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教学日历

所有阅读材料均指以下这本书中相应内容:

Van de Vegte, John反馈控制系统。 第三版,Prentice Hall出版社,1994年。

讲 # 主题 阅读内容 重要安排
第一部分:控制系统分析
1 课程简介

课程要求,学习目标,所需的数学知识,线性代数测验
1.1, 1.2, 1.3
2 控制系统引论

控制系统的分类和举例(开环与闭环),扰动,参数变化,模型线性化和方框图
1.1, 1.2, 1.3 布置第一次作业
3 控制系统分析与设计

控制系统分析与设计,系统性能,反馈的目的,增益的概念,传递函数,方框图
1.2, 1.4, 1.7 (到第14页), 3.7(参考第二章和第三章),讲义
4 扰动和灵敏度

反馈系统的性能,反馈的目的,系统对参数变化和模型不确定的灵敏度,灵敏度函数,扰动的影响
4.1, 4.2
5 稳态误差

稳态误差,积分环节,方框图绘制及闭环系统稳态误差的求取
4.3, 讲义 交第一次作业

布置第二次作业
6 s平面,极点和零点

暂态性能;s平面,极点和零点;图解法求留数
1.7 (从开头到第14页), 1.8, 1.9
7 暂态响应和稳定性

系统稳定性,极点位置与时间响应,一阶和二阶系统信号
4.4
8 主导模态

主导模态的概念,附加极点,高阶系统,留数幅值与时间常数的概念
1.8, 4.4, 讲义 交第二次作业

布置第三次作业
9 暂态响应及其性能

暂态响应性能指标,系统零点的来源,反馈极点和闭环零点
5.1, 5.2
10 零点的作用

在不同的极点情况下添加零点的作用
5.3 交第三次作业

布置第一次实验
第二部分:状态空间方法
11 状态空间

系统状态的概念,状态向量的定义和线性定常系统的状态空间描述
11.1, 11.2
12 状态空间建模

n阶微分方程导出状态空间模型, 由传递函数导出状态空间模型,示例
11.3
13 进一步讲述状态空间建模和传递函数矩阵

由具有零点的传递函数导出状态空间模型, 向量/矩阵微分方程的拉氏变换
11.4 交第一次实验的实验报告

布置第四次作业
14 Quanser的模型和状态转移矩阵

Quanser的状态空间模型, 状态微分方程的齐次解和状态转移矩阵
11.5
15 状态空间微分方程的解

状态空间微分方程的通解,恒输入情况下Quanser举例
讲义
16 可控性

可控系统与不可控系统的举例,可控性的定义和单输入系统可控的条件
11.7 交第四次作业
17 第一次测验

1-15
18 可控性(续)

多输入系统的可控性
讲义 布置第五次作业
19 基于状态空间模型的系统设计

状态反馈极点配置问题,设计传感器反馈系统
12.1, 12.2
第三部分:时域系统设计
20 比例控制器

比例控制器对一阶、二阶、三阶系统的作用,控制器优化设计举例
讲义
21 控制系统的时域设计方法

时域系统分析的一般方法: 根轨迹法,角条件和模条件简介
6.1, 6.2 交第五次作业

布置第六次作业
22 根轨迹绘制规则

根轨迹绘制规则
6.3
23 根轨迹法举例

根轨迹法举例
6.4
24 基于根轨迹法的系统设计

根轨迹法和系统设计,零极相消,带速度反馈的电机位置伺服系统,基于根轨迹法的超前校正装置设计
6.5, 6.6 交第六次作业

布置第七次作业
25 校正装置设计

基于根轨迹法的滞后校正装置设计,基于根轨迹法的PID控制简介
6.7, 6.8
第四部分:频域系统设计
26 频率响应分析

系统对正弦输入信号的稳态响应,二阶系统举例
7.1, 7.2
27 极坐标图

一阶和二阶系统的极坐标图及其它例子
讲义 交第七次作业

布置第二次实验
28 映射定理和奈奎斯特稳定判据

奈奎斯特稳定判据的推导
7.3
29 奈奎斯特图举例

举例
7.4 交第二次实验的实验报告
30 更多的奈奎斯特图举例 讲义
31 第二次测验

16-27
布置第八次作业
32 增益裕量和相角裕量

增益裕量和相角裕量定义及举例
7.6
33 幅相平面和Nichols图

Nichols图的作用及举例
8.5
34 开环、闭环行为及二阶系统范例

基于二阶系统范例的频率响应指标
8.3 交第八次作业

布置第九次作业
35 波特图
36 一阶和二阶系统的波特图
37 校正和基于波特图的设计 交第九次作业
38 基于波特图的设计(续)
39 习题课

 
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