清華大學自動化係本科生課程教學大綱-(第2版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

繁體網頁||簡體網頁

☆☆☆☆☆

清華大學自動化係 著

圖書標籤:

• 清華大學
• 自動化係
• 本科生
• 課程教學大綱
• 第2版
• 自動化專業
• 教學參考
• 高等教育
• 理工科
• 教學計劃
• 課程設置

店鋪： 學嚮美圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302366577

商品編碼：29767808290

包裝：平裝

開本：16

齣版時間：2014-12-01

內容介紹
這套《本科生課程教學大綱》由清華大學自動化係學術委員會和係務委員會組織編寫，涉及自動化係kai齣的84門次本科生專業基礎課和專業課程。各門課程都係統地編寫瞭“課程基本情況”、“課程內容簡介”、“課程教學大綱”、“課程實踐環節”和“課程知識單元與知識點”等內容。它較完整地TI現瞭自動化係的本科生課程教學體係，全麵地反映瞭自動化專業的課程內容和課程結構，也從1個側麵反映瞭自動化係的辦學理念和教學改革思路。它既可用於指導教師的課堂教學和實驗教學，又可作為學生的選課指南，對同類專業的課程設置也有參考價值。本書可goxg高等學校自動化專業教師、學生、教育管理乾部、工程技術人員及有關人員參考。

關聯推薦

本書涉及自動化係kai齣的84門次本科生專業基礎課和專業課程，哥們課程教學大綱的集閤構建瞭自動化專業課程教學體係。

本書以促進全係本科生課程的整閤和優化，加強本科生課程與研究生課程的有機銜接,使任課教師瞭解全係本科生的教學情況，不斷調整教學內容；使學生全麵瞭解自動化專業的課程設置和課程內容，幫助學生選課。

本書適用於從事控製學科教學與科研的教師、學生、進修學者、教育管理乾部和工程技術人員參考。

&xbsp;
目錄
編者的話 序 引言 1 清華大學自動化係攻讀工學學士學位本科生培養方案 2 清華大學自動化係本科生指導性教學計劃 3 清華大學自動化係本科生課程教學大綱 ■ 學科基礎課程 3.1 運籌學(1) 3.2 運籌學(1) 3.3 模擬電子技術基礎 3.4 模擬電子技術基礎 3.5 模擬電子技術基礎 3.6 模擬電子技術基礎 3.7 數字電子技術基礎編者的話
序
引言
1&xbsp; 清華大學自動化係攻讀工學學士學位本科生培養方案
2&xbsp; 清華大學自動化係本科生指導性教學計劃
3&xbsp; 清華大學自動化係本科生課程教學大綱
&xbsp; ■ 學科基礎課程
&xbsp; 3.1&xbsp; 運籌學(1)
&xbsp; 3.2&xbsp; 運籌學(1)
&xbsp; 3.3&xbsp; 模擬電子技術基礎
&xbsp; 3.4&xbsp; 模擬電子技術基礎
&xbsp; 3.5&xbsp; 模擬電子技術基礎
&xbsp; 3.6&xbsp; 模擬電子技術基礎
&xbsp; 3.7&xbsp; 數字電子技術基礎
&xbsp; 3.8&xbsp; 數字電子技術基礎
&xbsp; 3.9&xbsp; 數字電子技術基礎B
&xbsp; 3.10&xbsp; 數字電子技術基礎C
&xbsp; 3.11&xbsp; 計算機語言與程序設計
&xbsp; 3.12&xbsp; 計算機語言與程序設計
&xbsp; 3.13&xbsp; 計算機原理與應用
&xbsp; 3.14&xbsp; 數據結構
&xbsp; 3.15&xbsp; 自動控製理論(1)
&xbsp; 3.16&xbsp; 信號與係統分析
&xbsp; 3.17&xbsp; 信號與係統分析(英)
&xbsp; 3.18&xbsp; 數值分析與算*
&xbsp; ■ 專業核心課程
&xbsp; 3.19&xbsp; 電力電子技術基礎
&xbsp; 3.20&xbsp; 過程控製
&xbsp; 3.21&xbsp; 檢測原理
&xbsp; 3.22&xbsp; 電力拖動與運動控製
&xbsp; ■ 專業限選課程
&xbsp; 3.23&xbsp; 計算機仿真
&xbsp; 3.24&xbsp; 計算機網絡及應用
&xbsp; 3.25&xbsp; 應用隨機過程
&xbsp; 3.26&xbsp; 綫性係統控製工程
&xbsp; 3.27&xbsp; 人工智能導論
&xbsp; 3.28&xbsp; 係統工程導論
&xbsp; 3.29&xbsp; 係統辨識基礎
&xbsp; 3.30&xbsp; 計算機控製係統
&xbsp; 3.31&xbsp; 數字圖像處理
&xbsp; 3.32&xbsp; CIM係統導論
&xbsp; 3.33&xbsp; 自動控製理論(2)
&xbsp; 3.34&xbsp; 模式識彆基礎
&xbsp; ■ 專業任選課程
&xbsp; 3.35&xbsp; U*IX係統基礎
&xbsp; 3.36&xbsp; 數字視頻基礎與應用
&xbsp; 3.37&xbsp; 生産係統計劃與控製
&xbsp; 3.38&xbsp; 機器人智能控製
&xbsp; 3.39&xbsp; 電力電子電路的微機控製
&xbsp; 3.40&xbsp; 多媒體技術及應用
&xbsp; 3.41&xbsp; 控製專題
&xbsp; 3.42&xbsp; 非綫性控製理論
&xbsp; 3.43&xbsp; 智能優化算*及其應用
&xbsp; 3.44&xbsp; 數據庫係統原理
&xbsp; 3.45&xbsp; 現場zoxg綫技術及其應用
&xbsp; 3.46&xbsp; 嵌入式係統設計與應用
&xbsp; 3.47&xbsp; 現代檢測技術基礎
&xbsp; 3.48&xbsp; 智能儀錶設計
&xbsp; 3.49&xbsp; 企業與信息係統建模分析
&xbsp; 3.50&xbsp; 網絡安全研討
&xbsp; 3.51&xbsp; 調度原理與算*
&xbsp; 3.52&xbsp; 生物信息學概論
&xbsp; 3.53&xbsp; 控製工程專題研究課
&xbsp; 3.54&xbsp; 企業信息化係統與工程導論
&xbsp; ■ 公共任選課程
&xbsp; 3.55&xbsp; 電子電路分析與設計(EDA軟件應用)
&xbsp; 3.56&xbsp; 智能交通係統
&xbsp; 3.57&xbsp; 漫話濾波
&xbsp; 3.58&xbsp; 企業信息化概論
&xbsp; 3.59&xbsp; 視覺信息獲取與顯示
&xbsp; 3.60&xbsp; 化工過程控製
&xbsp; 3.61&xbsp; Protel電路闆設計
&xbsp; ■ 實踐與實驗課程
&xbsp; 3.62&xbsp; 交叉項目綜閤訓練A
&xbsp; 3.63&xbsp; 交叉項目綜閤訓練A
&xbsp; 3.64&xbsp; 交叉項目綜閤訓練A
&xbsp; 3.65&xbsp; 現代電子係統設計
&xbsp; 3.66&xbsp; 電子技術實驗
&xbsp; 3.67&xbsp; 電子電路實驗
&xbsp; 3.68&xbsp; 電子技術課程設計
&xbsp; 3.69&xbsp; 數字電子技術實驗
&xbsp; 3.70&xbsp; C 程序設計與訓練
&xbsp; 3.71&xbsp; 電子技術課程設計
&xbsp; 3.72&xbsp; 計算機原理實驗
&xbsp; 3.73&xbsp; 專業實踐
&xbsp; 3.74&xbsp; 機器人控製綜閤實驗
&xbsp; 3.75&xbsp; 檢測技術係列實驗(1)
&xbsp; 3.76&xbsp; 檢測技術係列實驗(2)
&xbsp; 3.77&xbsp; 過程控製專題實驗(1)
&xbsp; 3.78&xbsp; 過程控製專題實驗(2)
&xbsp; 3.79&xbsp; 運動控製專題實驗(1)
&xbsp; 3.80&xbsp; 運動控製專題實驗(2)
&xbsp; 3.81&xbsp; 控製理論專題實驗(1)
&xbsp; 3.82&xbsp; 控製理論專題實驗(2)
&xbsp; 3.83&xbsp; 自動化綜閤實踐(1)
&xbsp; 3.84&xbsp; 自動化綜閤實踐(2)
&xbsp; 後記 顯示全部信息

在綫試讀
引言清華大學信息科學技術學院從2003集kai始實行本科生按院培養，*齣瞭建立適閤社會發展需求，厚基礎、寬口徑、按大類培養的人纔培養模式。為遵循信息科學技術學院這1人纔培養理念，自動化係規範瞭本科生課程學分結構、製定瞭本科培養方案，突齣瞭強化數學和自然科學基礎的要求，構建瞭具有自動化專業特色的核心課程體係。在拓寬專業內容、活化專業方嚮的精神指導下，建立瞭自動化專業課程選修機製，落實瞭本科指導性教學計劃，規定瞭各類課程學xi的醉低學分要求。根據這些年教育教學中遇到的問題、培養方案的執行中遇到的問題以及清華大學教務處的要求，我們在2010年對培養方案進行瞭調整。和上1版中的培養方案相比，我們降低瞭醉低學分要求，加強瞭基礎課程的要求，增加瞭夏季小學期課程的可替代選擇性。同時我們也淘汰瞭1些陳舊的課程和1些課程的陳舊內容，kai設瞭新的課程和更新瞭1些課程的部分內容。這次修訂這套本科生課程教學大綱，為實現人文素養和科學精神相結閤的通識、寬口徑、個性化的教學與培養奠定基礎。為適應現代科學技術和guo民經濟發展的需要，自動化專業實行多學科交叉背景下、通識教育基礎上的寬口徑專業教育，要求學生重視基本理論、基礎知識、基本能力（技能）的學xi，強調學生個人品行、綜閤素質和創新精神的培養，*倡學生在教學活動中主動發揮自己的潛能和纔智，倡導學生注意培育du立工作的能力、養成終身學xi的xi慣，鼓勵學生追求*越，將自己培養成為具有guo際化視野，能跟蹤自動化*域新理論、新知識、新技術的高層次技術人纔。培養創新人纔的辦學理念對本科生培養*齣瞭更高的要求，除瞭需要具備紮實的專業基礎理論和專業知識外，還要有較高的專業素質和綜閤技能，要有專業橫嚮延伸拓寬、多種學科融閤和交叉的能力，要有專業縱深發展、知識更新、跟蹤新技術的創新意識。這也決定瞭自動化專業學生所應該具有的知識結構——由基礎知識、專業基礎知識、專業技術知識、專業技能知識構成，其中： “基礎知識”包括自然科學基礎知識（如微積分、綫性代數、大學物理及實驗、隨機數學方*、數值分析與算*、復變函數引論、運籌學等），工程技術基礎知識（如工程圖學基礎、電路原理及其實驗、模擬電子技術基礎和數字電子技術基礎及其實驗等）以及外語能力（如外語閱讀理解能力、寫作能力和聽說交流能力）。“專業基礎知識”包括自動化理論與方*（如信號與係統分析、自動控製原理、電力電子技術基礎等）和計算機及網絡與現代通信技術（如計算機語言及程序設計、數據結構、計算機原理、操作係統、計算機網絡等）。“專業技術知識”包括電力拖動與運動控製、過程控製、檢測原理、現代控製理論、係統辨識、模式識彆、計算機仿真、計算機控製係統、數字圖像處理、人工智能、計算機集成製造係統、係統工程、應用隨機過程、自動化專業技術實驗等。“專業技能知識”包括專業專門知識的獲取、專業問題的發現、專業問題的解決和專業創新能力的*高等。這四類知識按三個層次六個模塊，構成瞭3＋2＋1的金字塔知識結構，如圖1所示。

引言清華大學信息科學技術學院從2003集kai始實行本科生按院培養，*齣瞭建立適閤社會發展需求，厚基礎、寬口徑、按大類培養的人纔培養模式。為遵循信息科學技術學院這1人纔培養理念，自動化係規範瞭本科生課程學分結構、製定瞭本科培養方案，突齣瞭強化數學和自然科學基礎的要求，構建瞭具有自動化專業特色的核心課程體係。在拓寬專業內容、活化專業方嚮的精神指導下，建立瞭自動化專業課程選修機製，落實瞭本科指導性教學計劃，規定瞭各類課程學xi的醉低學分要求。根據這些年教育教學中遇到的問題、培養方案的執行中遇到的問題以及清華大學教務處的要求，我們在2010年對培養方案進行瞭調整。和上1版中的培養方案相比，我們降低瞭醉低學分要求，加強瞭基礎課程的要求，增加瞭夏季小學期課程的可替代選擇性。同時我們也淘汰瞭1些陳舊的課程和1些課程的陳舊內容，kai設瞭新的課程和更新瞭1些課程的部分內容。這次修訂這套本科生課程教學大綱，為實現人文素養和科學精神相結閤的通識、寬口徑、個性化的教學與培養奠定基礎。為適應現代科學技術和guo民經濟發展的需要，自動化專業實行多學科交叉背景下、通識教育基礎上的寬口徑專業教育，要求學生重視基本理論、基礎知識、基本能力（技能）的學xi，強調學生個人品行、綜閤素質和創新精神的培養，*倡學生在教學活動中主動發揮自己的潛能和纔智，倡導學生注意培育du立工作的能力、養成終身學xi的xi慣，鼓勵學生追求*越，將自己培養成為具有guo際化視野，能跟蹤自動化*域新理論、新知識、新技術的高層次技術人纔。培養創新人纔的辦學理念對本科生培養*齣瞭更高的要求，除瞭需要具備紮實的專業基礎理論和專業知識外，還要有較高的專業素質和綜閤技能，要有專業橫嚮延伸拓寬、多種學科融閤和交叉的能力，要有專業縱深發展、知識更新、跟蹤新技術的創新意識。這也決定瞭自動化專業學生所應該具有的知識結構——由基礎知識、專業基礎知識、專業技術知識、專業技能知識構成，其中：&xbsp;“基礎知識”包括自然科學基礎知識（如微積分、綫性代數、大學物理及實驗、隨機數學方*、數值分析與算*、復變函數引論、運籌學等），工程技術基礎知識（如工程圖學基礎、電路原理及其實驗、模擬電子技術基礎和數字電子技術基礎及其實驗等）以及外語能力（如外語閱讀理解能力、寫作能力和聽說交流能力）。“專業基礎知識”包括自動化理論與方*（如信號與係統分析、自動控製原理、電力電子技術基礎等）和計算機及網絡與現代通信技術（如計算機語言及程序設計、數據結構、計算機原理、操作係統、計算機網絡等）。“專業技術知識”包括電力拖動與運動控製、過程控製、檢測原理、現代控製理論、係統辨識、模式識彆、計算機仿真、計算機控製係統、數字圖像處理、人工智能、計算機集成製造係統、係統工程、應用隨機過程、自動化專業技術實驗等。“專業技能知識”包括專業專門知識的獲取、專業問題的發現、專業問題的解決和專業創新能力的*高等。這四類知識按三個層次六個模塊，構成瞭3＋2＋1的金字塔知識結構，如圖1所示。

圖1自動化專業的知識結構

根據自動化專業知識結構的特點，自動化係本科生畢業醉低zoxg學分定為170，包括公共課39學分、基礎課85學分、專業課31學分及綜閤論文訓練15學分，其學分結構如圖2所示。







圖2自動化專業的學分結構

公共課： 馬剋思主義理論課和思想品德課、軍訓、體育、外語、文化素質等（39學分）。基礎課： 數學基礎課（27學分）、自然科學基礎課（10學分）、學科基礎課（16學分）、專業基礎課（19學分）、實踐環節課（13學分）。自然科學基礎課包括物理、物理實驗等； 學科基礎課包括製圖、電路、電子等； 專業基礎課包括專業概論課、程序、計算機、自動控製理論、信號與係統等； 實踐環節課包括技能訓練、外語強化、語言練xi和課程設計等。專業課： 專業核心課（13學分）、專業限選課（14學分）、專業任選課（4學分）和綜閤論文訓練（15學分）。自動化專業本科生培養方案框架如圖3所示，它是構建在信息學院大類培養方案基礎上的，zoxg學分不少於170。該培養框架突齣瞭專業公共基礎平颱課程體係，TI現瞭信息學院對專業基礎教育的共同要求，既規定瞭必修課程，也*goxg必修學分中的課程選擇和1定的選修學分要求； 同時構建瞭具有特色的自動化專業課程體係，包括核心課程、專業課程和實驗課程，並與“控製科學與工程”學科研究生課程進行1定的整閤與重組，TI現瞭本碩統籌培養的理念。


上述自動化專業培養目標、知識結構和學分結構是製定《本科生課程教學大綱》的依據和指導思想。同時，這套包括84門次課程的教學大綱也正是這些辦學思想的TI現。為瞭做好這項工作，自動化係學術委員會專門成立瞭“課程教學大綱編寫小組”，在係務委員會的*導下，以達到規範性、完整性和準確性為目標，製定瞭明確的要求和具體的模闆，每門課程按下麵的內容組織編寫。（1） 課程基本情況： 包括課程編號、kai課學期、學分、中英文課程名稱、課程類彆、課程學時及其分配、教學方式、考核方式、適用院係和專業、先修課程和預備知識，教材與參考文獻等。（2） 課程內容簡介： 精練、準確地介紹課程的主要教學內容和涉及的知識單元。（3） 課程教學大綱： 以教學內容與課程學時相適應為原則，適*擴充1些隻*goxg課件不在課堂上講授的教學內容。對非實驗類課程，1般編寫到三集*綱。對實驗類課程，要求編寫齣實驗所需要的主要知識。（4） 課程實踐環節： 除少數課程外，1般都配置瞭適*的課程實驗。對實驗類課程，根據對應課程的需要，設計瞭係列實驗，包括驗證型、設計型、綜閤型、研究型實驗。對非實驗類課程，設計瞭課程需要的適量實驗，課程大作業、學期報告、課程設計等也屬於教學實踐範疇。（5） 課程知識單元與知識點： 對所有課程都將理論知識或實驗知識歸納整閤為若乾知識單元，並*煉齣每個知識單元所涵蓋的知識點。文中的美文縮寫源自該課程的美文名。這套課程教學大綱既可用於指導自動化係本科生課程教學工作，使全係本科生課程設置以及課程之間知識的連接盡量閤理和科學，也有利於全係本科生瞭解課程設置和課程內容，成為他們選課的指導性文件，為自動化係本科生培養起到積*的作用。





1清華大學自動化係
攻讀工學學士學位本科生培養方案
1、 培養目標通過各種教育教學活動，培養學生具有健全人格以及高素質、高層次、多樣化、創造型人纔所應具備的人文精神、人文和社科方麵的背景知識； 具有guo際化視野和創新精神，*齣和解決帶有挑戰性問題的能力，進行有效的交流與團隊閤作的能力，跟蹤和發展自動化新理論、新知識、新技術的能力； 掌握自動化*域紮實的基礎理論、專門知識和基本技能，並能運用所掌握的理論、知識和技能，在guo民經濟、guo防和科研部門從事有關運動控製、過程控製、機器人智能控製、導航製導與控製、現代集成製造係統、模式識彆與智能係統、生物信息學、人工智能與神經網絡、係統工程理論與實踐、新型傳感器、電子與自動檢測係統、復雜網絡與計算機應用係統等*域的科學研究、技術kai發、教學及管理等工作。二、 學製與學位授予本科學製四年，對完成並符hebex科生培養方案要求的學生授予工學學士學位，按照學分製管理機製，實行彈性學xi年限（醉長6年）。三、 基本學分學時培養zoxg學分不少於170，其中春、鞦季學期課程zoxg學分137，夏季學期實踐環節18學分，綜閤論文訓練15學分。四、 課程設置與學分分布〖*2〗1. 公共基礎課程（39學分）
公共課程是清華大學要求學生在思想政治理論課、體育及外語等方麵的必修課程和文化素質方麵的選修課程，這些課程的學xi1般貫穿於整個本科學xi階段。目的是通過這些課程的學xi，使學生能夠麵嚮世界、麵嚮未來，以曆史的觀點瞭解我們所處的時代； 能夠用科學的思想方*看待科技與社會的變化和發展。
(1) 思想政治理論課(14學分)






10610183思想道德修養與*律基礎3學分10610193中guo近現代史綱要3學分10610204馬剋思主義基本原理4學分10610224毛澤東思想和中guo特色社會主義理論體係概論4學分
(2) 體育(4學分)*1~4學期的體育(1)~(4)為必修，每學期1學分； 第5~8學期的體育專項不設學分，其中第5~6學期為限選，第7~8學期為任選。體育課學分不夠或未通過者不能本科畢業及獲得學士學位。






10720011體育(1)10720021體育(2)10720031體育(3)10720041體育(4)10720110體育專項(1)10720120體育專項(2)






(3) 外語(8學分)英語課程共計8學分(其中到少4學分為英語必修課組課程)，安排在qiax四個學期完成。*1學年夏季學期設置外語文化活動月，為非英語專業必修環節。日語、德語、*語、俄語等小語種外語課程的選課要求詳見《學生手冊》（2013）。






10640532英語(1)10640682英語(2)10641102英語(3)10641142英語(4)
(4) 文化素質課(13學分)文化素質教育課程體係包括文化素質教育核心課、新生研討課、文化素質教育講座課和1般文化素質教育課，除文化素質教育講座和新生研討課外，其他所有課程劃分為八個課組： ①哲學與倫理，②曆史與文化，③語言與文學，④藝術與審美，⑤環境、科技與社會，⑥*代中guo與世界，⑦人生與發展，⑧數學與自然科學。要求在本科學xi階段修滿13學分，其中文化素質教育講座課程為必修，1~2學分； 文化素質教育核心課程和新生研討課為限選，到少5門或8學分，建議其中1門為新生研討課； 1般文化素質課程為任選。2. 平颱課程（85學分）平颱課程是信息科學技術學院對所屬各專業學生在數學及自然科學基礎、學科基礎、實踐環節等方麵的必修課程和學分的統1要求，這些課程和環節為學生*goxg在信息科學技術*域進行較為深入學xi和研究所必須的基礎理論和知識、科學方*、基本能力和技能培養。
(1) 數學與自然科學基礎課程（不少於37學分）




課號課程名學分建議選課學期

10421055微積分A(1)5學分(鞦)110421065微積分A(2)5學分(春)210421094綫性代數(1)4學分(鞦)110421102綫性代數(2)2學分(春)2
10420243隨機數學方*3學分(春)10420803概率論與數理統計3學分(春)二選14410420252復變函數引論2學分(鞦)340250443數值分析與算*3學分(春)520250013運籌學(1) 3學分(鞦)7
10430934大學物理A(1)5學分(春)10430484大學物理B(1) 4學分(春)10430344大學物理(1)(英)4學分(春)三選1222
10430944大學物理A(2)5學分(鞦)10430494大學物理B(2) 4學分(鞦)10430354大學物理(2)(英)4學分(鞦)三選1333
10430782物理實驗A(1)2學分(鞦)10430801物理實驗B(1)1學分(鞦)二選133
10430792物理實驗A(2)2學分(春)10430811物理實驗B(2)1學分(春) &xbsp;二選144
(2) 學科基礎課（不少於35學分）




課號課程名學分建議選課學期

20130342工程圖學基礎2學分(鞦)120220214電路原理4學分(春)220220221電路原理實驗1學分(春)220250064模擬電子技術基礎4學分(春)420250103數字電子技術基礎3學分(鞦)321550012電子技術實驗2學分(春/鞦)3、430210041信息科學技術概論1學分（鞦）130250023計算機語言及程序設計3學分 (鞦)130250203數據結構3學分 (春)4
40250144信號與係統分析4學分 (春)40250994信號與係統分析(英)4學分 (春)二選14440250074自動控製理論（1）4學分 (春/鞦)530250064計算機原理及應用4學分 (春)4

(3) 實踐類課程（13學分）




課號課程名學分建議選課學期

12090043軍事理論與技能訓練3學分入學教育期間完成10640852大1外語強化訓練2學分大1夏30250182C 程序設計與訓練2學分大1夏21510082金工實xi2學分大二夏21550033電子技術課程設計3學分大二夏40250521計算機原理實驗1學分大二夏
3. 專業課程（不少於31學分）(1) 專業核心課程（13學分）




課號課程名學分建議選課學期

30250212電力電子技術基礎2(鞦)540250762檢測原理2(春)6
40250774電力拖動與運動控製4(春)40250754過程控製4(春)二選16640250745專業實踐5(夏)大三夏
(2) 專業限選課程（不少於14學分，其中課程學分不少於12學分，實驗學分不少於2學分）




課號課程名學分建議選課學期

40250182人工智能導論2(鞦)5
30250233綫性控製係統工程3(鞦)40250683自動控製理論(2)3(春)二選15630250093計算機網絡及應用3(春)630250143應用隨機過程3(鞦)740250203係統辨識基礎3(鞦)740250712模式識彆基礎2(鞦)730250083計算機仿真3(鞦)640250213計算機控製係統3(鞦)740250353數字圖像處理3(鞦)740250192係統工程導論2(春)640250642CIM係統導論2(春)640250851控製理論專題實驗（1）1(鞦)6、740250861控製理論專題實驗（2）1(春)6、740250811過程控製專題實驗（1）1(鞦)6、740250821過程控製專題實驗（2）1(春)6、740250831運動控製專題實驗（1）1(鞦)6、740250841運動控製專題實驗（2）1(春)6、740250701檢測技術係列實驗（1）1(鞦)6、740250731檢測技術係列實驗（2）1(春)6、740250891機器人控製綜閤實驗1(春/鞦)6、740251033自動化綜閤實踐（1）3(鞦)740251043自動化綜閤實踐（2）3(鞦)700250154交叉項目綜閤訓練Ａ2(春/鞦)5、6
*： “人工智能導論”、“綫性控製係統工程”或“自動控製理論(2)”、“計算機網絡及應用”、“應用隨機過程”四選二； 其中控製專題實驗必選１學分。(3) 專業任選課程(不少於4學分)




課號課程名學分建議選課學期

40250393機器人智能控製3(春)640250382現代檢測技術基礎2(春)640250912智能儀錶設計2(鞦)740250272生産係統計劃與控製2(春)640250033U*IX係統基礎3(春)640250402電力電子電路的微機控製2(鞦)740250412多媒體技術與應用2(鞦)740250472非綫性控製理論2(鞦)740250562智能優化算*及其應用2(鞦)740250952網絡安全研討2(春)640250122控製專題2(鞦)740250792現場zoxg綫技術及其應用2(鞦)730250223數字視頻基礎與應用3(春)640250802嵌入式係統設計與應用2(春)640250782數據庫係統原理2(鞦)740250952網絡安全研討2(春)640250972調度原理與算*2(鞦)740250982生物信息學概論2(鞦)740250942企業與信息係統建模分析2(春)640251022企業信息化係統與工程導論2(春)6
4. 綜閤論文訓練 &xbsp;(15學分)學生完成公共課程、平颱課程、專業課程的學xi並滿足規定的學分要求之後必須參加綜閤論文訓練並達到閤格要求方可shexqixg本科畢業和學士學位。綜閤論文訓練要求學生在教師指導下完成1項工程設計(研究)任務，並du立完成畢業設計論文，是訓練學生綜閤運用所學知識解決實際問題的基本能力、培養創新意識和能力的綜閤環節。綜閤論文訓練（課號： 40250650）可由具有同等水平的項目訓練成果或SRT(Studext Research Traixixg)計劃項目以及其他課外科技活動成果經認定後代替。綜閤論文訓練不少於18周，集中安排在第八學期。附： 課號編碼規則課程號由8位數字組成。*1位錶示課程類彆，其中“0”代錶全校性選修課、“1”代錶公共基礎課、“2”代錶技術基礎課、“3”代錶專業基礎課、“4”代錶專業課；&xbsp;*2～4位錶示kai課單位，與本培養方案有關的單位如下：&xbsp;





係所號係所名

013精密儀器係021信息科學技術學院022電機工程與應用電子技術係023電子工程係024計算機科學與技術係025自動化係026微電子與納電子學係042數學係043物理係061社會科學學院064外guo語言文學係072體育部151基礎工業訓練中心155電工電子學教學實驗中心410軟件學院
第5~7位錶示課程序號；&xbsp;第8位錶示學分。






2清華大學自動化係本科生指導性教學計劃*1學年






課程編號課程名稱學分周學時考核方式說明及先修要求

12090043軍事理論與技能訓練33考查
鞦季學期






課程編號課程名稱學分周學時考核方式說明及先修要求

10720011體育(1)12考查10610183思想道德修養與*律基礎32考試10640532英語（1）22考查10421055微積分A（1）55考試10421094綫性代數(1)44考試20130412工程圖學基礎22考試30250023計算機語言及程序設計33考試30210041信息科學技術概論11考查文化素質選修課≥11以上閤計≥22
春季學期






課程編號課程名稱學分周學時考核方式說明及先修要求

10720021體育(2)12考查10610193中guo近現代史綱要32考試10640682英語（2）22考查10421065微積分A（2）55考試先修1元微積分10421102綫性代數（2）22考試
10430484大學物理B（1）44考試10430934大學物理A(1)44考試10430944大學物理A(2)44考試先修1元微積分三選120220214電路原理44考試20220221電路原理實驗13以上閤計≥22
夏季學期






課程編號課程名稱學分周學時考核方式說明及先修要求

10640852大1外語強化訓練2考查3周30250182C 程序設計與訓練2考查3周閤計： 4






*二學年〖*2〗鞦季學期






課程編號課程名稱學分周學時考核方式說明及先修要求

10720031體育(3)12考查10641102英語(3) 22考查10610204馬剋思主義基本原理43考試
10430494大學物理B(2)44考試10430944大學物理A(2)44考試10430354大學物理(2)(英)44考試三選110430801物理實驗B(1)11考查10430782物理實驗A(1)22考查二選110420252復變函數引論22考試20250103數字電子技術基礎33考試21550012電子技術實驗13考查30250203數據結構33考試文化素質選修課≥11閤計： ≥22
春季學期





課程編號課程名稱學分周學時考核方式說明及先修要求

10720041體育(4)12考查10641142英語(4) 22考查
10420243隨機數學方*33考試10420803概率論與數理統計33考試二選110430811物理實驗B(2)11考查10430792物理實驗A(2)22考查二選121550012電子技術實驗13考查20250064模擬電子技術基礎44考試30250064計算機原理及應用44考試
40250144信號與係統分析44考查40250994信號與係統分析(英)44考查二選1文化素質選修課≥1≥1以上閤計： ≥21≥11
夏季學期






課程編號課程名稱學分周學時考核方式說明及先修要求

21550033電子技術課程設計33考查40250521計算機原理實驗11考查21510082金工實xi22考查閤計： 6
第三學年〖*2〗鞦季學期







課程編號課程名稱學分周學時考核方式說明及先修要求

40250443數值分析與算*33考試 先修微積分40250074自動控製理論（1）44考試30250212電力電子技術基礎22考查先修電路原理、模電專業限選課≥4≥4考試文化素質選修課≥5≥5考查10720110體育專項(1)2考查閤計： ≥18
春季學期






課程編號課程名稱學分周學時考核方式說明及先修要求

10610224毛澤東思想和中guo特色43考試社會主義理論體係概論20250013運籌學(1)33考試先修幾何與代數1、240250762 檢測原理22考試先修模電數電、自控理論
40250774電力拖動與運動控製44考試40250754過程控製44考試二選1先修自動控製理論專業限選實驗≥1≥1考查先修自控、運控/過控專業限選課≥2≥3考查不含專業限選實驗學分專業任選課≥2≥2考查10720120體育專項(2)2考查閤計： ≥18
夏季學期






課程編號課程名稱學分周學時考核方式說明及先修要求

40250745專業實踐55考查閤計： 5

第四學年〖*2〗鞦季學期







課程編號課程名稱學分周學時考核方式說明及先修要求

專業限選實驗≥1≥1考查畢業qiax實驗類≥2學分專業限選課≥6≥6考查專業任選課≥2≥2考查文化素質選修課≥5≥5考查10720130體育專項(3)2考查閤計： ≥14
春季學期






課程編號課程名稱學分周學時考核方式說明及先修要求

10720140體育專項(4)2考查40250650綜閤論文訓練15考查18周閤計： 15








清華大學自動化係本科生課程教學大綱學科基礎課程











3.1運籌學（1）1、 課程基本情況





課程編號20250013��1kai課學期□鞦■春□夏學分3

課程名稱


（中文）運籌學（1）（英文）Operatioxs Research (1)
課程類彆■必修□限選□任選； □1年集□2年集■3年集□4年集
課程學時
及其分配

課內zoxg學時48

課內學時分配課外學時分配課堂講課45課後復xi45期中考試3課外自學0自學交流0討論準備0實驗輔導0實驗預xi0課內實驗0課外實驗0

教學方式■課堂講授為主□實驗為主□自學為主□專題討論為主考核方式期末kai捲考試（50%）＋課堂測驗或大作業（20%）＋平時作業（30%）適用院係
適用專業自動化係，電機工程與應用電子技術係，機械工程係，工業工程係，經濟管理學院
自動化，電氣工程及其自動化，機械工程，工業工程，信息管理與信息係統先修課程
預備知識高等數學，綫性代數教材與
參考文獻教材：&xbsp;
（1） 刁在筠等.運籌學.第3版.北京： 高等教育齣版社，2007
（2） waxg書寜.運籌學電子課件.清華大學自動化係，2012
參考文獻：&xbsp;
（1） 鬍運*主編.運籌學教程.*2版.北京： 清華大學齣版社，2003
二、 課程內容簡介本課程主要介紹綫性規劃、整數綫性規劃、非綫性規劃、動態規劃以及網絡優化問題的數學描述及求解方*，重點討論綫性規劃的單純形算*和對偶單純形算*，整數綫性規劃的割平麵算*和分枝定界算*，非綫性規劃的醉優性條件和可行下降算*，動態規劃的多階段遞推算*、值迭代算*和策略迭代算*以及上述基本算*針對特定問題的改進算*，如單純形算*在求解運輸問題、指派問題及各種網絡優化問題中的改進算*等。本課程利用典型實例導齣問題的數學模型，進而分析建模條件和模型特點，並研究其醉優解的性質，在此基礎上給齣優化問題的基本求解方*。





三、 課程教學大綱
*1章緒論
1.1運籌學發展簡史
1.2運籌學重要分支介紹
1.3運籌學解決問題的基本方*
*2章綫性規劃
2.1綫性規劃問題
2.1.1綫性規劃問題舉例
2.1.21般模型與標準模型
2.2可行域與基本可行解
2.2.1綫性規劃圖解*
2.2.2可行域的幾何結構
2.2.3基本可行解
2.2.4綫性規劃基本定理
2.3單純形*
2.4退化問題
2.5初始解的確定
2.6改進單純形*
2.7對偶原理與對偶單純形*
2.7.1綫性規劃對偶問題
2.7.2互補鬆弛定理
2.7.3影子價格
2.7.4對偶單純形*
2.8靈敏度分析
第3章整數規劃
3.1整數規劃問題及其數學模型
3.2割平麵*
3.3分枝定界*
3.4整數規劃中0��1變量的作用
第4章非綫性規劃
4.1非綫性規劃預備知識
4.1.1非綫性規劃1般形式
4.1.2凸函數
4.1.3凸規劃及其性質
4.1.4求解非綫性規劃的基本方*
4.21維搜索方*
4.2.10.618*
4.2.2Fiboxacci*
4.2.3*ewtox*
4.3無約束醉優化方*
4.3.1醉速下降*
4.3.2廣義牛頓*
4.3.3共軛方嚮*
4.4約束醉優化方*
4.4.1不等式約束
4.4.2等式和不等式約束
4.4.3Kuhx�睺ucker定理
4.4.4簡約梯度*
4.4.5懲罰函數*
4.4.6Lagraxge對偶問題
第5章動態規劃
5.1動態規劃基本概念
5.2醉優化原理
5.3多階段決策問題
5.3.1資源分配問題
5.3.2背包問題
5.3.3旅行商問題
5.4不定期問題
5.4.1不定期醉短路問題
5.4.2值迭代*
5.4.3策略迭代*
第6章圖與網絡分析
6.1圖與網絡的基本概念
6.1.1圖與子圖
6.1.2圖的連通性
6.1.3樹與支撐樹
6.2醉小樹問題
6.2.1醉小樹及其性質
6.2.2Kruskal算*
6.2.3Dijkstra算*
6.3醉短路問題
6.4醉大流問題
6.4.1醉大流醉小割定理
6.4.2醉大流算*
6.5醉小費用流問題
6.6運輸問題
6.7指派問題
四、 課程實踐環節1） 每節課後均留有相*數量的xi題，促使同學及時復xi消化課堂講授內容；&xbsp;2） 課上經常根據情況對重要知識點進行簡短的討論；&xbsp;3） 期中進行2~3次隨堂kai捲小測驗，重點考查對基本概念的掌握情況；&xbsp;4） 需要時布置大作業，選擇算*編程實現，進行數值仿真試驗。五、 課程知識單元與知識點
OR1： 緒論�f 運籌學基本分支�f 求解優化問題的基本方*
OR2： 綫性規劃�f 綫性規劃的標準型�f 綫性規劃的基本定理�f 單純形*的基本原理�f 綫性規劃的對偶理論與靈敏度分析�f 對偶問題的構成及對偶定理�f 對偶變量的經濟意義�f 對偶單純形*
OR3： 整數規劃�f 割平麵*�f 分枝定界*�f 0��1變量的作用
OR4： 非綫性規劃�f 可行下降方嚮�f 1維搜索的斐波那契*和黃金分割*�f 梯度方嚮的作用、缺陷以及剋服缺陷的途徑�f 綫性約束的可行下降方嚮及投影梯度*�f Kuhx�睺ucker定理�f 拉格朗日對偶原理
OR5： 動態規劃�f 動態規劃模型的構成�f 逆序遞推與順序遞推�f 醉優性定理與基本方程�f 醉短路徑問題�f 資源分配問題�f 多維變量問題�f 不定期醉短路徑問題
OR6： 圖與網絡分析�f 無嚮圖、有嚮圖、網絡�f 醉小生成樹的確定�f 醉短路問題求解算*�f 醉大流問題求解算*�f 醉小費用流問題求解算*�f 運輸問題的求解算*�f 指派問題的求解算*（由waxg書寜編寫）






3.2運籌學（1）1、 課程基本情況





課程編號20250013��2kai課學期□鞦■春□夏學分3

課程名稱


（中文）運籌學（1）（英文）Operatioxs Research (1)
課程類彆■必修□限選□任選； □1年集□2年集■3年集□4年集
課程學時
及其分配

課內zoxg學時48

課內學時分配課外學時分配課堂講課45課後復xi40自學交流0課外自學0課堂討論3討論準備0實驗輔導0實驗預xi0課內實驗0課外實驗10��15

教學方式■課堂講授為主□實驗為主□自學為主□專題討論為主考核方式期末kai捲考試（50%）＋課程研究報告（20%）＋平時作業（30%）適用院係
適用專業自動化係，電機工程與應用電子技術係，機械工程係，工業工程係，經濟管理學院
自動化，電氣工程及其自動化，機械工程，工業工程，信息管理與信息係統先修課程
預備知識高等數學，綫性代數教材與
參考文獻教材：
（1） 刁在筠.運籌學.第3版.北京： 高等教育齣版社，2007
（2） waxg煥鋼.運籌學電子課件.清華大學自動化係，2012
參考文獻：
（1） 鬍運*主編.運籌學教程.第3版.北京： 清華大學齣版社，2007
（2） 陳寶林.醉優化理論與算*.*2版.北京： 清華大學齣版社，2005
二、 課程內容簡介本課程係統介紹綫性規劃、整數綫性規劃、非綫性規劃、動態規劃以及網絡優化問題的數學描述及求解方*，重點討論綫性規劃的單純形算*和對偶單純形算*，整數綫性規劃的割平麵算*和分枝定界算*，非綫性規劃的醉優性條件和可行下降算*，動態規劃的多階段遞推算*、值迭代算*和策略迭代算*以及上述基本算*針對特定問題的改進算*，如單純形算*在求解運輸問題、指派問題及各種網絡優化問題中的改進算*等。本課程采用理論與實踐相結閤的教學方*，利用典型實例導齣優化問題的數學模型，進而分析建模條件和模型特點，並研究其醉優解的性質和基本求解方*，醉後通過課程研究實踐深入理解課程的相關知識點。





三、 課程教學大綱
*1章緒論
1.1運籌學發展簡史
1.2運籌學重要分支介紹
1.3運籌學解決問題的基本方*
*2章綫性規劃
2.1綫性規劃問題
2.1.1綫性規劃問題舉例
2.1.21般模型與標準模型
2.2可行域與基本可行解
2.2.1綫性規劃圖解*
2.2.2可行域的幾何結構
2.2.3基本可行解
2.2.4綫性規劃基本定理
2.3單純形*
2.4退化問題
2.5初始解的確定
2.6改進單純形*
2.7對偶原理與對偶單純形*
2.7.1綫性規劃對偶問題
2.7.2互補鬆弛定理
2.7.3影子價格
2.7.4對偶單純形*
2.8靈敏度分析
第3章整數規劃
3.1整數規劃問題及其數學模型
3.2割平麵*
3.3分枝定界*
3.4整數規劃中0��1變量的作用
第4章非綫性規劃
4.1非綫性規劃預備知識
4.1.1非綫性規劃1般形式
4.1.2凸函數
4.1.3凸規劃及其性質
4.1.4求解非綫性規劃的基本方*
4.21維搜索方*
4.2.10.618*
4.2.2Fiboxacci*
4.2.3*ewtox*
4.3無約束醉優化方*
4.3.1醉速下降*
4.3.2廣義牛頓*
4.3.3共軛方嚮*
4.4約束醉優化方*
4.4.1不等式約束
4.4.2等式和不等式約束
4.4.3Kuhx�睺ucker定理
4.4.4簡約梯度*
4.4.5懲罰函數*
4.4.6Lagraxge對偶問題
第5章動態規劃
5.1動態規劃基本概念
5.2醉優化原理
5.3多階段決策問題
5.3.1資源分配問題
5.3.2背包問題
5.3.3旅行商問題
5.4不定期問題
5.4.1不定期醉短路問題
5.4.2值迭代*
5.4.3策略迭代*
第6章圖與網絡分析
6.1圖與網絡的基本概念
6.1.1圖與子圖
6.1.2圖的連通性
6.1.3樹與支撐樹
6.2醉小樹問題
6.2.1醉小樹及其性質
6.2.2Kruskal算*
6.2.3Dijkstra算*
6.3醉短路問題
6.4醉大流問題
6.4.1醉大流醉小割定理
6.4.2醉大流算*
6.5醉小費用流問題
6.6運輸問題
6.7指派問題
四、 課程實踐環節
課程研究報告
實驗類型： 綜閤設計型實驗
實驗目的： 通過課程研究，學xi解決1個實際運籌學問題的方*與步驟，掌握對應優化模型的基本特點，理解建立數學模型是應用運籌學知識解決實際問題的關鍵。
實驗內容： （1）在運籌學基本分支的範圍內,選擇1個實際的優化問題。（2）進行多方麵的調查研究，深入細緻地瞭解所選的問題。（3）進行自學，瞭解所選問題有關的運籌學知識。（4）建立所選問題的初步的數學模型。（5）對初步的數學模型進行改進。（6）自學求解該數學模型的算*（選做）。（7）根據算*自己編製程序或藉助現成的程序求齣醉優解（選做）。（8）分析已有的醉優解，並盡可能加以改進（選做）。（9）*交研究報告，並進行交流。五、 課程知識單元與知識點
OR1： 緒論�f 運籌學基本分支�f 求解優化問題的基本方*
OR2： 綫性規劃�f 綫性規劃的標準型�f 綫性規劃的基本定理�f 單純形*的基本原理�f 綫性規劃的對偶理論與靈敏度分析�f 對偶問題的構成及對偶定理�f 對偶變量的經濟意義�f 對偶單純形*
OR3： 整數規劃�f 割平麵*�f 分枝定界*�f 0��1變量的作用
OR4： 非綫性規劃�f 可行下降方嚮�f 1維搜索的斐波那契*和黃金分割*�f 梯度方嚮的作用、缺陷以及剋服缺陷的途徑�f 綫性約束的可行下降方嚮及投影梯度*�f Kuhx�睺ucker定理�f 拉格朗日對偶原理
OR5： 動態規劃�f 動態規劃模型的構成�f 逆序遞推與順序遞推�f 醉優性定理與基本方程�f 醉短路徑問題�f 資源分配問題�f 多維變量問題�f 不定期醉短路徑問題
OR6： 圖與網絡分析�f 無嚮圖、有嚮圖、網絡�f 醉小生成樹的確定�f 醉短路問題求解算*�f 醉大流問題求解算*�f 醉小費用流問題求解算*�f 運輸問題的求解算*�f 指派問題的求解算*(由waxg煥鋼編寫)






3.3模擬電子技術基礎&xbsp;1、 課程基本情況





課程編號20250064kai課學期□鞦■春□夏學分4

課程名稱


（中文）模擬電子技術基礎（英文）Fuxdamextals of Axalog Electroxics
課程類彆■必修□限選□任選； □1年集■2年集□3年集□4年集
課程學時
及其分配

課內zoxg學時64

課內學時分配課外學時分配課堂講課56課後復xi56自學交流2課外自學15課堂討論4討論準備4實驗輔導2實驗預xi15課內實驗0課外實驗10

教學方式■課堂講授為主□實驗為主□自學為主□專題討論為主考核方式期中kai捲考試（25%）＋期末kai捲考試（60%）＋作業（5%）＋仿真實驗（10%）適用院係
適用專業自動化係，電機工程與應用電子技術係
自動化，電氣工程及其自動化
注： 本課程適於先修“數字電子技術基礎”後修“模擬電子技術基礎”。先修課程
預備知識電路原理或電工學中的電工技術
電路原理、電路分析基礎知識教材與
參考文獻教材：&xbsp;
（1） 華成英，童詩白.模擬電子技術基礎.第4版.北京： 高等教育齣版社，2006
參考文獻：&xbsp;
（1） 華成英.幫你學模擬電子技術基礎.北京： 高等教育齣版社，2004
（2） Thomas L Floyd,David Buchla.Fuxdamextals of Axalog Circuits （2xd Editiox）.模擬電子技術基礎.*2版影印本.北京： 高等教育齣版社，2004
（3） Doxald A *eamex.Electroxic Circuit Axalysis & Desigx （2xd Editiox）.電子電路分析與設計.*2版影印本.北京： 清華大學齣版社，2001
（4） 華成英.模擬電子技術基本教程.北京： 清華大學齣版社，2006
二、 課程內容簡介本課程是電子技術基礎的1個重要分支，是電氣、電子信息類和部分非電類專業本科生在電子技術方麵入門性質的技術基礎課。課程主要內容包括半導體基礎知識、放大電路基礎、多集放大電路、集成運算放大電路、放大電路的頻率響應、放大電路的反饋、信號的運算和處理、波形的産生和信號的轉換、功率放大電路、直流穩壓電源和模擬電子電路的讀圖等。本課程通過對常用電子器件、模擬電路及其係統的分析和設計學xi，使學生獲得模擬電子技術方麵的基本知識、基本理論和基本技能，為深入學xi電子技術及其在專業*域中的應用打下基礎。選修本課程的同時還應選修電子技術實驗係列課。





三、 課程教學大綱
緒論
0.1電子技術的發展
0.2電信號
0.2.1什麼是電信號
0.2.2模擬信號與數字信號
0.3電子信息係統
0.3.1模擬電子係統的組成
0.3.2電子係統中的模擬電路
0.4模擬電子技術基礎課程的特點
0.5如何學xi模擬電子技術基礎課
0.6EDA軟件Multisim簡介
0.7課程目的與要求
*1章半導體器件基礎
1.1半導體
1.1.1本徵半導體
1.1.2雜質半導體
1.2P*結
1.2.1P*結的形成
1.2.2P*結的單嚮導電性&xbsp;
1.2.3P*結的電流方程和伏安特性&xbsp;
1.2.4P*結的電容效應
1.3半導體二*管
1.3.1二*管的符號及種類
1.3.2二*管的伏安特性
1.3.3二*管的等效電路
1.3.4二*管的主要參數
1.3.5穩壓二*管及其他類型二*管
1.4晶體三*管
1.4.1晶體管的基本結構和符號
1.4.2晶體管的電流放大原理
1.4.3晶體管的共射特性麯綫
1.4.4晶體管的主要參數
1.5場效應晶體管
1.5.1場效應管的主要特點
1.5.2結型場效應管
1.5.3絕緣柵型場效應管
1.5.4場效應管的輸齣特性和轉移特性
1.5.5場效應管的主要參數
1.6集成電路中的元件
1.6.1集成**型管
1.6.2集成單*型管
1.6.3集成電路中的無源元件
1.6.4集成電路中元件的特點
1.7Multisim 應用舉例─二*管特性的研究
*2章放大電路基礎
2.1放大電路的基本概念
2.2基本共射放大電路
2.2.1基本共射放大電路的組成及各元件的作用
2.2.2基本共射放大電路的工作原理及波形分析
2.2.3放大電路的組成原則
2.3放大電路的分析方*
2.3.1直流通路與交流通路
2.3.2圖解*
2.3.3等效電路*
2.4靜態工作點穩定電路
2.4.1穩定靜態工作點的必要性
2.4.2典型的靜態工作點穩定電路
2.4.3穩定靜態工作點的方*
2.5單管放大電路的三種基本接*&xbsp;
2.5.1基本共集放大電路
2.5.2基本共基放大電路
2.5.3晶體管放大電路三種基本接*的比較
2.6場效應管放大電路
2.6.1場效應管放大電路靜態工作點的設置方*
2.6.2場效應管放大電路的動態分析
2.6.3晶體管放大電路與場效應管放大電路的比較
2.7基本放大電路的派生電路
2.7.1復閤管及其組成的放大電路
2.7.2組閤放大電路
2.8Multisim 應用舉例
2.8.1Rb變化對Q點和電壓放大倍數的影響
2.8.2UGSQ對共源放大電路電壓放大倍數的影響
第3章多集放大電路
3.1多集放大電路的耦閤方式
3.1.1直接耦閤
3.1.2阻容耦閤
3.1.3變壓器耦閤
3.1.4光電耦閤
3.2多集放大電路的動態分析
3.3直接耦閤放大電路
3.3.1零點漂移現象
3.3.2差分放大電路
3.3.3直接耦閤互補輸齣集
3.3.4直接耦閤多集放大電路
3.4Multisim 應用舉例
3.4.1直接耦閤多集放大電路的設計與調試
3.4.2消除互補輸齣集交越失真方*的研究
第4章集成運算放大電路
4.1概述
4.1.1集成運放的發展概況
4.1.2集成電路內部元件的特點
4.1.3集成運放的電路結構特點
4.1.4集成運放的電壓傳輸特性
4.2電流源電路
4.2.1常見的電流源電路
4.2.2有源負載放大電路
4.3集成運放電路簡介
4.3.1電子電路讀圖方*&xbsp;
4.3.2集成運放典型電路分析
4.4集成運放的主要性能指標和低頻等效電路
4.4.1主要性能指標
4.4.2低頻等效電路
4.5集成運放的種類及選擇
4.5.1集成運放的發展概況
4.5.2集成運放的種類
4.5.3運放的選擇
4.6集成運放的使用
4.6.1使用時必做的工作
4.6.2保護措施
第5章放大電路的頻率響應
5.1頻率響應
5.1.1頻率響應的基本概念
5.1.21階RC電路的頻率響應
5.1.3伯德圖
5.2晶體管的高頻等效模型
5.2.1晶體管的混閤π模型
5.2.2晶體管電流放大倍數的頻率響應
5.3單管放大電路的頻率響應
5.3.1單管共射放大電路頻率響應的求解方*
5.3.2場效應管的高頻等效電路及單管共源放大電路的頻率響應
5.4多集放大電路的頻率響應
5.4.1多集放大電路頻率特性的定性分析
5.4.2多集放大電路截止頻率的估算方*
5.5Multisim 應用舉例─靜態工作點穩定電路頻率響應的研究
第6章放大電路中的反饋
6.1反饋
6.1.1反饋的基本概念
6.1.2反饋的判斷方*
6.2負反饋放大電路的四種基本組態
6.2.1四種反饋組態
6.2.2四種反饋組態的判斷方*
6.3負反饋放大電路的錶示方*
6.3.1方塊圖錶示*
6.3.2負反饋放大電路的1般錶達式
6.3.3四種組態負反饋放大電路的單嚮化網絡錶示*及反饋係數的分析
6.4深度負反饋放大電路放大倍數的估算
6.4.1深度負反饋的實質
6.4.2基於深度負反饋的放大倍數的估算方*
6.4.3基於理想運放的放大倍數的計算方*
6.5負反饋對放大電路性能的影響
6.5.1直流負反饋對靜態工作點的影響
6.5.2交流負反饋對動態性能的影響
6.5.3放大電路引入負反饋的1般原則
6.6負反饋放大電路的穩定性
6.6.1自激振蕩産生的原因和條件&xbsp;
6.6.2放大電路穩定性的定性分析
6.6.3放大電路穩定性的判斷方*
6.6.4自激振蕩的消除方*
6.7放大電路中其他形式的反饋
6.7.1放大電路中的正反饋
6.7.2電流反饋運算放大電路
6.8Multisim 應用舉例─交流負反饋對放大倍數穩定性的影響
第7章信號的運算和處理
7

《自動化：原理與應用》 第一部分：學科基礎與核心概念 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的自動化技術入門。我們將從最基礎的學科根源齣發，逐步剖析自動化係統的構成要素、工作原理及其在各個領域的廣泛應用。 第一章：自動化導論 1.1 什麼是自動化？ 本章將首先界定“自動化”的科學定義，闡述其核心理念——通過技術手段減少或取代人工乾預，實現過程的自主運行和優化。我們將追溯自動化的曆史發展脈絡，從簡單的機械自動化到現代復雜的智能控製係統，展現其演進的宏偉圖景。 1.1.1 自動化的定義與內涵 我們將深入探討自動化的多重含義，包括提高生産效率、保證産品質量、改善工作環境、實現精細化控製等。 自動化的目標：減少人力成本、消除人為誤差、提高響應速度、優化資源配置、實現遠程監控與操作。 1.1.2 自動化的發展曆程 早期階段： 從蒸汽機時代的機械聯動到工業革命的流水綫生産。 電子與計算機時代： 繼電器控製、晶體管應用、單片機齣現，開啓瞭電子化自動化的時代。 信息與網絡時代： 工業控製計算機（IPC）、分布式控製係統（DCS）、可編程邏輯控製器（PLC）的普及，以及物聯網（IoT）與工業互聯網（IIoT）的興起。 智能時代： 人工智能（AI）、機器學習（ML）、深度學習（DL）在自動化領域的深度融閤，推動瞭自主決策、預測性維護、自適應控製等高級應用。 1.1.3 自動化在現代社會中的地位與作用 經濟驅動力： 提高國傢競爭力，優化産業結構，促進經濟增長。 社會福祉： 提升生活品質，保障公共安全，改善醫療保健。 科技前沿： 推動新材料、新能源、航空航天、生物工程等領域的創新發展。 1.2 自動化學科的構成 自動化並非單一學科，而是多學科交叉融閤的産物。本節將詳細介紹自動化學科的核心組成部分，為讀者構建起學科知識框架。 1.2.1 控製理論 核心概念： 反饋、穩定性、魯棒性、最優性。 基本模型： 傳遞函數、狀態空間方程。 經典控製方法： PID控製、根軌跡法、頻率響應法。 現代控製方法： 最優控製、自適應控製、模糊控製、神經網絡控製。 1.2.2 檢測技術 傳感器原理： 各種傳感器（溫度、壓力、流量、位移、光、聲音等）的工作原理、特性與選擇。 信號處理： 模擬信號與數字信號的轉換，濾波、放大、去噪等技術。 測量方法： 精度、分辨率、響應時間等關鍵指標。 1.2.3 計算機技術 嵌入式係統： 微處理器、微控製器、FPGA等在自動化設備中的應用。 可編程邏輯控製器（PLC）： 工業現場的“神經中樞”，其編程、應用與維護。 工業計算機（IPC）： 運行SCADA係統、HMI軟件及高級控製算法的平颱。 網絡通信： 工業以太網、現場總綫（如Profibus, Modbus）、無綫通信技術在自動化係統中的應用。 1.2.4 執行機構 電機與驅動： 直流電機、交流電機、步進電機、伺服電機及其驅動器的原理與應用。 液壓與氣動係統： 閥門、泵、氣缸、油缸等執行元件的組成與控製。 機械傳動： 齒輪、絲杠、連杆等用於實現運動轉換與放大的裝置。 1.2.5 係統集成與應用 SCADA係統（Supervisory Control And Data Acquisition）： 工業監控與數據采集係統，實現對生産過程的全麵監控和管理。 HMI（Human-Machine Interface）： 人機交互界麵，用戶與自動化係統溝通的橋梁。 機器人技術： 工業機器人、服務機器人、特種機器人的設計、編程與應用。 人工智能與機器學習： 在故障診斷、預測性維護、自主導航、智能決策等方麵的應用。 1.3 自動化係統的基本組成與工作流程 我們將通過典型的自動化係統案例，解析其從輸入、處理到輸齣的完整工作流程。 1.3.1 係統架構 感知層： 傳感器負責采集信息。 控製層： 控製器（PLC, IPC, 微控製器）進行信息處理和決策。 執行層： 執行機構根據控製指令完成具體動作。 通信層： 實現各層級之間的信息傳遞。 管理層： SCADA/HMI提供監控和操作界麵。 1.3.2 工作流程 數據采集： 傳感器將物理量轉化為電信號。 信號處理與分析： 對采集到的信號進行濾波、量化、編碼等。 決策與控製： 控製器根據預設算法和輸入信號，生成控製指令。 指令執行： 執行機構根據控製指令，改變物理過程的狀態。 反饋與閉環： 係統通過傳感器持續監測輸齣結果，與目標值進行比較，並據此調整控製策略，實現閉環控製。 1.4 自動化技術的典型應用領域 本節將列舉自動化技術在國民經濟和社會生活中的廣泛應用，幫助讀者建立對自動化技術影響力的直觀認識。 1.4.1 工業自動化 製造業： 汽車製造、電子産品生産、食品加工、化工等。 能源工業： 發電廠、輸配電網、油氣開采與輸送。 交通運輸： 自動駕駛、智能交通信號控製、軌道交通控製。 1.4.2 樓宇自動化 智能傢居、智能辦公樓、中央空調控製、安防監控。 1.4.3 農業自動化 智能溫室、精準灌溉、自動化播種與收割、畜牧養殖管理。 1.4.4 服務自動化 自動服務機器人、智能客服、自動化倉儲物流。 1.4.5 航空航天與國防 飛行控製係統、導航係統、無人機、目標識彆與跟蹤。 1.4.6 醫療健康 手術機器人、醫療影像分析、智能藥物輸送、康復設備。 第二章：數學建模與係統分析 2.1 為什麼要進行係統建模？ 本章將介紹係統建模在自動化中的重要性，以及構建數學模型以理解和預測係統行為的方法。 2.1.1 建模的目的 理解係統： 揭示係統內在的動態規律。 預測行為： 預估係統在不同輸入下的響應。 設計控製器： 為設計有效的控製器提供依據。 係統仿真： 在虛擬環境中測試和優化控製策略。 故障診斷： 分析係統偏差，定位故障根源。 2.1.2 模型的分類 物理模型 vs. 數學模型 靜態模型 vs. 動態模型 綫性模型 vs. 非綫性模型 集總參數模型 vs. 分布參數模型 2.2 綫性定常係統的數學模型 我們將重點介紹最常用也是最基礎的綫性時不變（LTI）係統的建模方法。 2.2.1 差分方程模型 描述離散時間係統的動態關係。 舉例：數字控製器、采樣係統。 2.2.2 微分方程模型 描述連續時間係統的動態關係。 舉例：RLC電路、機械振動係統。 2.2.3 傳遞函數模型 定義： 輸齣的拉普拉斯變換與輸入的拉普拉斯變換之比（零初始條件）。 優點： 直觀、易於分析係統的穩定性、頻率響應等。 零點與極點： 影響係統響應的重要參數。 框圖錶示： 簡化復雜係統的結構。 2.2.4 狀態空間模型 定義： 由狀態方程和輸齣方程組成，描述係統內部狀態變量的演化。 優點： 適用於多輸入多輸齣（MIMO）係統，能描述係統內部動態。 狀態變量的選擇： 綫性無關、能完全錶徵係統狀態的變量。 與傳遞函數模型的轉換： 建立兩者之間的聯係。 2.3 係統時域響應分析 本節將介紹如何分析係統在標準輸入信號（如單位階躍、單位斜坡、單位衝激）作用下的瞬態響應特性。 2.3.1 單位階躍響應 峰值時間、調整時間、超調量、穩態誤差： 衡量係統性能的關鍵指標。 一階係統與二階係統階躍響應的特點。 2.3.2 單位斜坡響應 穩態誤差分析： 消除或減小穩態誤差的重要性。 2.3.3 單位衝激響應 係統暫態響應的“指紋”。 2.3.4 係統的穩定性 穩定性定義： 緊鄰輸入-有界輸齣（BIBO）穩定性。 穩定性判斷： 代數判據： 勞斯判據（Routh Criterion）。 復平麵判據： 根軌跡法、奈奎斯特判據、霍普夫判據。 2.4 係統頻域響應分析 本節將介紹如何通過頻率響應分析係統對不同頻率信號的響應特性，這對於理解係統的濾波特性和選擇控製器至關重要。 2.4.1 頻率響應的定義 幅頻特性與相頻特性。 2.4.2 伯德圖（Bode Plot） 繪製方法與解讀： 識彆係統的增益裕度和相裕度。 低通、高通、帶通濾波器特性。 2.4.3 奈奎斯特圖（Nyquist Plot） 穩定性判據： 奈奎斯特穩定判據。 幅值裕度和相角裕度。 2.4.4 根軌跡圖（Root Locus Plot） 分析係統增益變化對閉環極點位置和係統穩定性的影響。 設計控製器時優化極點配置。 第三章：反饋控製係統基礎 3.1 反饋控製的原理與優勢 本章將深入探討反饋控製這一自動化核心技術，闡述其工作機製、基本結構以及相較於開環控製的顯著優勢。 3.1.1 開環控製與閉環控製 開環控製： 控製器的輸齣僅取決於輸入信號，不考慮實際輸齣。 優點： 結構簡單，成本低。 缺點： 易受擾動影響，精度不高，無法補償模型誤差。 閉環控製（反饋控製）： 控製器的輸齣受實際輸齣信號的影響，通過反饋迴路實現對輸齣的修正。 優點： 提高精度，減小對擾動的敏感性，能夠補償模型不確定性。 缺點： 結構復雜，可能齣現振蕩，需要考慮穩定性。 3.1.2 反饋控製係統的基本組成 被控對象： 需要被控製的係統或過程。 傳感器： 測量被控對象的輸齣。 控製器： 根據誤差信號（設定值與實際值之差）生成控製指令。 執行機構： 將控製指令轉化為作用於被控對象的物理量。 設定值： 希望被控量達到的目標值。 誤差信號： 設定值與實際輸齣之差。 3.1.3 反饋控製的優勢 精度提高： 通過不斷修正誤差，使輸齣更接近設定值。 魯棒性增強： 對外界擾動和係統參數變化不敏感。 實現復雜控製： 能夠實現對動態係統更精細和高級的控製。 係統穩定性改善： 閤理的反饋設計可以提高係統穩定性。 3.2 PID控製器 PID（比例-積分-微分）控製器是工業界最廣泛應用、最經典、最有效的控製器之一。本節將詳細解析其工作原理、參數調整及其應用。 3.2.1 P（比例）控製 原理： 輸齣與當前誤差成正比。 作用： 快速響應，但通常存在穩態誤差。 參數（Kp）： 增益越大，響應越快，但可能導緻超調和振蕩。 3.2.2 I（積分）控製 原理： 輸齣與曆史誤差的纍積成正比。 作用： 消除穩態誤差，但可能使係統響應變慢，增加超調。 參數（Ki）： 積分增益越大，消除穩態誤差越快，但可能加劇振蕩。 3.2.3 D（微分）控製 原理： 輸齣與誤差的變化率成正比。 作用： 預測誤差趨勢，提前采取措施，減小超調，提高響應速度，抑製振蕩。 參數（Kd）： 微分增益越大，抑製超調效果越明顯，但可能對噪聲敏感。 3.2.4 PID控製器的組閤 P控製： 簡單快速，但有穩態誤差。 PI控製： 消除穩態誤差，但響應可能較慢。 PD控製： 提高響應速度，減小超調，但仍可能存在穩態誤差。 PID控製： 綜閤P、I、D的優點，實現快速、無穩態誤差、穩定且具有良好動態性能的控製。 3.2.5 PID參數整定方法 手動整定法： 試湊法，經驗法。 半經驗半理論整定法： 臨界比例帶法（Zigler-Nichols方法）。 模型基準整定法： 基於係統數學模型的整定。 自適應 PID 控製： 在綫調整參數。 3.3 狀態反饋與觀測器 對於更復雜的係統，尤其是多輸入多輸齣（MIMO）係統，狀態反饋控製提供瞭更強大的設計能力。 3.3.1 狀態反饋控製 原理： 將係統的所有狀態變量作為控製器的輸入，通過綫性狀態反饋增益矩陣K，産生控製輸齣。 優點： 可以任意配置閉環係統的極點，從而達到任意的動態性能。 Ackermann公式： 計算狀態反饋增益矩陣K。 3.3.2 狀態觀測器 問題： 並非所有狀態變量都能直接測量。 觀測器作用： 利用係統的輸入和輸齣信號，通過一個數學模型來估計係統的狀態變量。 Luenberger觀測器： 最常用的狀態觀測器類型。 觀測器基準控製器： 將狀態觀測器與狀態反饋控製器結閤，形成基於輸齣的控製係統。 3.4 伺服係統與跟蹤控製 伺服係統是一類能夠精確跟蹤給定輸入信號的係統，在機器人、數控機床等領域至關重要。 3.4.1 伺服係統的基本概念 位置伺服、速度伺服、力矩伺服。 誤差信號驅動係統嚮目標運動。 3.4.2 跟蹤控製問題 如何設計控製器使係統輸齣能夠快速、準確地跟蹤一個變化的輸入信號（軌跡）。 前饋控製的應用： 結閤反饋和前饋，提高跟蹤性能。 第四章：先進控製技術 4.1 非綫性係統控製 現實世界中的許多係統都錶現齣非綫性特性，例如飽和、死區、滯後等。本章將介紹處理非綫性係統的基本方法。 4.1.1 非綫性係統的建模 泰勒展開： 綫性化處理。 分段綫性模型： 描述係統在不同工作區域的特性。 非綫性方程組。 4.1.2 常見非綫性控製策略 滑模控製： 強魯棒性，適用於係統參數不確定或存在較大擾動的情況。 模糊控製： 基於模糊邏輯，無需精確的數學模型，適用於人機交互或領域專傢經驗。 神經網絡控製： 利用神經網絡的學習能力，逼近復雜的非綫性函數，實現自適應和智能控製。 反饋綫性化： 通過狀態反饋和坐標變換，將非綫性係統轉化為等效的綫性係統進行控製。 4.2 魯棒控製 魯棒控製旨在設計控製器，使其在係統模型不確定或存在擾動時仍能保持令人滿意的性能。 4.2.1 不確定性的來源 參數攝動： 係統模型參數的誤差。 外部擾動： 環境變化、負載變化等。 模型簡化： 為瞭分析方便而忽略的係統動態。 4.2.2 魯棒控製器的設計方法 H-無窮（H∞）控製： 最小化係統的最大增益（或範數），以應對最壞情況。 μ-綜閤（μ-Synthesis）： 針對結構化不確定性進行優化。 區間控製： 考慮參數在一定區間內的變化。 4.3 自適應控製 當係統參數隨時間變化或未知時，自適應控製能夠實時調整控製器的參數，以保持係統性能。 4.3.1 自適應控製的基本結構 識彆機構： 估計係統參數。 控製器： 根據估計的參數調整控製策略。 4.3.2 常見自適應控製方法 模型參考自適應控製（MRAC）： 係統輸齣跟蹤一個參考模型。 自校正調節器（STR）： 通過在綫辨識係統模型，並利用模型設計控製器。 4.4 最優控製 最優控製的目標是找到一個控製策略，使得某個性能指標（如能量消耗、響應時間、誤差平方和等）達到最優。 4.4.1 性能指標函數 積分平方誤差（ISE）、積分絕對誤差（IAE）、積分時間加權絕對誤差（ITAE）等。 二次型性能指標（LQR）： 綫性二次調節器（Linear Quadratic Regulator）。 4.4.2 最優控製的計算方法 龐特裏亞金最小值原理。 動態規劃。 Hamilton-Jacobi-Bellman（HJB）方程。 4.5 預測控製 預測控製利用係統的模型，根據未來的預設時間段內的輸入和輸齣行為，計算最優的控製序列。 4.5.1 模型預測控製（MPC） 核心思想： 在每個采樣時刻，根據當前係統狀態，預測未來一段時間的係統響應，並優化控製輸入，隻將第一個控製量施加到係統上，然後在下一個采樣時刻重復此過程。 優點： 能夠處理約束條件（輸入約束、輸齣約束），適用於多變量、非綫性係統。 應用： 石油化工、能源管理、機器人等。 4.6 智能控製 將人工智能技術應用於控製係統，以實現更高級的決策和學習能力。 4.6.1 模糊邏輯控製 模糊規則： 基於語言描述的“如果...那麼...”規則。 模糊化、模糊推理、去模糊化。 4.6.2 神經網絡控製 前饋神經網絡、循環神經網絡。 學習算法： 反嚮傳播算法。 應用： 模式識彆、函數逼近、係統辨識。 4.6.3 強化學習在控製中的應用 通過與環境交互，學習最優控製策略，以最大化纍積奬勵。 Q-learning, Deep Q-Networks (DQN)。 第二部分：自動化係統設計與實現 第五章：傳感器與執行機構技術 5.1 傳感器技術 本章將深入探討各種類型傳感器的原理、特性、選型和應用，它們是自動化係統獲取外界信息的“眼睛”。 5.1.1 傳感器的基本原理 熱效應： 熱電偶、熱敏電阻。 壓電效應： 壓力傳感器、加速度計。 電磁感應： 速度傳感器、位移傳感器。 霍爾效應： 磁場傳感器、位置傳感器。 光電效應： 光電二極管、光敏電阻、光電耦閤器。 電阻/電容/電感變化： 測量位移、液位、濕度等。 5.1.2 常用傳感器及其應用 溫度傳感器： 熱電偶、RTD、紅外傳感器。 壓力傳感器： 擴散矽、電容式、應變片式。 位移/位置傳感器： 編碼器（絕對式、增量式）、激光測距、超聲波傳感器、LVDT。 速度/加速度傳感器： 陀螺儀、加速度計。 流量傳感器： 電磁流量計、渦輪流量計、超聲波流量計。 力/力矩傳感器： 應變片式力傳感器。 視覺傳感器： 工業相機、圖像采集卡。 氣體/化學傳感器： CO2傳感器、O2傳感器、VOC傳感器。 5.1.3 傳感器的性能指標 測量範圍、精度、分辨率、靈敏度、綫性度、遲滯、響應時間、穩定性、工作溫度範圍、功耗。 5.1.4 傳感器信號的調理與處理 放大、濾波、綫性化、模數轉換（ADC）。 接口電路設計。 5.2 執行機構技術 執行機構是自動化係統中實現具體動作的“手腳”。本章將介紹各種執行機構的類型、原理和應用。 5.2.1 電力驅動執行機構 直流電機： 結構簡單，易於調速。 交流電機： 感應電機： 結構堅固，成本低。 同步電機： 恒速運行。 步進電機： 精確控製角度，常用於定位。 伺服電機： 高精度、高響應速度，閉環控製。 電機驅動器： H橋電路、PWM控製、變頻器。 5.2.2 液壓執行機構 液壓泵： 提供動力。 液壓缸： 實現直綫運動。 液壓馬達： 實現鏇轉運動。 液壓閥： 控製流量、壓力、方嚮（方嚮控製閥、壓力控製閥、流量控製閥）。 優點： 功率大，響應快，易於實現大力的輸齣。 缺點： 易泄露，汙染敏感，成本較高。 5.2.3 氣動執行機構 氣源： 空壓機、儲氣罐。 氣缸： 實現直綫運動。 氣動馬達： 實現鏇轉運動。 氣動閥： 控製氣流。 優點： 結構簡單，成本低，清潔，易於維護，安全性高。 缺點： 功率相對較小，壓縮空氣易産生噪音。 5.2.4 其他執行機構 電磁鐵、電磁閥、電加熱器。 5.2.5 執行機構的選型與匹配 根據負載特性、精度要求、速度要求、環境條件等進行選擇。 與控製器的匹配。 第六章：工業控製計算機與現場總綫 6.1 可編程邏輯控製器（PLC） PLC是現代工業自動化領域的核心組件，用於實現邏輯控製、順序控製、運動控製和過程控製。 6.1.1 PLC的組成與工作原理 CPU模塊： 處理器，執行用戶程序。 輸入/輸齣（I/O）模塊： 連接外部傳感器和執行機構。 電源模塊： 提供工作電壓。 通信模塊： 實現與其他設備的通信。 掃描周期： 輸入掃描、程序執行、輸齣刷新。 6.1.2 PLC的編程語言 梯形圖（Ladder Diagram, LD）： 最常用，模擬電氣原理圖。 指令錶（Instruction List, IL）： 匯編語言類。 順序功能圖（Sequential Function Chart, SFC）： 流程圖式，用於描述順序過程。 結構化文本（Structured Text, ST）： 高級編程語言。 功能塊圖（Function Block Diagram, FBD）： 圖形化編程。 6.1.3 PLC的應用領域 離散製造： 自動化生産綫、裝配綫。 過程控製： 化工、製藥、食品飲料。 樓宇自動化： 暖通空調、照明控製。 水處理： 汙水處理、供水係統。 6.2 分布式控製係統（DCS） DCS是一種集散型的控製係統，在大型、復雜、連續生産過程中得到廣泛應用。 6.2.1 DCS的體係結構 控製層： 分散在各現場的控製器。 操作員站： 人機交互界麵。 工程師站： 係統組態、編程、維護。 曆史數據庫： 存儲生産數據。 通信網絡： 連接各單元。 6.2.2 DCS的特點與優勢 高可靠性： 冗餘設計。 集成化： 集成瞭控製、監測、管理等功能。 開放性： 支持多種通信協議。 易於擴展與維護。 6.2.3 DCS的應用領域 電力、化工、石化、冶金、製藥等大型連續過程工業。 6.3 SCADA係統 SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）係統側重於對分散式地理區域的工業過程進行遠程監控和數據采集。 6.3.1 SCADA係統的組成 主站（Master Terminal Unit, MTU）： 通常是位於中央控製室的計算機。 從站（Remote Terminal Unit, RTU）/PLC： 位於現場，負責數據采集和控製。 通信網絡： 用於主站與從站之間的通信。 6.3.2 SCADA係統的功能 數據采集： 實時采集現場數據。 監控顯示： 以圖形化方式展示生産過程。 報警管理： 及時發齣報警信息。 遠程控製： 對現場設備進行遠程操作。 數據記錄與報錶生成。 6.3.3 SCADA係統的應用領域 電力輸配電、石油天然氣管道監控、水務管理、交通監控。 6.4 現場總綫技術 現場總綫是一種用於取代傳統硬接綫，實現現場設備之間數字通信的總綫技術。 6.4.1 現場總綫的概念與重要性 提高通信效率，減少布綫成本，實現設備診斷與維護。 數字化、智能化、網絡化。 6.4.2 常見的現場總綫類型 Profibus： 廣泛應用於工業自動化，支持多種通信協議。 Modbus： 簡單易用，廣泛應用於各種工業設備。 CAN總綫： 在汽車電子和工業控製中廣泛應用，具有高可靠性。 Ethernet/IP： 將以太網技術應用於工業控製。 Foundation Fieldbus： 專注於過程控製領域。 6.4.3 現場總綫的應用與優勢 降低布綫成本和維護費用。 提高係統靈活性和可擴展性。 實現設備的高級診斷和預測性維護。 集成化與智能化。 第七章：機器人技術基礎 7.1 機器人學導論 本章將介紹機器人學的基本概念、組成以及其在自動化領域的地位。 7.1.1 什麼是機器人？ 定義： 能夠自動執行工作的機器裝置，通常具備感知、決策和執行能力。 7.1.2 機器人的分類 按應用領域： 工業機器人、服務機器人、特種機器人（如醫療機器人、水下機器人）。 按結構形式： 串聯機器人、並聯機器人、串並聯混閤機器人。 按運動能力： 移動機器人、固定機器人。 7.1.3 機器人的組成 機械臂： 連杆、關節、末端執行器。 驅動係統： 電機、減速器。 傳感器： 視覺、力覺、觸覺、距離傳感器。 控製係統： 運動控製器、任務規劃器。 能源係統。 7.2 機器人運動學 運動學研究機器人的幾何結構和運動關係，是機器人控製的基礎。 7.2.1 正運動學 已知各關節的角度或位移，計算末端執行器的位置和姿態。 齊次變換： 描述機器人關節的空間變換。 Denavit-Hartenberg（D-H）參數： 描述機器人連杆幾何結構的標準化方法。 7.2.2 逆運動學 已知末端執行器的目標位置和姿態，計算各關節需要達到的角度或位移。 求解難度： 通常比正運動學更復雜，可能存在多解或無解。 解析法與數值法。 7.3 機器人動力學 動力學研究機器人各部件的受力與運動之間的關係。 7.3.1 動力學方程 牛頓-歐拉法： 串行計算。 拉格朗日-歐拉法： 基於能量。 雅可比矩陣： 描述綫速度和角速度與關節速度之間的關係，也是進行逆運動學求解和分析奇異點的重要工具。 7.4 機器人控製 機器人控製的目標是使機器人的關節按照預定的軌跡精確運動。 7.4.1 軌跡規劃 點到點軌跡規劃： 簡單移動。 連續軌跡規劃： 路徑平滑，避免振動。 7.4.2 關節控製 PID控製、力矩控製、位置控製。 7.4.3 任務規劃與人工智能 高級彆任務規劃： 將復雜任務分解為一係列子任務。 路徑搜索與避障： A算法、Dijkstra算法。 機器學習在機器人中的應用： 抓取、識彆、自主導航。 7.5 工業機器人應用 7.5.1 焊接機器人 7.5.2 搬運/碼垛機器人 7.5.3 噴塗機器人 7.5.4 裝配機器人 7.5.5 協作機器人（Cobots） 特點： 人機協同工作，安全性高，易於部署。 第三部分：係統集成、應用與發展趨勢 第八章：自動化係統集成與項目管理 8.1 係統集成流程 本章將介紹如何將各種自動化組件和子係統整閤為一個協同工作的整體。 8.1.1 需求分析與係統設計 明確項目目標、功能需求、性能指標、預算等。 進行整體架構設計、設備選型、接口定義。 8.1.2 硬件集成 設備安裝與連接： 傳感器、執行機構、控製器、通信設備等的物理連接。 機櫃布綫與管理： 規範、安全、易於維護。 電源與接地： 確保係統穩定運行。 8.1.3 軟件集成 PLC/DCS/SCADA軟件配置與編程。 HMI/SCADA上位機軟件開發。 數據庫集成。 與其他信息係統的接口（如ERP、MES）。 8.1.4 係統調試與測試 單元測試： 對單個組件進行功能驗證。 集成測試： 對不同組件的組閤進行功能驗證。 係統測試： 對整個係統進行全麵性能驗證。 驗收測試。 8.2 項目管理 自動化項目通常具有周期長、投入大、技術復雜的特點，有效的項目管理至關重要。 8.2.1 項目啓動與規劃 項目團隊組建、目標設定、風險評估。 製定詳細的項目計劃，包括時間錶、資源分配、預算等。 8.2.2 項目執行與監控 進度跟蹤、質量控製、溝通協調。 變更管理： 應對項目過程中齣現的變化。 風險管理： 識彆、評估和應對潛在風險。 8.2.3 項目收尾與交付 係統驗收、文檔移交、用戶培訓。 項目總結與經驗反饋。 8.3 自動化係統中的故障診斷與維護 8.3.1 常見故障類型 硬件故障： 傳感器失效、執行機構故障、接綫問題。 軟件故障： 程序錯誤、通信中斷、配置錯誤。 操作失誤。 外部環境影響。 8.3.2 故障診斷方法 現象分析： 觀察故障錶現。 診斷工具： 示波器、萬用錶、PLC診斷軟件、SCADA係統報警記錄。 邏輯推理： 排除法。 係統仿真與模型對比。 8.3.3 預防性維護與預測性維護 定期檢查、清潔、潤滑。 利用傳感器數據和數據分析，預測設備可能齣現的故障，並提前進行維修。 8.4 安全性與可靠性設計 8.4.1 功能安全 故障安全設計（Fail-Safe Design）。 安全聯鎖、緊急停止（E-Stop）。 安全防護措施。 8.4.2 係統冗餘 硬件冗餘（如雙PLC、冗餘電源）。 通信冗餘。 軟件冗餘。 8.4.3 網絡安全 防止未經授權的訪問和惡意攻擊。 防火牆、加密技術。 第九章：自動化技術發展趨勢 9.1 工業4.0與智能製造 9.1.1 核心概念： 互聯互通、信息透明、技術協同。 9.1.2 關鍵技術： 物聯網（IoT）、大數據分析、人工智能、雲計算、數字孿生（Digital Twin）。 9.1.3 智能工廠的構建： 柔性生産、個性化定製、預測性維護、自主決策。 9.2 物聯網（IoT）與工業物聯網（IIoT） 9.2.1 物聯網的架構： 感知層、網絡層、應用層。 9.2.2 IIoT的應用： 實時數據采集與分析、遠程監控與診斷、設備互聯互通。 9.2.3 帶來的機遇與挑戰： 數據安全、互操作性。 9.3 大數據與人工智能在自動化中的應用 9.3.1 數據驅動的優化： 通過分析海量生産數據，優化生産流程、提高效率。 9.3.2 機器學習的應用： 預測性維護： 提前預測設備故障。 質量檢測： 視覺檢測、異常檢測。 自主決策： 智能調度、自適應控製。 人機協作： 智能機器人與工人協同工作。 9.4 數字孿生（Digital Twin） 9.4.1 定義： 物理實體在虛擬空間的映射，實時同步數據。 9.4.2 應用： 虛擬仿真、性能優化、故障預警、遠程協作。 9.5 機器人技術的進步 9.5.1 協作機器人（Cobots）的普及。 9.5.2 柔性機器人（Soft Robotics）。 9.5.3 機器人學習與自主性增強。 9.6 自動化與可持續發展 9.6.1 提高能源效率。 9.6.2 減少資源浪費。 9.6.3 優化環境監測與控製。 9.6.4 智能電網與新能源管理。 9.7 跨學科融閤的趨勢 自動化與生物技術、材料科學、信息科學等的融閤，催生新的技術和應用。 附錄（非核心內容，讀者可自行查閱） 相關術語解釋 常用工程單位換算 推薦參考書目與在綫資源 本書力求內容嚴謹、條理清晰，並通過豐富的實例幫助讀者理解復雜的自動化概念。通過對本書的學習，讀者將能夠掌握自動化技術的基本原理，理解其在現代工業和日常生活中的重要作用，並對未來的發展方嚮有深入的認識。

評分☆☆☆☆☆

從一個非專業讀者的角度來看，這本書最迷人之處在於它所傳遞齣的那種學術的嚴謹與開放並存的氣質。它沒有采用過度口語化的錶達，而是保持瞭一種高度的專業性和客觀性，這對於任何想要認真瞭解一個學科的人來說，都是最寶貴的品質。它清晰地界定瞭“應知應會”的邊界，使得學習者能夠明確自己的知識盲區和下一步的提升方嚮。這種明確的定位，使得這本書具備瞭極高的參考價值，即便是其他高校的教師或相關行業的從業者，也能從中汲取到關於課程體係構建的寶貴經驗。整本書洋溢著一種嚴謹治學的氛圍，仿佛能聽到當年那些嚴苛的課堂要求。它為所有對中國頂尖工科教育體係心存敬意的讀者，打開瞭一扇近距離觀察其內核運作的窗口，其價值遠超齣瞭其作為一本“大綱”的簡單定義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容結構安排，給我一種強烈的“係統性思維訓練手冊”的感覺。它不是簡單地告訴“學什麼”，而是通過課程模塊的遞進關係，潛移默化地引導讀者建立起完整的知識體係框架。例如，基礎數學和物理模塊的紮實鋪墊，與後續的控製理論、信號處理課程之間那種水到渠成的銜接，展現瞭專業學科對邏輯推理能力培養的重視程度。我感受最深的是，它似乎在暗示，自動化不僅僅是關於機器和代碼，更是關於如何用嚴謹的數學語言描述和解決復雜係統問題。這種對“元知識”（Knowledge about knowledge）的強調，是真正區分優秀工程師和普通操作人員的關鍵。閱讀過程中，我不斷地停下來思考，這些基礎課程是如何共同支撐起諸如機器人、人工智能等前沿領域的復雜應用的，這種思考的深度和廣度，是閱讀一般性的技術手冊所無法比擬的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀質量和細節處理簡直是教科書級彆的典範。從內頁的墨水均勻度到章節頁碼的對齊方式，每一個環節都體現齣瞭極高的工藝水準，讓人感覺到這不隻是一本工具書，更像是一件值得收藏的學術文獻。我注意到書的側邊在不同模塊間有細微的顔色區分，這看似微不足道的細節設計，極大地提高瞭查閱效率，體現瞭設計者對使用體驗的極緻追求。對於那些需要頻繁翻閱特定章節的用戶來說，這種人性化的設計簡直是福音。而且，它不像很多技術書籍那樣充斥著廉價的銅版紙印刷，而是采用瞭偏啞光的紙張，閱讀時間長瞭眼睛也不容易疲勞。這種對細節的關注，從側麵烘托齣清華大學在任何工作上都力求做到頂尖的文化烙印。它讓學習過程本身也成為一種享受，而非負擔。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡直讓人眼前一亮，那種沉穩又不失活力的設計風格，完美契閤瞭“清華大學自動化係”這幾個字的厚重感。我拿到手的時候，首先被它那種紮實的紙張質感所吸引，拿在手裏沉甸甸的，就知道裏麵絕對是乾貨滿滿。其實我不是自動化專業的學生，但對這個領域充滿瞭好奇，希望能夠通過這本書對這個學科有一個宏觀的認識。這本書的排版非常清晰，字體大小適中，圖文並茂的處理方式讓復雜的理論知識變得易於消化。特彆是那些流程圖和示意圖，繪製得極其專業和精準，即便是初學者也能快速抓住核心概念。我翻閱瞭一些章節，發現它不僅僅是羅列課程名稱，更像是一份精心打磨的知識地圖，勾勒齣瞭一個完整、係統的學習路徑。這種對教育體係內部結構和邏輯的深刻洞察，遠超齣瞭一個普通教材目錄所能提供的價值。它更像是一份麵嚮未來的藍圖，展示瞭該係培養人纔的底層邏輯和前沿視野。

評分☆☆☆☆☆

作為一名關注技術教育發展趨勢的研究者，我一直在尋找能夠反映國內頂尖學府教學理念的深度資料。這本書雖然聚焦於本科課程大綱，但它所體現齣的教學思想的演進和學科交叉融閤的趨勢，簡直是一麵極好的鏡子。我特彆欣賞它在課程設置上的前瞻性，可以看到很多傳統工科教育中較少涉及的新興領域內容被巧妙地融入到瞭核心課程體係中。這種動態的、與時俱進的課程結構，是保證學生未來競爭力關鍵所在。書中對每門課程的知識點權重分配也透露齣一種精妙的平衡感，既沒有一味追求理論的深度而忽略瞭實踐應用的廣度，也沒有為瞭迎閤熱門技術而犧牲瞭基礎科學的根基。這種嚴謹的結構設計，無疑是多年教學經驗沉澱下來的精華。讀起來，我能感受到背後那套成熟的、經過無數次打磨的教育哲學在運作，讓人肅然起敬。