《控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

控制工程基礎(chǔ)編碼：ME04027Code:ME04027課程名稱：控制工程基礎(chǔ)CourseTitle:TheBasisofControlEngineering課程類別：學(xué)類核心 Coursecategory:CoreCoursesinGeneralCategory學(xué)分：2 Credit（s）:2開(kāi)課單位：機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院OfferingCollege/School:CollegeofMechanical&VehicleEngineering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，是一門比較抽象的技術(shù)基礎(chǔ)課。通過(guò)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(jiàn)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(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。通過(guò)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(wèn)題的能力、自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等多方面的能力。Coursedescription:Thiscourseistherequiredcourseformechanicaldesign,manufacturingandautomation,vehicleengineeringandpowerengineering.It’sanabstracttechnical

basiccourse.Throughthecourseof

learning,studentsareableto

masterthebasicconcepts,

basictheoryof

classical

controltheory

andthebasic

analysismethod.Themain

contentsinclude:building

common

mathematicalmodelofthesystem，timedomainanalysis

andfrequencydomain

analysisofa

secondorderand

two

ordersystemandthesystemstability

judgment

etc.Studentsshouldunderstandthebasic

calibrationmethods

ofsystemidentificationand

systemcorrectiontolaythefoundationofstudyingtherelevantfollow-up

professionalcourses,

suchasthe

basisofcomputer

controltechnology,

electromechanicaltransmissionandcontrol,whichgradually

developstudent’sabilitytoanalyzeandsolvetheproblem.Throughthiscourse,studentscanacquirethebasictheories,thebasicknowledgeandthebasicskillsinmechanicalengineering,fosterandimprovetheirabilitiessuchasanalyzingandsolvingcomplexpracticalengineeringproblemsandindependentlearningandindependentinnovation.課程內(nèi)容（一）課程教學(xué)目標(biāo)通過(guò)本課程的教學(xué)，使學(xué)生具備以下能力：具有解決復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)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）。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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)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(kāi)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(wèn)題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：頻率響應(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(kāi)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(kāi)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(guò)本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念；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(wèn)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(guò)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