《控制工程基礎》課程教學大綱

控制工程基礎課程代碼：1011013總學時：51先修課程：電路原理、電子技術、積分變換、工程力學開課對象：機械設計制造及其自動化一、課程的性質、目的與任務：1、性質：控制理論是一門重要的學科，也是科學方法論。本課程使學生掌握經典控制理論，并用于解決機械工程中的系統(tǒng)分析問題。了2、任務：解控制系統(tǒng)計算機輔助分析及串聯(lián)校正設計方法。本課程是一門實用的技術基礎課。3、目的：使學生能以控制、系統(tǒng)的觀點而不是靜止、局部的觀點去看待一個機械工程系統(tǒng),培養(yǎng)學生從整體的而不是分散的角度,從整個系統(tǒng)中信息傳遞,轉換和反饋等角度來分析系統(tǒng)的“動態(tài)行為”。二、教學基本內容與基本要求：課程內容： 第1章機械控制工程概論 第2章傳遞函數 第3章時間響應分析 第4章頻率特性分析 第5章系統(tǒng)的穩(wěn)定性 第6章系統(tǒng)的性能分析及校正第7章離散系統(tǒng)設計

(1)要求學生掌握系統(tǒng)分類及反饋的概念，控制系統(tǒng)的基本要求，課程特點和學習方法。(2)要求學生掌握系統(tǒng)的微分方程的列寫，傳遞函數的概念，典型環(huán)節(jié)的傳遞函數，系統(tǒng)的傳遞函數及其化簡，物理系統(tǒng)傳遞函數的推導。(3)要求學生掌握時間響應及其組成，典型輸入信號，一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)及高階系統(tǒng)響應分析；頻率響應及頻率特性，典型環(huán)節(jié)頻率特性的極坐標圖及對數坐標圖。(4)掌握穩(wěn)定性的代數判據，穩(wěn)定性的幾何判據，系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性。（5）了解系統(tǒng)的性能分析及校正方法。三、教學內容與學時分配：本課程是機械工程及自動化專業(yè)的專業(yè)基礎課，主要講授古典控制理論內容。其目的是使學生建立控制系統(tǒng)的基本概念，掌握簡單控制系統(tǒng)分析、設計的理論基礎，為進一步學習控制理論、計算機控制技術提供基礎。使學生掌握簡單控制系統(tǒng)分析、設計的具體技能，達到初步解決機械工程中的控制問題的能力。使學生初步掌握時間響應分析、頻率特性分析以及系統(tǒng)綜合的實驗方法課程內容教學要求重點（☆）難點（△）學時安排備注第1章機械控制工程概論B41、自動控制的基本概念2、自動控制與自動控制系統(tǒng)3、開環(huán)控制系統(tǒng)4、△閉環(huán)控制系統(tǒng)5、△閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成與工作原理6、自動控制系統(tǒng)的分類7、△對自動控制系統(tǒng)的基本要求第2章傳遞函數A☆61、Laplace變換2、微分方程和傳遞函數的建立方法3、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數第3章時間響應分析A△81、典型控制過程及性能指標2、時域分析法特點3、一階系統(tǒng)分析4、一階系統(tǒng)的階躍響應及斜坡響應5、二階系統(tǒng)的數學模型6、二階系統(tǒng)的單位階躍響應7、欠阻尼系統(tǒng)的單位階躍響應，時域性能指標tr、tp、ts、的計算第4章頻率特性分析A☆△101、頻率特性的基本概念2、頻率特性的幾何表示法3、典型環(huán)節(jié)的極坐標圖4、典型環(huán)節(jié)的對數坐標圖5、控制系統(tǒng)的開環(huán)對數頻率特性圖6、對數坐標圖與傳遞函數的關系7、

開環(huán)系統(tǒng)極坐標圖8、最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)的概念9、Nyquist穩(wěn)定判據及應用10、對數穩(wěn)定判據11、穩(wěn)定裕量的定義與計算第5章系統(tǒng)的穩(wěn)定性A☆△101、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析2、勞斯穩(wěn)定判據及其應用3、系統(tǒng)穩(wěn)定性與閉環(huán)極點的關系4、控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析5、誤差的概念與計算方法6、△系統(tǒng)類型與誤差系數7、△誤差與系統(tǒng)結構的關系8、擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差C第6章系統(tǒng)的性能分析及校正A☆△81、

控制系統(tǒng)校正的基本概念2、

系統(tǒng)校正的作用校正的方式與校正裝置時域法校正系統(tǒng)5、頻率法校正系統(tǒng)的原理6、串聯(lián)超前校正的原理和方法7、串聯(lián)滯后校正的原理和方法8、串聯(lián)滯后－超前校正的原理和方法9、頻率法反饋校正10、復合控制校正系統(tǒng)B第7章離散系統(tǒng)設計B☆5四、建議實驗項目與學時分配實驗安排實驗內容學時實驗一典型環(huán)節(jié)的研究1實驗二典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應和穩(wěn)定性分析1實驗三控制系統(tǒng)頻率特性的測試2實驗四控制系統(tǒng)的校正1五、教學方法與教學手段采用以多媒體教學為主，學生自學為輔的教學手段，每章配以一定數量的習題，加強理論聯(lián)系實際的訓練。六、建議教材與參考書目機械控制理論基礎，黃霞等編著，西安交通大學出版社2005年第一版[1] 楊叔子，楊克沖等編著，機械工程控制基礎(第三版)，華中理工大學出版社，1993，4[2]朱冀北著，機械控制工程基礎，北京，機械工業(yè)出版社，1992[3] 緒方勝彥著，盧伯英等譯，現代控制工程，北京，科學出版社，1978[4]張伯鵬，控制工程基礎，北京，機械工業(yè)出版社，1992[5] 陽漢和，機械控制工程，北京，機械工業(yè)出版社，1986七、大綱編寫的依據與說明本課程教學大綱是根據機械制造及其自動化專業(yè)本科生