《控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

1、大學(xué)本科專業(yè)培養(yǎng)方案課程教學(xué)大綱編 碼：ME04027 Code: ME04027課程名稱：控制工程基礎(chǔ) Course Title: The Basis of Control Engineering課程類別：學(xué)類核心 Course category: Core Courses in General Category學(xué) 分：2 Credit(s): 2開課單位：機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院 Offering College/School: College of Mechanical & Vehicle Engineering課程描述： 本課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、車輛工程、熱能專業(yè)的專業(yè)核心課程

2、，是一門比較抽象的技術(shù)基礎(chǔ)課。通過該課程的教學(xué)使學(xué)生能夠掌握古典控制理論的基本概念、基本理論和基本分析方法，主要掌握常見系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的時(shí)域分析及頻域分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷等內(nèi)容，了解系統(tǒng)辨識(shí)及系統(tǒng)校正的基本方法，為學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)后續(xù)專業(yè)課程，如計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、機(jī)電傳動(dòng)與控制等打下必不可少的基礎(chǔ)，并逐漸培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。通過學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生獲得機(jī)械工程相關(guān)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，鍛煉和提升分析解決復(fù)雜機(jī)械工程實(shí)際問題的能力、自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等多方面的能力。Course description: This course is the required

3、course for mechanical design, manufacturing and automation, vehicle engineering and power engineering. Its an abstract technical basic course. Through the course of learning, students are able to master the basic concepts, basic theory of classical control theory a

4、nd the basic analysis method. The main contents include: building common mathematical model of the system，time domain analysis and frequency domain analysis of a second order and two order system and the system stability judgment etc. Students s

5、hould understand the basic calibration methods of system identification and system correction to lay the foundation of studying the relevant follow-up professional courses, such as the basis of computer control technology, electromechanical transmission and co

6、ntrol, which gradually develop students ability to analyze and solve the problem. Through this course, students can acquire the basic theories,the basic knowledge and the basic skills in mechanical engineering, foster and improve their abilities such as analyzing and solving complex practical e

7、ngineering problems and independent learning and independent innovation.課程內(nèi)容（一）課程教學(xué)目標(biāo)通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生具備以下能力：1. 具有解決復(fù)雜機(jī)械工程問題所需的機(jī)械制造基礎(chǔ)知識(shí)及其應(yīng)用能力（畢業(yè)要求1.3）。2. 在考慮安全與健康、法律法規(guī)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、文化、社會(huì)等制約因素的前提下，能夠針對(duì)復(fù)雜機(jī)械工程問題進(jìn)行分析，提出并確定相應(yīng)解決方案。（畢業(yè)要求3.1）。（二）基本教學(xué)內(nèi)容第一章、緒論教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解機(jī)械控制工程的研究對(duì)象和任務(wù)；掌握控制系統(tǒng)的分類；掌握反饋和反饋控制；了解

8、控制系統(tǒng)的基本要求。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.3教學(xué)內(nèi)容：1. 機(jī)械控制工程的研究對(duì)象和任務(wù)；2. 控制系統(tǒng)的分類；3. 反饋和反饋控制；4. 控制系統(tǒng)的基本要求。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)1學(xué)時(shí)補(bǔ)充章節(jié) 拉普拉斯變換教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握拉氏變換的概念；掌握常用函數(shù)的拉氏變換；了解拉氏變換的基本性質(zhì)；掌握拉氏反變換；能夠應(yīng)用拉氏變換求解線性微分方程。培養(yǎng)學(xué)生理論分析能力。教學(xué)重點(diǎn)：掌握拉氏變換的概念和常用函數(shù)的拉氏變換；掌握拉氏反變換。教學(xué)難點(diǎn)：應(yīng)用拉氏變換求解線性微分方程。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.3教學(xué)內(nèi)容：1. 拉氏變換的概念； 2. 常用函數(shù)的拉氏變換； 3. 拉氏變換的基

9、本性質(zhì)； 4. 拉氏反變換； 5. 應(yīng)用拉氏變換求解線性微分方程。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)2學(xué)時(shí)第二章、傳遞函數(shù)教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握系統(tǒng)微分方程的建立及非線性方程的線性化；掌握傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)及典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；了解系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖及其簡(jiǎn)化；掌握相似原理。培養(yǎng)學(xué)生理論分析能力。培養(yǎng)學(xué)生分析連續(xù)控制系統(tǒng)等的初步能力。教學(xué)重點(diǎn)：微分方程的建立、典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖及其簡(jiǎn)化。教學(xué)難點(diǎn)：系統(tǒng)傳遞函數(shù)的建立和系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖簡(jiǎn)化。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.3教學(xué)內(nèi)容：1. 系統(tǒng)微分方程的建立及非線性方程的線性化；2. 傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)及典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；3. 系統(tǒng)傳

10、遞函數(shù)方塊圖及其簡(jiǎn)化；4. 相似原理。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)4學(xué)時(shí)第三章、時(shí)間響應(yīng)分析教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)及其組成；了解典型輸入信號(hào)；掌握一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析；掌握系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)及其與系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系；了解高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析；掌握系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算。培養(yǎng)學(xué)生理論分析能力。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)理論和技術(shù)手段分析和解決機(jī)械控制工程實(shí)際問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析；二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析；系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的分析與計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)及其與系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系。相應(yīng)畢業(yè)要求：3.1教學(xué)內(nèi)容：1. 系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)及其組成；2. 典型輸

11、入信號(hào)；3. 一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析；4. 二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析；5. 系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)及其與系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系；6. 高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析；7. 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的分析與計(jì)算。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)5學(xué)時(shí)第四章、頻率特性分析教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握頻率響應(yīng)和頻率特性的基本概念；掌握頻率特性的求取、兩種表示方法及特點(diǎn)；掌握典型環(huán)節(jié)的頻率特性圖和極坐標(biāo)圖（Nyquist圖）的繪制；掌握典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖（Bode圖）；掌握開環(huán)系統(tǒng)Bode圖的繪制；理解最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)及其幅頻和相頻特性。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)理論和技術(shù)手段分析和解決機(jī)械控制工程實(shí)際問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：頻

12、率響應(yīng)和頻率特性的基本概念；頻率特性的求取、兩種表示方法及特點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn)：典型環(huán)節(jié)的頻率特性圖和極坐標(biāo)圖（Nyquist圖）的繪制；典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖（Bode圖）；開環(huán)系統(tǒng)Bode圖的繪制。相應(yīng)畢業(yè)要求：3.1教學(xué)內(nèi)容：1. 頻率響應(yīng)和頻率特性的基本概念；2. 頻率特性的求取、兩種表示方法及特點(diǎn)；3. 典型環(huán)節(jié)的頻率特性圖和極坐標(biāo)圖（Nyquist圖）的繪制；4. 典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖（Bode圖）；5. 開環(huán)系統(tǒng)Bode圖的繪制；6. 最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)及其幅頻和相頻特性。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)8學(xué)時(shí)，小班討論2學(xué)時(shí)第五章、系統(tǒng)的穩(wěn)定性教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握系統(tǒng)穩(wěn)定

13、性的基本概念；理解勞斯（Routh）穩(wěn)定判據(jù)和 Nyquist穩(wěn)定判據(jù)；能夠判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；理解系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)理論和技術(shù)手段分析和解決機(jī)械控制工程實(shí)際問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念和穩(wěn)定判據(jù)。教學(xué)難點(diǎn)：Nyquist穩(wěn)定判據(jù)；系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。相應(yīng)畢業(yè)要求：3.1教學(xué)內(nèi)容：1. 系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念；2. 勞斯（Routh）穩(wěn)定判據(jù)；3. Nyquist穩(wěn)定判據(jù)；4. 系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)5學(xué)時(shí)第六章、系統(tǒng)的性能分析與校正教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解系統(tǒng)的性能指標(biāo)；了解系統(tǒng)的校正。教學(xué)重點(diǎn)：系統(tǒng)校正的基本概念。教學(xué)難點(diǎn)：系統(tǒng)的校正。相應(yīng)畢業(yè)要求：3.1教學(xué)內(nèi)容：1. 系統(tǒng)的性能指標(biāo)；2. 系統(tǒng)的校正。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)1學(xué)時(shí)，小班討論2學(xué)時(shí)考核方式本課程考核采用閉卷考試的形式期評(píng)成績(jī)占比：1.平時(shí)成績(jī)一（作業(yè)、考勤、課堂討論）占30%2.平時(shí)成績(jī)二（實(shí)驗(yàn)）占20%3.期末考試成績(jī)（閉卷）占50%持續(xù)改進(jìn)方法1、采用先進(jìn)的教學(xué)手段、方法和教學(xué)理念。2、各