《自动控制原理》课程标准
课程名称：自动控制原理
适用专业： 机电一体化技术
开设学期：第 三 学年 第 1 学期
学 时：32
学 分：2
一、课程性质及作用
《自动控制原理》为机电一体化专业的专业选修课程，是机械控制类、信息系统类等相关专业的大类技术基础课程。由于自动控制原理在工业自动化中得到了广泛的应用。本课程所覆盖的知识面较宽，既有较深入的理论基础知识，也有较广泛的专业背景知识，因而，它在学生知识结构方面将起到加强理论深度和拓展知识广度的积极作用。
先修课：高等数学，电工技术、电子技术、电气控制技术
后续课：机电一体化技术与系统
二、课程设计思路
本课程主要介绍自动控制原理的基本概念和基本的分析与设计方法。课程采用“一纵三横”的设计思路，具体来说，“一纵”就是在课程讲授中要求贯彻自动控制系统的建模、分析及设计方法这条主线；“三横”就是在方法讲授中要求强调自动控制系统的稳定性、快速性和准确性，稳准快三个字是分析的核心，也是设计的归宿。在课程讲授中，贯彻少而精的原则，即对重点、难点讲深讲透；注意理论联系专业实际，例子贴近生活，注重揭示抽象概念的物理意义；注意传统教法与现代教法的有机结合，充分运用各种教学手段，特别注重发挥课程教学网站的作用。在课程学习中，注重阅读教材、完成作业、课程实验及讨论问题等四个环节，深刻理解课程内容中的重点和难点，重点掌握自动控制原理的基本概念和基本分析方法。
三、课程目标
1．认知目标
1）掌握自动控制原理的基本概念
2）掌握自动控制原理的基本的分析方法
2．能力目标
1）能利用自动控制的基本理论分析工程实际问题
2）能利用自动控制的基本理论解决工程实际问题
3．素质目标
1）养成独立思考的习惯，能对所学内容进行较为全面的比较、概括和阐述；
2）能在学习过程中积极与他人合作，相互帮助，共同完成学习任务；
3）具有热爱科学、事实求事的学风和创新意思、创新精神；
4）具有良好的人文素质和职业道德，能够与人和睦相处，团队意识强；
4.思政目标
1）通过优秀科学家的重要贡献和爱国情怀，引导学生的爱国意识和奉献意识。
2）通过控制的理论原理引导学生从不同角度看问题，提升学生的思想境界，树立良好的人生观、世界观、价值观。
3）引导学生不断加强个人修养，内外兼修，迎接不断变化的社会挑战。
四、课程内容和要求
1．课程内容结构安排
序号 |
项目（或学习情境） |
参考学时 |
1 |
自动控制导论 |
2 |
2 |
控制系统的数学模型 |
8 |
3 |
控制系统的时间域稳定性分析 |
4 |
4 |
时间响应分析 |
8 |
5 |
频率响应分析与稳定性 |
8 |
|
考核 |
2 |
2．课程内容要求
项 目1 |
自动控制导论 |
学时 |
2 |
学习目标 |
1．了解自动控制的发展简史、应用领域及发展方向 2．理解自动控制的基本概念和反馈（闭环）控制原理 |
学习内容 |
教学方法和建议 |
任务1 自动控制的基本思想与历史回顾 任务2自动控制系统的基本类型及基本要求 |
任务引导法 案例分析法 小组讨论法 |
教学媒体与设备 |
学生已有的知识、能力要求 |
教师执教能力的要求 |
1．投影仪 2．相关媒体文件 . |
能说出自动控制系统的发展史 能说出控制系统的基本类型 能说出恒量控制系统好坏的基本指标 |
1.讲师或工程师以上职称。 2.具备良好的组织能力。 3.具备较强的理论基础。 |
项 目2 |
控制系统的数学模型 |
学时 |
8 |
学习目标 |
1．了解数学建模的基本原则和基本方法 2．理解相似系统、传递函数、典型环节、方框图、信号流图等基本概念 3．掌握简单物理系统的线性微分方程和传递函数的列写方法；方框图的等效变换与简化方法 |
学习内容 |
教学方法和建议 |
任务1 系统建模 任务2传递函数模型 任务3方框图模型 |
任务引导法 案例分析法 小组讨论法 |
教学媒体与设备 |
学生已有的知识、能力要求 |
教师执教能力的要求 |
1．投影仪 2．相关媒体文件 . |
1.能对简单物理系统的微分方程建模 2.能用拉普拉斯变换求解方程 3.能写出传递函数 |
1.讲师或工程师以上职称。 2.具备良好的组织能力。 3.具备较强的理论基础。 |
项 目3 |
控制系统的时间域稳定性分析 |
学时 |
4 |
学习目标 |
1．理解稳定性的基本概念 2．掌握Routh—Hurwitz稳定性判据 |
学习内容 |
教学方法和建议 |
任务1 稳定性的基本概念 任务2 Routh—Hurwitz稳定性判据 |
任务引导法 案例分析法 小组讨论法 |
教学媒体与设备 |
学生已有的知识、能力要求 |
教师执教能力的要求 |
1．投影仪 2．相关媒体文件 . |
能用Routh—Hurwitz稳定性判据来判定系统的稳定性 |
1.讲师或工程师以上职称。 2.具备良好的组织能力。 3.具备较强的理论基础。 |
项 目4 |
时间响应分析 |
学时 |
8 |
学习目标 |
1．理解典型输入信号、动态性能指标、瞬态响应、阻尼系数、稳态误差等的基本概念 2．掌握一、二阶系统的瞬态响应分析方法；系统稳态误差的计算方法
|
学习内容 |
教学方法和建议 |
任务 1 时间响应的基本概念与瞬态性能指标 任务 2 一阶系统的瞬态响应 任务 3 二阶系统的瞬态响应 |
任务引导法 案例分析法 小组讨论法 |
教学媒体与设备 |
学生已有的知识、能力要求 |
教师执教能力的要求 |
1．投影仪 2．相关媒体文件 . |
能计算系统的稳态误差 |
1.讲师或工程师以上职称。 2.具备良好的组织能力。 3.具备较强的理论基础。 |
项 目5 |
频率响应分析与稳定性 |
学时 |
8 |
学习目标 |
1．了解频率响应测量方法 2．理解频率响应的基本概念 3．掌握典型环节的频率特性；掌握一般系统开环频率特性的绘制方法 |
学习内容 |
教学方法和建议 |
任务1 频率响应的基本概念 任务2 Bode图和Nyquist曲线 任务3 典型环节的频率特性 |
任务引导法 案例分析法 小组讨论法 |
教学媒体与设备 |
学生已有的知识、能力要求 |
教师执教能力的要求 |
1．投影仪 2．相关媒体文件 . |
能画出Bode图 能Nyquist曲线 |
1.讲师或工程师以上职称。 2.具备良好的组织能力。 3.具备较强的理论基础。 |
五、实施建议
1．学习材料选用
（1）必须依据本课程标准编写教材，教材应充分体现任务引领、实践导向课程的设计思想。
（2）教材应将本专业职业活动，分解成若干典型的工作项目，按完成工作项目的需要和岗位操作规程，结合职业技能证书考证组织教材内容。要以实际工程项目为载体，引入必须的专业知识，增加实践内容，强调理论在实践过程中的应用。
（3）教材应图文并茂，提高学生的学习兴趣，加深学生对过程控制工程施工组织与管理的认识和理解。教材表达必须精炼、准确、科学。
（4）教材内容应体现先进性、通用性、实用性，要将本专业施工组织与管理新技术、新方法、新成果及时地纳入教材，使教材更贴近本专业的发展和实际需要。
（5）教材中的活动设计的内容要具体，并具有可操作性。
（6）参考资料的选用：郝芸.《自动控制原理及应用》.大连理工大学出版社. 2010年10月(第五版)
2．教学组织与设计
1）教学条件和环境
本课程结合学院具体条件和本课程的特点(理论性极强，计算较多)，力求按项目任务形式实施教学。课程内容力求减少理论推导，注重根据工作实际选取例子进行讲解，通过学习环境与模拟工作环境相结合，提高学生职业素养。
2）本课程在教学方法上的特殊性
（1）在教学过程中，力求以案例教学、问题教学等手段提高学生学习兴趣，激发学生的学习动力。
（2）在教学过程中，要广泛应用图片、动画等教学资源辅助教学，帮助学生理解各种工程力学的常识要点。
（3）由于本课程属于纯理论性课程，针对其特点，在教学过程中尽量弱化理论推导，减少不必要的数学计算，增加取材于工作实际的例子进行分析讲解。
3．课程考核与评价
1）本课程教学过程以学生为主体，因此考核要以过程性考核为主，重在考查学生在工作任务中表现出来的能力。采用项目报告或作业的形式增加对学生完成项目的过程和结果的评价。过程性考核在总成绩中所占比例不少于50%。
2）学期末设置期末考试，对课程重要的知识和能力进行综合性考核，重在考查运用知识解决实际问题的能力。
教学评价表
评价内容 |
权重 |
常规评价 |
出勤与课堂表现 |
20% |
项目评价 |
作业 |
20% |
报告或汇报 |
20% |
考查 |
40% |
合计 |
100% |
4．课程教学资源使用与建设（包括条件）
（1）注重课程资源和现代化教学资源的开发和利用，这些资源有利于创设形象生动的工作情景，激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解和掌握。建议加强课程资源的开发，建立多媒体课程资源的数据库，努力实现跨学校多媒体资源的共享，以提高课程资源利用效率。
（2）积极开发和利用网络课程资源，充分利用诸如电子书籍、电子期刊、数据库、数字图书馆、教育网站和电子论坛等网上信息资源，使教学从单一媒体向多种媒体转变；教学活动从信息的单向传递向双向交换转变；学生单独学习向合作学习转变。
（3）建立习题库及答案，同时为学生提供了多种版本的参考书，有利于学生复习和巩固知识，。
（4）建立学习资料库，推荐国内外先进的仪表、国内与专业有关的网站地址，积极引导与培养学生学会自主学习、资料查询等能力。
