Automatic Control Principle Experiment
课程总学时：16
实验学时：16
课程总学分：1
适用专业：自动化、自动化卓越班、测控技术与仪器
一、实验的目的和任务
通过本实验的学习，使学生通过实验的方式加深对自动控制基本原理和方法的理解，并掌握利用基于MATLAB软件的PC机实验平台进行自动控制系统仿真研究的基本操作技能，为学习后续课程打下基础。
二、实验的基本要求和特点
初步掌握MATLAB软件的使用方法，能通过实验验证自动控制原理和方法，能分析和说明实验系统和实验数据，并以较规范的科技报告形式写出实验报告。
三、本实验与其它课程的联系
本实验的先修课为高等数学、线性代数、复变函数、积分变换和电路等。后续课程有过程控制系统设计，运动控制系统，计算机测控技术，控制系统仿真，自适应控制和模糊控制等。
四、实验的主要内容
1. 基本实验
教学要求：
了解：Matlab的计算机仿真基础和程序设计方法
掌握：Matlab数值计算、图形处理基础，利用Simulink搭建控制系统并仿真，控制系统的数学模型
应用：数学模型间的转换和连接，实验建模。
教学要点：
（1）Matlab基础
（2）Simulink基础
（3）控制系统数学模型建立与转换
（4）模型连接
（5）测试曲线和实验模型搭建。
2.综合性实验
教学要求：
了解：Matlab求解时域性能指标的方法。离散控制系统和非线性控制系统的设计方法
掌握：利用Matlab仿真进行控制系统时域分析、离散控制系统分析、非线性控制系统分析。
熟悉：相关的连续、离散控制系统基本分析与设计指令，利用Simulink搭建连续、离散和非线性系统的方法。
教学要点：
（1）控制系统的时域分析
（2）离散控制系统的分析与设计
（3）非线性控制系统分析
3.设计性实验
教学要求：
了解：控制系统常见的设计方法，复杂控制系统的性能和设计方法。
掌握：PID控制器整定技术，根轨迹分析与设计、频域分析与设计、状态空间模型与设计技术。
熟悉：根轨迹、频域、状态空间等分析与设计的指令，以及不同设计方法的区别和效果。
应用：采用根轨迹和频域实现控制系统校正设计，状态观测器和状态反馈控制器设计
教学要点：
（1）控制系统的时域设计
（2）控制系统的根轨迹分析与设计
（3）控制系统的频域分析与设计
（4）状态变量控制系统分析与设计
五、学时分配（总学时：16 学时，学分：1学分）
章次 | 课 程 内 容 | 基本实验学时 | 综合实验学时 | 设计实验学时 | 学时小计 |
1 | Matlab基础 | 1 |
|
| 1 |
2.1 | 控制系统的数学模型 | 1 |
|
| 1 |
2.2 | 控制系统的时域分析 |
| 2 |
| 2 |
2.3 | 控制系统的时域设计 |
|
| 2 | 2 |
2.4 | 控制系统的根轨迹分析与设计 |
|
| 2 | 2 |
2.5 | 控制系统的频域分析与设计 |
|
| 4 | 4 |
2.6 | 离散控制系统分析与设计 |
| 1 |
| 1 |
2.7 | 状态变量控制系统分析与设计 |
|
| 2 | 2 |
2.8 | 非线性控制系统分析 |
| 1 |
| 1 |
课时合计 | 2 | 4 | 10 | 16 | |
六、考核方式
1． 考核方法：考勤、课内实验（编程组态、分析计算、操作演示、质疑答辩）、课外实验和报告。
2． 成绩评定按约：考勤10%、课内实验考核检查40%、课外实验和报告50%。
七、教材及参考书
教科书：
1. 杨平，余洁，徐春梅等.自动控制原理—实验与实践篇.北京：中国电力出版社，2011.
参考书：
1.杨平，翁思义，王志萍.自动控制原理-理论篇(第2版) .北京：中国电力出版社，2014.
2.杨平，翁思义，王志萍等.自动控制原理-练习与测试篇.北京：中国电力出版社，2012.
3.黄忠霖.自动控制原理的MATLAB实现.北京：国防工业出版社，2007.