《控制工程基礎(chǔ)B》機(jī)械卓越 教學(xué)大綱

《控制工程基礎(chǔ)B》教學(xué)大綱課程名稱：控制工程基礎(chǔ)B課程類別（必修/選修）：必修課程英文名稱：MechanicalControlEngineering總學(xué)時(shí)/周學(xué)時(shí)/學(xué)分：24/2/1.5其中實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)：4先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、復(fù)變函數(shù)與積分變換后續(xù)課程支撐：復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用授課時(shí)間：周一1-2節(jié)授課地點(diǎn)：7B205授課對(duì)象：2021機(jī)械卓越1-2班開課學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院任課教師姓名/職稱：答疑時(shí)間、地點(diǎn)與方式：1.課堂：每次上課的課前、課間和課后進(jìn)行答疑；2.課外：可直接到12N206辦公室進(jìn)行答疑；3.線上：建立微信課程群，實(shí)施線上答疑。課程考核方式：開卷（）閉卷（√）課程論文（）其它（）使用教材：《自動(dòng)控制原理基礎(chǔ)教程（第四版）》，胡壽松，科學(xué)出版社課程簡(jiǎn)介：本課程主要介紹控制工程的基本原理和基本方法，主要任務(wù)是通過(guò)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),運(yùn)用各種教學(xué)手段和方法,使學(xué)生掌握系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型的建立和研究方法，并學(xué)會(huì)應(yīng)用這些研究方法對(duì)已知系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性問(wèn)題進(jìn)行分析，以及進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并為學(xué)習(xí)后續(xù)課程、從事工程技術(shù)工作、進(jìn)行科學(xué)研究等打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)課程教學(xué)目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求目標(biāo)1掌握控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的概念、提取、分析；掌握傳遞函數(shù)、系統(tǒng)方框圖，控制系統(tǒng)時(shí)域分析方法，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差概念和計(jì)算方法，頻率特性基本概念、Nyquist圖和Bode圖繪制方法，根據(jù)機(jī)械工程相關(guān)知識(shí)以及控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，對(duì)復(fù)雜機(jī)械工程的控制系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析。1.3能夠?qū)C(jī)械工程相關(guān)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法，用于推演、分析復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題。1工程知識(shí)：掌握扎實(shí)的數(shù)學(xué)知識(shí)、物理、化學(xué)等自然科學(xué)知識(shí)，力學(xué)、電工電子學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、工程材料學(xué)等工程基礎(chǔ)知識(shí)以及機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械傳動(dòng)與控制等專業(yè)知識(shí)，并將其用于解決機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造、管理等過(guò)程中的復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題。目標(biāo)2熟練掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的幾種分析方法，能夠分析典型控制系統(tǒng)在典型信號(hào)作用下的響應(yīng)特性，能夠基于時(shí)域分析、頻域分析的科學(xué)原理，通過(guò)檢索文獻(xiàn)、選擇相關(guān)方法對(duì)機(jī)械工程問(wèn)題的控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研，并對(duì)響應(yīng)曲線進(jìn)行分析與解釋。4.1能夠基于科學(xué)原理，通過(guò)文獻(xiàn)研究或相關(guān)方法，調(diào)研和分析復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題的解決方案。4研究：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造、管理等過(guò)程中的復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題進(jìn)行研究，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分析與數(shù)據(jù)解釋，并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。目標(biāo)3能夠采用信號(hào)發(fā)生器、示波器以及自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)一階、二階系統(tǒng)在典型信號(hào)作用下的響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，并能夠根據(jù)信號(hào)輸出特性分析系統(tǒng)特性，初步掌握機(jī)械控制工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)分析方法和工具。5.1了解機(jī)械工程領(lǐng)域常用的現(xiàn)代儀器、信息技術(shù)工具、工程工具和模擬軟件的使用原理和方法，并理解其局限性。5使用現(xiàn)代工具：使用現(xiàn)代工具：能夠針對(duì)機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造、管理等過(guò)程中的復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對(duì)復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性。課程思政目標(biāo)：通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的人文關(guān)懷、愛國(guó)精神以及團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)學(xué)生的全局觀與辯證觀，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、實(shí)事求是的工作作風(fēng)以及良好的職業(yè)素養(yǎng)。理論教學(xué)進(jìn)程表周次教學(xué)主題授課教師學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)內(nèi)容（重點(diǎn)、難點(diǎn)、課程思政融入點(diǎn)）教學(xué)模式線下/混合式教學(xué)方法作業(yè)安排支撐課程目標(biāo)1引言，自動(dòng)控制一般概念及分類楚豫川2重點(diǎn)：自動(dòng)控制基本控制過(guò)程及分類難點(diǎn)：線性、非線性系統(tǒng)的判定課程思政融入點(diǎn)：介紹控制理論的發(fā)展史，學(xué)習(xí)我國(guó)控制論創(chuàng)始人錢學(xué)森的愛國(guó)和治學(xué)精神線下教學(xué)講授課程思政作業(yè)：要求學(xué)生每人至少閱讀兩篇與控制論發(fā)展有關(guān)的文章或書籍目標(biāo)12控制系統(tǒng)時(shí)域模型、復(fù)數(shù)域模型，傳遞函數(shù)楚豫川2重點(diǎn)：復(fù)數(shù)域模型、傳遞函數(shù)難點(diǎn)：時(shí)域模型的拉氏變換課程思政融入點(diǎn)：基于不同系統(tǒng)傳遞函數(shù)的相似性，闡述如何透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，進(jìn)而抓住事物的本質(zhì)特征，總結(jié)規(guī)律。線下教學(xué)講授課后作業(yè)課程思政作業(yè)：查閱文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)古今學(xué)者如何通過(guò)總結(jié)現(xiàn)象等表征來(lái)抓住本質(zhì)規(guī)律，從而推動(dòng)理論和技術(shù)進(jìn)步的探究過(guò)程。目標(biāo)13典型環(huán)節(jié)的復(fù)數(shù)域模型楚豫川2重點(diǎn)：控制系統(tǒng)時(shí)域、復(fù)數(shù)域模型的相互轉(zhuǎn)化難點(diǎn)：拉氏變換與拉式反變換線下教學(xué)講授課后作業(yè)目標(biāo)1課堂測(cè)驗(yàn)及答疑楚豫川采用課堂和課下相結(jié)合的方式進(jìn)行測(cè)驗(yàn)、答疑講解線下講授4傳遞函數(shù)框圖及等效變換楚豫川2重點(diǎn)：傳遞函數(shù)框圖及等效變換難點(diǎn)：等效變換及傳遞函數(shù)求解線下教學(xué)講授課后作業(yè)目標(biāo)15一階、二階線性系統(tǒng)的時(shí)域分析楚豫川2重點(diǎn)：線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)過(guò)程分析難點(diǎn)：二階線性系統(tǒng)的時(shí)域分析課程思政融入點(diǎn)：從系統(tǒng)的快速性，闡述克服拖延癥，提供學(xué)習(xí)生活相應(yīng)的快速性；從系統(tǒng)的抗擾動(dòng)性提高，闡述加強(qiáng)自身能力的提高線下教學(xué)講授課后作業(yè)目標(biāo)26線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性楚豫川2重點(diǎn)：線型系統(tǒng)的穩(wěn)定性意義及判定標(biāo)準(zhǔn)難點(diǎn)：勞思穩(wěn)定判據(jù)線下教學(xué)講授課后作業(yè)目標(biāo)2課堂測(cè)驗(yàn)及答疑楚豫川采用課堂和課下相結(jié)合的方式進(jìn)行測(cè)驗(yàn)、答疑講解線下講授7線性系統(tǒng)的誤差分析楚豫川2重點(diǎn)：線型系統(tǒng)誤差的定義及計(jì)算方法難點(diǎn)：不同類型系統(tǒng)的誤差計(jì)算線下教學(xué)講授課后作業(yè)目標(biāo)18頻域分析法及典型環(huán)節(jié)的頻率特性楚豫川2重點(diǎn)：頻率特性的意義及表達(dá)方法難點(diǎn)：典型環(huán)節(jié)的頻率特性線下教學(xué)講授課后作業(yè)目標(biāo)29頻率特性曲線的繪制楚豫川2重點(diǎn)：頻率特性曲線的涵義及繪制方法難點(diǎn)：復(fù)雜線性環(huán)節(jié)的頻率特性曲線繪制線下教學(xué)講授課后作業(yè)目標(biāo)2課堂測(cè)驗(yàn)及答疑楚豫川采用課堂和課下相結(jié)合的方式進(jìn)行測(cè)驗(yàn)、答疑講解線下講授10頻率域穩(wěn)定性判據(jù)楚豫川2重點(diǎn)：頻率域穩(wěn)定性判據(jù)難點(diǎn)：奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)線下教學(xué)講授課后作業(yè)目標(biāo)1合計(jì)：20實(shí)踐教學(xué)進(jìn)程表周次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱授課教師學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容（重點(diǎn)、難點(diǎn)、課程思政融入點(diǎn)）項(xiàng)目類型（驗(yàn)證/綜合/設(shè)計(jì)）教學(xué)方式支撐課程目標(biāo)11典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)黃泳波2重點(diǎn)：典型環(huán)節(jié)在單位階躍信號(hào)作用下的輸出響應(yīng)，并分析其動(dòng)態(tài)性能；

觀察二階系統(tǒng)在單位階躍信號(hào)作用下的輸出響應(yīng)，并分析其動(dòng)態(tài)性能。難點(diǎn)：熟悉二階系統(tǒng)響應(yīng)的性能指標(biāo)，合理選擇系統(tǒng)的阻尼比和無(wú)阻尼固有頻率，使二階系統(tǒng)具有滿意的動(dòng)態(tài)特性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，2人一組，須完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告須有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)記錄和產(chǎn)率計(jì)算。目標(biāo)312控制系統(tǒng)的頻率特性實(shí)驗(yàn)黃泳波2重點(diǎn)：熟悉系統(tǒng)頻率特性測(cè)試方法。難點(diǎn)：用頻率特性測(cè)試系統(tǒng)測(cè)得系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻曲線和相頻曲線，從而確定系統(tǒng)參數(shù)。綜合實(shí)驗(yàn)，2人一組，須完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告須有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)記錄和產(chǎn)率計(jì)算。目標(biāo)3合計(jì)：4課程考核序號(hào)課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)評(píng)價(jià)依據(jù)及成績(jī)比例（%）權(quán)重（%）作業(yè)實(shí)驗(yàn)考試1目標(biāo)一1.310025352目標(biāo)二4.110035453目標(biāo)三5.1020020合計(jì)202060100備注：1）根據(jù)《東莞理工學(xué)院考試管理規(guī)定》第十二條規(guī)定：曠課3次（或6課時(shí)）學(xué)生不得參加該課程的期終考核。2）各項(xiàng)考核標(biāo)準(zhǔn)見附件所示。附錄：各類考核評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)要求評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重A(90-100)B(80-89)C(60-79)D(0-59)目標(biāo)1掌握控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的概念、提取、分析；掌握傳遞函數(shù)、系統(tǒng)方框圖，控制系統(tǒng)時(shí)域分析方法，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差概念和計(jì)算方法，頻率特性基本概念、Nyquist圖和Bode圖繪制方法，根據(jù)機(jī)械工程相關(guān)知識(shí)以及控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，對(duì)復(fù)雜機(jī)械工程的控制系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.3）能夠熟練的分析控制系統(tǒng)工作過(guò)程，計(jì)算推導(dǎo)精確，熟練，繪圖規(guī)范能夠正確的分析控制系統(tǒng)工作過(guò)程，計(jì)算推導(dǎo)正確，繪圖較為規(guī)范能夠初步分析控制系統(tǒng)工作過(guò)程，計(jì)算推導(dǎo)基本合理，繪圖較為規(guī)范不能對(duì)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行分析，推導(dǎo)不合理，繪圖不規(guī)范50目標(biāo)2熟練掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的幾種分析方法，能夠分析典型控制系統(tǒng)在典型信號(hào)作用下的響應(yīng)特性，能夠基于時(shí)域分析、頻域分析的科學(xué)原理，通過(guò)檢索文獻(xiàn)、選擇相關(guān)方法對(duì)機(jī)械工程問(wèn)題的控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研，并對(duì)響應(yīng)曲線進(jìn)行分析與解釋。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.1）能夠熟練基于分析方法分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差等特性能夠熟練分析典型信號(hào)作用下一階、二階系統(tǒng)的響應(yīng)特性能夠正確的基于分析方法分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差等特性，能夠正確分析典型信號(hào)作用下一階、二階系統(tǒng)的響應(yīng)特性基于分析方法對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差等特性進(jìn)行初步分析了解如何典型信號(hào)作用下一階、二階系統(tǒng)的響應(yīng)特性分析方法理解不透徹，無(wú)法靈活使用對(duì)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)行分析計(jì)算，無(wú)法分析系統(tǒng)的響應(yīng)特性50實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)要求評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重A(90-100)B(80-89)C(60-79)D(0-59)目標(biāo)3能夠采用信號(hào)發(fā)生器、示波器以及自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)一階、二階系統(tǒng)在典型信號(hào)作用下的響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，并能夠根據(jù)信號(hào)輸出特性分析系統(tǒng)特性，初步掌握機(jī)械控制工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)分析方法和工具。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）操作規(guī)范，步驟合理清晰，在規(guī)定的時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)。按時(shí)完成，內(nèi)容全面，字跡清晰、工整，數(shù)據(jù)記錄、處理、計(jì)算、作圖正確，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析合理能按要求較完整完成操作，實(shí)驗(yàn)過(guò)程安排較為合理，在規(guī)定時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)。按時(shí)完成，內(nèi)容基本完整，能夠辨識(shí)，數(shù)據(jù)記錄、處理、計(jì)算、作圖基本正確，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析基本合理基本能按