论文自动控制原理课程中频域分析法教学是关于本文可作为相关专业自动控制原理论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文自动控制原理孙虎章论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
本文对自动控制原理课程中频域分析法的教学内容和教学方法进行了初步探讨.着重讨论了系统频域分析内容的主要特点和教学重难点,并列举了教学实践中普遍存在的问题,归纳总结了产生这些问题的内在原因.并从这些原因入手,有针对性的提出了一些改进的教学方法和建议.为了能够更好地将所述方法应用于实践,笔者通过一个教学案例,详细阐述了上述教学方法的应用.
1 頻域分析方法的特点
频率响应分析法的基本思想是把控制系统中的所有变量当作一些由不同频率的正弦信号所合成的信号来处理,其理论基础为傅里叶变换.由线性系统的叠加原理,可以得到各个变量的运动响应就是系统对不同频率信号的响应总和.这种方法的引入克服了直接用微分方程研究系统的困难,解决了许多理论问题和工程问题,迅速形成了在频率分析和综合的整套方法,即频率响应分析方法.相比于其他分析方法,其具有以下几个方面特点：
1）频率响应方法的物理意义鲜明.按照频率响应的观点,一个控制系统的运动无非是信号在一个一个环节之间依次传递的过程；每个信号又由一些不同频率的正弦信号合成；在传递过程中,这些正弦信号的振幅和相角依严格的函数关系变化,产生形式多样的运动.与把控制系统“一揽子”地表示成一组微分方法的做法相比,频率法的因果概念显然更强,更容易理解,特别是便于启发人们区分主要因素和次要因素,进而考虑改善系统性能的办法.
2）可以用实验方法求出对象的数学模型.这一点在工程上价值很大,特别是对于机理复杂或机理不明而难以列写微分方程的对象,频率响应的观点提供了重要的实验处理方法；
3）频率响应法的大部分工作可用作图完成.图解法的使用使它有较强的直观性,也便于研究参数变化对系统动态性能的影响,便于工程应用.
2 频域分析方法的教学内容
控制系统的频域分析部分的教学内容主要包括：频率特性的基本概念；典型环节的频率特性、伯德图和奈奎斯特曲线表示；奈奎斯特稳定性判据；控制系统的相对稳定性.上述五个方面构成了频率法理解掌握的核心,其中频率特性是本童的基础,贯穿始终；伯德图和奈奎斯特曲线是频率特性的表现形式,需要掌握其绘制技巧；奈奎斯特稳定性判据是频率特性在系统稳定性分析中应用,是本章的难点,其结论表现形式依据频率特性的不同图形表现形式有不同的表述.经过长期的教学实践,学生在学习频域分析法时容易出错和难理解的内容可以概括为以下几个方面：
1）频率特性的定义
系统对正弦输入的稳态响应称为频率响应.该定义包含以下三个方面：系统必须满足稳定条件；输入信号为正弦信号或余弦信号,一般教材上以正弦输入信号为例,但是需要明确余弦信号也同样适用；响应指的是稳态响应.学生在理解上容易出现偏差,如输入信号容易误认为正弦信号而忽略余弦信号、把系统稳态相应片面的看成系统响应除此以外分清楚开环频率响应和闭环频率响应的关系.
2）奈奎斯特曲线及其绘制
在复平面上,当ω由0～∞变化时,向量G（ jω）端点的轨迹,称为幅相频率特性图即极坐标图通常又称为奈奎斯特图.在绘制时要注意奈奎斯特曲线只是依据频率特性G（ jω）绘制的概略曲线,要注重它的起点、终点和中间点（与实轴的交点或与虚轴的交点）的求取,其他部分则不必关心.然而,学生在绘制该曲线时则采用给定频率计算频率特性的取点法绘制,这种方法忽略了绘制的G （jω）是概略曲线的事实.
3）伯德图及其绘制
传统坐标系标度都是以十进制为单位,而伯德图m轴是对数频率特性坐标系标度,其以对数刻度来表示十进制单位中的距离1,相较于线性坐标对数坐标系的引入有以下两方面的优势：1）可以方便在频率域中对系统的观察,其突出的优点在于,对数坐标能够把小区间放大,大区间缩小,如区间[0.01 0.1]和[10 100]在对数坐标上所占的距离大小都是1；2）同时,系统的参考信号大都是低频信号,噪声信号为高频信号,因而实际分析中要对低频段进行放大,高频段进行缩小,这样对系统感兴趣的频段进行分析.3）对数坐标的引入,有利于用分段线性函数对频率特性进行逼近,方便了频率特性的图形表示.
在伯德图的对数幅频特性绘制上也是采用近似的方法,即将相应的传递函数在不同频率范围内近似成由比例和积分环节组成的传递函数,在依据近似的传函来绘制渐近对数幅频特,因而表现出分段特性.这一技巧的灵活使用是绘制伯特图的基础,部分同学由于对这种方法缺乏理解,导致在绘制对数幅频特性无从下手.
4）幅角定理的理解
在讲解奈奎斯特稳定判据的时候,首先要介绍幅角定理,特别要强调该定理的条件和结论.在幅角定理的条件—一“在s平面上封闭曲线C域内共有P个极点和Z个零点,且封闭曲线C不穿过F（s）的任一个极点和零点”,要特别强调封闭曲线C中的P个极点和Z个零点是考虑重根数的和不穿过F（s）的任一个极点和零点；在结论部分—一“当s顺时针沿封闭曲线C变化一周时,在F（s）平面上对应的映射封闭曲线CF逆时针包围原点N等于P -Z周”,要强调N>O逆时针,N 5）稳定裕度 学生对系统的稳定裕度具有思维定势,仍然局限在时域内,即认定特征值离虚轴距离越远,系统的稳定裕度越高.然而,若利用幅值裕度和相角裕度的概念来讲解稳定裕度时,尽管有数学指标作为参考,但是对这两个稳定裕度的理解仍然不够深刻. 根据调查分析,产生上述问题的客观原因主要有以下几点：（1）对频率特性的概念缺乏直观的了解,只停留在书本的公式推导上,然而学生对繁琐的数学公式推导难以理解,这直接影响了课程的学习和知识点的理解；（2）频率分析方法主要是图解分析方法,不论是伯德图的绘制还是奈奎斯特曲线的绘制都是一种近似,因而在两种图的绘制时如何快速的把握其绘制技巧是本章学习的关键.（3）课本中的例子很少涉及生活中的实际应用系统,使得学生误认为频域分析理论在实际过程之中没有应用价值,对这一部分内容学习兴趣下降. 总结:本论文为您写自动控制原理毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。 参考文献： 1、 自动控制原理应用课程改革 摘 要：本文以内蒙古机电职业技术学院机电一体化技术专业“自动控制原理及应用”课程教学为例，分析了课程特点和教学现状，并围绕如何提高课程教学质量，。 2、 基于网络平台自动控制原理课程教学改革 摘 要：随着现代科技的日益发展和互联网的广泛普及，传统的自动控制原理课程教学模式也开始向着多元化方向发展。在革新传统教学模式的过程中，有效利用互。 3、 自动控制理论课程教学体系 【摘 要】本文提出围绕自动控制理论课程的基本教学目标，构筑适应教学目标、课程特色、教学现状的内容体系，以期实现提高教学质量和提升学生工程应用能力。 4、 电机拖动和控制技术课程改革 摘 要：电机拖动与控制技术是技工院校机电一体化专业的基础课程。学好这门课程，能够为提高学生动手能力和创新能力奠定坚实的基础。本文分析了这门课程教。 5、 2500型压裂泵车自动控制系统功能 摘 要：2500型压裂泵车自动控制系统功能设计有单泵单独控制、机组泵车编组控制、机组泵车自动定排量定压力控制、机组总急停控制、机组总快捷停控制等。 6、 伺服电机在自动控制系统中运用 摘要：目前商品生产者为了满足市场需求，商品生产逐渐朝着智能化发展。随着智能化的发展，伺服电机在工业生产中得到广泛应用。本文介绍了伺服电机，分析了。