控制工程基礎課程教學大綱

1、控制工程基礎課程實驗教學大綱課程名稱：控制工程基礎（Basis of Control Engineering）課程編號：0113053適應專業(yè)：車輛工程專業(yè)實驗學時：6學 期：4擬 訂 人：陳紅梅 日 期：2013、9課程負責人：陳紅梅考核方式：實驗報告 一、實驗的性質、任務和基本要求 （一）本實驗課的性質控制工程基礎是機械設計制造及自動化專業(yè)的一門學科基礎與專業(yè)限選課程。因其較強的理論性、應用性及實踐性，故應充分重視實驗教學。要求學生在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，加深對理論知識的理解和應用。目的是使學生建立經典控制論的思維，掌握和了解其基本理論、研究方法，培養(yǎng)運用控制的理論、方法去解決工程實際

2、問題的能力。 （二）基本要求1、熟悉MATLAB軟件環(huán)境和控制系統(tǒng)工具箱相關內嵌函數(shù)的用法，可以編寫基本的M文件。2、掌握系統(tǒng)傳遞函數(shù)的兩種表示形式，能熟練應用MATLAB進行系統(tǒng)建模及模型轉換，加深對系統(tǒng)傳遞函數(shù)有關知識的理解。3、研究一階、二階、高階系統(tǒng)對典型輸入信號的響應特性，定性分析系統(tǒng)特征參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，定量分析系統(tǒng)特征參數(shù)與時域性能指標之間的關系；學會根據(jù)系統(tǒng)階躍響應曲線確定傳遞函數(shù)。4、分析系統(tǒng)的頻率特性，能熟練利用MATLAB繪制系統(tǒng)的Nyquist圖和Bode圖，加深對頻率特性的理解。（三）實驗學時分配表項目編號實 驗 內 容實驗類型備注實驗學時系統(tǒng)建模及模型轉換基

3、礎性必做2系統(tǒng)的時間響應分析基礎性必做2系統(tǒng)的頻率特性分析基礎性必做2合 計6 二、實驗教學內容項目編號：實驗名稱：系統(tǒng)建模及模型轉換1、實驗目的：（1）熟悉MATLAB軟件環(huán)境和控制系統(tǒng)工具箱相關內嵌函數(shù)的用法。（2）掌握系統(tǒng)傳遞函數(shù)的兩種表示形式，能熟練應用MATLAB進行建模及模型轉換。（3）掌握各種典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。2、實驗內容（1）用MATLAB對系統(tǒng)建立傳遞函數(shù)模型并進行模型轉換。 （2）利用MATLAB建立系統(tǒng)模型并求出傳遞函數(shù)。 3、實驗要求 （1）能熟練應用MATLAB函數(shù)建立系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型。 （2）能熟練應用MATLAB函數(shù)進行模型轉換。 （3）能根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖

4、，熟練利用MATLAB編寫程序求出系統(tǒng)傳遞函數(shù)。 承擔實驗室：G202 項目編號：實驗名稱：系統(tǒng)的時間響應分析1、實驗目的（1）理解系統(tǒng)時間響應的概念、組成等相關知識。（2）掌握一階、二階、高階系統(tǒng)對典型輸入信號的響應分析方法和響應特性。（3）了解一階、二階、高階系統(tǒng)對任意輸入信號的響應特性分析。（4）熟悉MATLAB中的時間響應分析函數(shù)并能能熟練應用對系統(tǒng)進行時間響應分析。2、實驗內容（1） 分別輸入單位階躍、單位脈沖、正弦信號，求一階系統(tǒng)(T任取3值，如3,6,9)的各個響應。（2）設n不變（如=2），分別輸入單位階躍、單位脈沖、正弦信號，求二階系統(tǒng)（=0、=0.2、=1、=5）的各個響應

5、。（3）設不變（如=0.2），分別輸入單位階躍、單位脈沖、正弦信號，求二階系統(tǒng)（n=2、4、8）的各個響應。（4）求一個穩(wěn)定的三階系統(tǒng)的單位階躍響應和一個不穩(wěn)定的三階系統(tǒng)的單位階躍響應，對比兩種結果分析原因。3、實驗要求（1）熟練應用MATLAB繪制典型輸入信號作用下一階系統(tǒng)的響應曲線，并分析時間常數(shù)T對系統(tǒng)響應性能的影響。（2）熟練應用MATLAB繪制典型輸入信號作用下二階系統(tǒng)的響應曲線，分析阻尼比和無阻尼固有頻率n如何影響系統(tǒng)的響應性能。（3）熟練應用MATLAB繪制典型輸入信號作用下三階系統(tǒng)的響應曲線，分析系統(tǒng)特征根是怎樣影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的。 承擔實驗室：G202項目編號：實驗名稱：系統(tǒng)的

6、頻率特性分析1、實驗目的（1）熟練掌握使用MATLAB軟件繪制系統(tǒng)Bode圖及Nyquist圖的方法。（2）加深對Bode圖及Nyquist圖的了解，明確Bode圖及Nyquist圖的意義。 （3）能根據(jù)Bode圖及Nyquist圖分析系統(tǒng)的性能。2、實驗內容（1）已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，試分別繪制其Nyquist圖及Bode圖： （2）對典型二階系統(tǒng)，試繪制取不同值時的Bode圖。設n=6，=0.1:0.1:1.0。3、實驗要求 熟練應用MATLAB繪制系統(tǒng)的Nyquist圖及Bode圖，進行系統(tǒng)頻率特性分析。 承擔實驗室：G202三、說明1、 實驗前應認真預習實驗指導書，熟悉MATLAB操作環(huán)境。2、 實驗開始后要求學生參照實驗指導書，在規(guī)定時間內獨立