控制工程基础(西交大版)课程标准

1、控制工程基础Control Engineering Foundation学 分：4学 时：48其中：讲课学时：42实验学时：6上机学时：0 )先修课程：线性代数、复变函数与积分变换、电工与电子技术适用专业：机械设计制造及其自动化开课部门：机械工程学院一、课程的地位与任务本课程是机械设计制造及自动化、机械电子工程等机械类专业和相关专业的专业必 修课。通过本课程的学习将为学习自动控制方面的其它课程奠定良好的理论基础。二、课程的目标课程教学所要到达的目的：使学生正确理解和掌握本课程所涉及的基本概念、基本 理论和基本分析方法。能独立地应用这些基本理论、基本方法来分析实际工程中提炼出 来的各种控制理论问

2、题；同时强化动态的、系统的思想方法。并使学生具有一定的工程 计算和设计能力。三、课程教学内容与基本要求绪论.教学内容机械工程控制论的研究对象和基本任务，本课程的研究对象和基本任务；课程学时 内的讲授内容；反应的概念与作用；自动控制系统组成和原理；对控制系统的基本要求; 控制系统的分类.基本要求本局部的教学目的是使学生对机械工程控制论有一个全面概括的了解。认识机械工 程控制论的研究对像和任务，探讨系统的反应及系统的组成；系统分类及对控制系统的基本要求等概念。通过本局部学习，学生应掌握控制理论的基本体系和研究内容；自动 控制系统组成和原理。第1章 控制系统的数学模型.教学内容本局部讲述如下内容，数

3、学模型的基本概念；微分方程的建立方法和步骤；递函数 的概念及求法；典型环节传递函数的建立；系统方块图的化简方法和应用。.基本要求本局部的教学目的是使学生掌握数学模型在控制理论中的作用和建立方法。通过本 局部学习，学生要能对一般简单的系统建立数学模型并掌握建立数学模型基本方法和技 巧。第2章控制系统的时域分析.教学内容本局部讲述如下内容，时间响应及其组成；一阶系统响应；二阶系统响应；二阶系 统响应的瞬态性能指标及计算；稳态性能指标（系统误差）分析计算；稳定的充分必要 条件和稳定的判别方法；系统相对稳定性的概念和指标；系统稳定的充分必要条件；时 域稳定性判别方法Routh判据；.基本要求本局部的教

4、学目的是使学生掌握时间响应概念及求法；掌握衡量时间响应性能的性 能指标及求法；了解性能指标对系统的影响；掌握系统稳定的判别条件和判别方法。第3章控制系统的频率分析.教学内容本局部讲述如下内容：频率特性的定义及求法；典型环节的频率特性；频率特性与 系统稳态输出的关系；频率特性的极坐标图；频率特性的对数极坐标图；开环与闭环频 率特性的关系；频域稳定性判别方法Nquist判据和Bode判据；。.基本要求频率特性分析是系统时间响应的一种特例，在经典控制理论中占有重要的地位和作 用，特别是将频率特性分析用于系统的稳定性分析和系统的校正会带来极大的方便。通 过学习学生要掌握频率特性的求法和含义；频率特性和

5、稳态输出的关系；频率特性的图形表示法。第4章控制系统的稳定性分析.教学内容本局部讲述如下内容，稳定性的基本概述；劳斯稳定判据；奈奎斯特稳定判据; Bode稳定判据.基本要求熟记稳定性的基本概述；掌握劳斯稳定判据；奈奎斯特稳定判据；Bode稳定判 据第5章 控制系统的根轨迹法.教学内容本局部讲述如下内容，根轨迹法的基本概述；绘制根轨迹的基本规那么；参量根轨迹 的绘制；非最小相位系统的根轨迹；用根轨迹分析控制系统.基本要求熟记根轨迹法的基本概述；绘制根轨迹的基本规那么；掌握参量根轨迹的绘制；非最 小相位系统的根轨迹；学会运用根轨迹分析控制系统第6章自动控制系统的设计与校正.教学内容本局部讲述如下内

6、容，综合介绍系统指标体系的内容和特点；系统开环放大系数 的调整方法技意义，系统相位超前校正和相位滞后校正的原理和方法。.基本要求系统的性能指标是衡量系统性能好坏的量化指标，这些指标针对系统的瞬态响应速 度、稳态响应精度、稳定性等内容形成了指标体系。通过学习学生要掌握指标体系的内 容和常用的校正方法。第7章 基于MATLAB语言的控制系统分析.教学内容本局部讲述如下内容，MATLAB语言简介；数学模型的MATLAB描述；用 MATLAB对线性系统进行时域响应分析；用MATLAB进行控制系统频域分析；基于 MATLAB的根轨迹绘制与性能分析；系统设计校正的MATLAB实现.基本要求掌握MATLAB

7、语言；用MATLAB对线性系统进行时域响应分析；进行控制系统频 域分析；学会运用基于MATLAB的根轨迹绘制与性能分析四、习题与实验.习题习题的基本要求是：巩固和加深理解课堂所学内容，提高计算能力，运用所学的知 识分析和计算从工程实际中简化出来的控制理论问题，培养学生分析问题、解决问题的 能力。在每一章作业判完后，教师可在课上对习题内容做一下简单总结。.实验工程(1)实验目的与任务控制工程基础实验是控制工程基础重要的教学内容。控制工程基础实验教学设备， 涵盖了控制系统的基本概念和数学模型、时域分析法和频域分析法、控制系统的设计和 校正、信号的采样和恢复、状态空间分析法、控制系统的应用和分析。控

8、制工程基础实 验重点培养学生的实际动手能力、分析解决实际问题的能力及理论探索精神。讲课与实 验同时穿插进行。实验局部包括涉及教材内容的系列实验工程6项，实验方法既表达传 统又反映前沿。(2)实验工程及学时实验工程名称学时类型必做/选做1控制系统典型环节的模拟2验证性必做2二阶系统的瞬态响应分析2验证性必做3控制系统的稳定性分析2设计性必做-4三阶系统的瞬态响应及稳定性分析2设计性必做五、学时分配教学内容讲课实验上机1概论22第1章控制系统的数学模型823第2章控制系统的时域分析424第3章控制系统的频域分析65第4章控制系统的稳定性分析426第5章控制系统的根轨迹法47第6章自动控制系统的设计

9、与 校正68第7章基于MATLAB语言的控制 系统分析8六、关于教学大纲的必要说明.本大纲只适用于机械电子工程专业。.本大纲的学时为参考学时，学时如有变化，任课教师可在此大纲的基础上增减 一些内容。.建议的教材只是编写大纲时的教材，选用教材时要尽量选用新版教材，或最新 获奖教材。.教学内容的安排与阐述力求由浅入深，深入浅出，条理清楚，通俗易懂。.采用多媒体课件授课。七、推荐教材及参考书目参考文献：1彭珍瑞，董海棠.控制工程基础M .2版.北京：高等教育出版社，2015.2玄兆燕，朱洪俊，杨秀萍，等.机械控制工程基础M.北京：电子工业出版社, 2011.3董景新，赵长德,郭美凤，等.控制工程基础

10、M.北京：清华大学出版社，2015.4邹伯敏.自动控制理论M .3版.北京：机械工业出版社，2011.5孔祥东，王益群.控制工程基础M .3版.北京：机械工业出版社，2011.6王正林，王胜开，陈国顺，等.MATLAB/Simulink与控制系统仿真M .2版.北 京：电子工业出版社，2012.7苗宇，蒋大明.自动控制原理M .2版.北京：清华大学出版社，2013.8高铁红，曲云霞.控制工程基础M .2版.北京：中国计量出版社，2010.9杨叔子，杨克冲，等.机械工程控制基础M .6版.武汉：华中科技大学出版社, 2011.10王积伟，吴振顺.控制工程基础M .2版.北京：高等教育出版社，2010.11孔祥东，王益群.控制工程基础M .3版.北京：机械工业出版社，2011.12左健民.机电控制工程基础M.北京：机械工业出版社，2011.13朱骥北.机械控制工程基础M.北京：机械工业出版社，2013.14董玉红，徐莉萍.机械控制工程基础M.北京：机械工业出版社，2013.15安林超，司尧华，程雪利.机械控制工程基础M.