控制系统建模与仿真

课程代码

16000092

课程名称

控制系统建模与仿真

Modeling   and Simulation of Control Systems

课程性质

《控制系统建模与仿真》是电气工程及其自动化专业的一门专业选修课。

学分/学时

2学分 / 32学时

开课学期

三（3）

开课单位

电气工程学院

适用专业

电气工程

教学语言

演示文稿、讲解、作业、课程报告均采用中文

先修课程

信号与系统、自动控制原理

后续课程

无

教材及参考书

²张晓华. 控制系统数字仿真与CAD. 机械工业出版社. 2009.

²张晓华. 系统建模与仿真. 清华大学出版社，2006.

²Richard C. Dorf.(谢红卫译).现代控制系统. 电子工业出版社. 2010.

课程简介

《控制系统建模与仿真》是电气工程系电气工程及其自动化专业的一门专业选修课。本课程的教学目的，是使学生通过课程学习和文献阅读了解电气自动化学科最新的发展，开阔学生的学术视野，培养学生自主学习能力与独立思考能力，检查学生综合运用所学知识与基本技能情况，锻炼学生的书面表达能力，为今后的学习和工作打下良好的基础。

考核方式

²平时成绩     10%

²期末考试   90%

实验教学

无

专业培养能力

1) 具有从事电气工程所需的相关数学、力学建模与现代控制理论知识以及仿真知识；

2) 掌握扎实的常见电气自动化系统建模、控制设计和仿真的基本理论知识，了解控制工程的前沿发展现状和趋势；

3) 具有对于常见电气自动化系统问题进行系统表达、建立模型、控制设计和仿真分析的能力；

4) 掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。

课程培养学生的能力

1) 掌握控制系统建模与仿真的基本知识，了解控制系统建模与仿真发展过程和前沿技术，培养学生发现问题、解决问题的基本能力；

2) 掌握常见机械和电气自动化系统建模的基本理论和方法，具备控制系统建模的能力；

3) 掌握现代控制理论的基本概念，掌握自动化控制系统性能分析和系统设计的基本方法，具备一般控制系统的初步的完整的分析和设计能力，培养学生的实践能力；

4) 掌握撰写学术报告的基本思路和方法，具备撰写学术论文的初步能力。

教学内容与

学时分配

1. 绪论（2学时）

介绍控制系统建模与仿真的目的、意义以及最新的发展动态。

2.控制系统的建模（8学时）

介绍控制系统建模与仿真的基本概念，介绍控制系统的数学模型的种类与特点，结合实例讲述不同实际系统进行数学建模的基本方法。

3.现代控制理论基础（8学时）

内容主要包括状态空间与传递函数描述之间的转换、系统的运动分析、能控性和能观性判断以及李雅普诺夫稳定性定理等。

4.控制系统的仿真（4学时）

常微分方程的数值解法、面向系统结构图的仿真、环节的离散化和非线性环节的仿真以及数字控制系统的仿真等。

5.控制系统的建模与仿真实例（6学时）

结合前面的建模、控制理论和仿真技术的学习基础，结合实际控制系统，从数学建模、系统分析、控制器设计、控制系统仿真各个环节完整的给出控制系统建模与仿真的几个实例，明晰一个完整的控制系统建模与仿真分析设计全过程。

6.虚拟样机与实物仿真（4学时）

介绍虚拟样机和实物仿真的概念，结合实例讲述虚拟样机技术与实物仿真的基本步骤和方法等。

教学方法

课程教学以课堂教学、课外作业、综合讨论、课程报告等方式实施。

课程的教学将充分利用多媒体技术制作丰富多彩的教学和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。

本课程的学习要求分为三个层次。即掌握、理解和了解。掌握是指对教学内容理解透彻。能熟练运用知识解决实际问题；理解是指对教学内容清楚，具有分析、计算问题的能力；了解是指对教学内容具有基本知识，为今后进一步学习打下良好的基础。

制定人

及发布时间

高丙团，2015年 5月 4日