一、章节

  第一章 自动控制系统的基本概念

二、教学目的和要求

1. 理解自动控制的基本概念；

2. 掌握开环、闭环控制系统组成和特点；

3. 了解由系统工作原理图画出系统方框图的方法；

4. 自动控制系统的基本要求。

三、重点和难点

重点：自动控制的基本概念，自动控制系统的基本构成，开环控制和闭环控制的基本原理。

难点：对控制系统性能的要求，负反馈控制的基本原理。

四、教学内容与要点

教学内容（2学时）

课程简介

第一节自动控制的基本方式（0.5学时）

第二节闭环控制系统的基本组成（0.5学时）

第三节自动控制系统的分类（0.5学时）

第四节对控制系统的基本要求（0.5学时）

五、思政内容切入点

1、课程简介部分

介绍课程思政教育目标

2、自动控制的基本方式

（1）关于开环控制与闭环控制的“辨证”关系

某运动员练习射箭，在训练过程中，他的每一次试射可以看作是开环控制过程。一旦把箭射出去，是否命中靶子，命中靶子后是多少环，离10环差多少，是已经确定了的，无法再改变，属于典型的开环控制。经过长期的训练，射箭运动员经历过无数次的开环控制过程，他射箭的准度越来越高，命中靶子不成问题，并且离10 环的靶心越来越近。这是运动员在训练过程中不断反馈纠正准星而达到的训练结果，属于闭环反馈控制过程。通过上述例子说明，每次射箭的开环控制是为了实现反馈控制，反馈控制过程中蕴含着开环控制，这是开环控制与闭环控制的辩证关系。

（2）反馈控制与思政结合的事例

在大自然和实际生活中，也蕴含着反馈原理。通过反馈，反思所作所为来使事物发展越来越好的例子比比皆是，如: 人类对生态环境的认识，在漫长的生产活动中，人们掠夺式地开发自然资源、大肆砍伐森林，开垦草原、滥捕海洋鱼虾等造成了水土流失严重、土地沙漠化、海洋渔业资源枯竭，人们尝尽了环境恶化的苦头。在大自然的惩罚反馈中，人们逐渐明白了保护生态环境的重要性。

通过上述两个事例说明: ①开环控制与闭环控制的关系是辩证的; ②生活中闭环反馈原理比比皆是，不负责任的生产行为造成人类生态环境破坏，通过反馈使人类认识到热爱大自然、保护生态环境的重要性。这些内容既包含了“自动控制原理”的专业知识，又将闭环与开环控制之间的辨证哲学原理介绍给了学生，实现了知识传授与辩证思维训练的密切结合。这是本案例课程思政教育与知识学习的融合点。

3、对控制系统的性能要求

（1）稳定性

稳定性，是系统能否工作的前提条件，也是对系统最起码的要求。要想使系统能正常工系统必须是稳定的，而且往往要求有一定的“稳定裕量”。

（2）动态特性

系统输出随时间t变化的这一过程称为系统的响应过程。响应过程常常又以调节时间Ts(或称过渡过程时间)为界分为动态过程(又称暂态过程)和稳态过程(又称静态过程)。

稳定系统的典型阶跃响应

（3）稳态特性

系统在过渡过程结束后，其输出量的状态值，一般用稳态误差来描述。稳态误差的大小反映了系统控制的精确程度。稳态误差值越小的系统，说明系统的控制精度越高，稳态特性越好。

以易经中的“失之毫厘谬以千里”警戒学生小的偏差会造成不可逆的严重结果，培养学生精益求精的工匠精神。

六、教学方法与教学手段

教学方法：课堂以多媒体讲授为主，结合讨论、提问。

教学手段：多媒体与板书配合。基本理论、基本知识等识记性内容以课件为主，结合大量实践图片进行提问问题，并围绕该问题进行讨论。

七、本章思考题

1.列举我国设施农业现有的自动控制装备

2.自动控制系统的有哪几种控制方式？

3.典型输入信号有哪几种类型？

4.课后题1-3

八、课外扩展

推荐学生利用互联网资源、校园网资源（校园网数据库）、图书馆资源（期刊、专业文献）等多种手段获取信息，进行课外阅读。

九、主要参考资料

教材：

《自动控制原理》第5版，孙炳达，机械工业出版社，2016年

辅助教材：

《自动控制理论简明教程（第二版）》，胡寿松主编，科学出版社

《自动控制原理学习指导及习题解答》，谢莉萍主编，机械工业出版社