学习评价：学习态度、课堂提问与讨论、实验情 况、作业完成质量、上课纪律与出勤情况 、思维方法等 考核方式：闭卷考试考试成绩占60%，平时成绩占 40%五、改革创新的方向与建议n将计算机控制技术、过程控制结合n适当增加实验课时n实验室添置自动控制综合实验设备n以具体系统对象为主线和核心开展教学n安排学生和教师到相关岗位实习、学习教材与参考文献n推荐教材：n自动控制原理与系统 孔凡才主编 机械工业 出版社n推荐教学参考资料：n自动控制原理胡寿松主编 国防工业出版社n自动控制原理王恩荣主编 化学工业出版社n控制理论CAI教程颜文俊等 科学出版社谢谢大家！