《机械控制工程》教学大纲（机械）

1、PAGE PAGE 7机械控制工程课程简介课程编号1240452010课程名称机械控制工程课程性质必修学 时32学 分2学时分配授课：28 实验：4 上机： 实践： 实践（周）：考核方式闭卷考试，平时成绩占30% ，期末成绩占70% 。开课学院机械工程学院更新时间 适用专业机械设计制造及其自动化专业先修课程高等数学、大学物理、理论力学、电工技术、电子技术课程内容：机械控制工程是机械设计制造及其自动化专业的一门技术基础课。本课程密切结合机械工程学科的特点和发展，以数学、物理及有关学科为其理论基础，对古典控制的主要理论及其应用进行了全面系统的介绍。主要内容包括：自动控制系统的数学模型及传递函数；控

2、制系统的时域分析法；控制系统的频域分析法；线性控制系统的稳定性；根轨迹法；控制系统的误差分析和计算；控制系统性能校正（串联校正、并联校正）。通过本课程的学习，能够使学生掌握机械控制的基本理论和基本分析方法，并使学生能够结合生产实际情况，运用该理论分析和解决机械工程中的动态特性与控制等问题。Brief Introduction Code1240452010TitleMechanical control engineeringCourse natureRequiredSemester Hours32Credits2Semester Hour StructureLecture：28 Experime

3、nt：4 Computer Lab： Practice：Practice (Week)：AssessmentClosed book examination, usually results accounted for 30%, the final grade accounted for 70%.Offered bySchool of Mechanical EngineeringDate forMechanical engineering and Automation ProfessionalsPrerequisiteHigher mathematics, University physics,

4、 Theoretical mechanics, Electrical engineering technology, Electronic technologyCourse Description: Mechanical control engineeringis a technology basic course of the mechanical design, manufacturing and automation. This course which is based on the mathematics, physics and relevant disciplines combi

5、ned with the characteristic and development of mechanical engineering discipline, It gives a comprehensive introduction for the main theory and its application of classical control.The main contents include: mathematical model and transfer function of automatic control system, the time domain analys

6、is method of the control system ,frequency domain analysis method of control system;the stability of linear control system, root locus method, the error analysis and calculation of the control system , the performance correction (series correction, parallel correction) the control system. By studyin

7、g this course, the students can master the basic theory of mechanical control and basic analysis method and students can be combined with the production practice and make use of the theory analysis and resolve the problem of mechanical engineering of dynamic characteristics and control etc.机械控制工程课程教

8、学大纲课程编号1240452010课程名称机械控制工程课程性质必修学 时32学 分2学时分配授课：28 实验：4 上机： 实践： 实践（周）：考核方式闭卷考试，平时成绩占30% ，期末成绩占70% 。开课学院机械工程学院更新时间 适用专业机械设计制造及其自动化专业先修课程高等数学、大学物理、理论力学、电工技术、电子技术一、教学内容第一章 绪论1.1机械工程的发展与控制理论的应用1.2机械工程自动控制系统的基本结构及工作原理1.3机械自动控制系统的分类1.4 对自动控制系统的基本要求教学难点：掌握反馈的概念与作用。教学重点：掌握机械控制系统组成和原理，了解机械控制基础的研究对象和基本任务。第二章

9、 自动控制系统的数学模型和传递函数2.1 系统数学模型的建立2.2非线性数学模型的线性化2.3拉普拉斯变换2.4传递函数2.5 系统方框图和信号流图2.6工程实例中的数学模型与传递函数教学难点：系统微分方程的建立。教学重点：系统微分方程的建立，系统传递函数的推导及方框图的简化。第三章 系统的时域分析法3.1 时域响应概述3.2 典型的输入信号3.3 控制系统的时域性能指标3.4 一阶系统的时间响应3.5 二阶系统的时间响应3.6 欠阻尼二阶系统的时域性能指标3.7 高阶系统的时域响应教学难点：二阶系统的计算。教学重点：二阶系统响应的五个性能指标的定义及计算，系统误差的分析与计算。第四章 控制系

10、统的频域分析法4.1 频率特性的概述4.2 典型环节频率特性的极坐标图4.3 系统奈奎斯特图的画法4.4 典型环节频率特性的对数坐标图4.5 频率特性的性能指标4.6 最小相位系统和非最小相位系统4.7 闭环频率特性及频域性能指标教学难点：绘制系统Bode图。教学重点：频率特性的定义及求法，频率特性与系统稳态输出的关系，系统频率特性的极坐标图、对数极坐标图的作图方法。第五章 线性控制系统的稳定性5.1系统稳定性的基本概念及稳定条件5.2代数稳定性判据5.3几何稳定性判据5.4系统的相对稳定性5.5工程实例中的稳定性分析教学难点：Nyquist稳定性判据、Bode稳定性判据。教学重点：几种稳定性

11、判据，相对稳定性指标的计算及意义， Nquist稳定性判据的应用。第六章 根轨迹法6.1 根轨迹的基本概念6.2 绘制根轨迹的基本条件6.3 绘制根轨迹的基本规则6.4 广义根轨迹6.5 利用根轨迹分析系统的性能 教学难点：利用幅值条件和相角条件绘制根轨迹。教学重点：根轨迹和系统特性之间的关系，绘制根轨迹的8项基本规则，利用Matlab软件绘制根轨迹方法。第七章 控制系统的误差分析和计算7.1 系统稳态误差的基本概念7.2 系统稳态误差的计算7.3 减小稳态误差的途径7.4 动态误差系数7.5 工程实例中的误差分析 教学难点：动态误差系数分析与计算。教学重点：系统稳态误差的基本概念，系统稳态误

12、差的计算方法，动态误差系数的计算和误差分析。第八章 控制系统性能校正8.1概述8.2系统的性能指标8.3 系统闭环零点、极点的分布与系统性能的关系8.4 并联校正8.5 串联校正8.6 控制器类型8.7 按希望特性设计控制器8.8 工程实例中的控制系统设计教学难点：相位校正的原理和方法。教学重点：系统相位超前校正和相位滞后校正的原理和方法。二、教学要求第一章 绪论教学要求：掌握机械工程控制理论的研究对像和基本任务；熟悉机械工程控制系统的反馈及系统的组成和对控制系统的基本要求；了解机械工程控制系统的分类。第二章 自动控制系统的数学模型和传递函数教学要求：掌握数学模型在控制理论中的作用和建立方法；

13、熟悉拉普拉斯变换和系统传递函数的推导及方框图的简化；掌握建立数学模型的基本方法和技巧。第三章 系统的时域分析法教学要求：掌握求系统时间响应函数的一般方法；理解时间响应瞬态性能指标和稳态性能指标的物理意义和计算方法；了解性能指标对系统性能的影响；掌握衡量时间响应性能的性能指标评价。第四章 控制系统的频域分析法教学要求：熟悉频率特性的含义和求法；掌握频率特性的图形表示法和作图方法；熟悉频率特性与系统稳态输出的关系；掌握频率特性的性能指标及工程应用；了解最小相位系统和非最小相位系统的概念。第五章 线性控制系统的稳定性教学要求：掌握系统稳定性的概念；熟悉系统稳定性的判据和方法；了解系统的相对稳定性指标的计算及意义；熟悉稳定性分析的工程应用。第六章 根轨迹法教学要求：了解根轨迹和系统特性之间的关系；掌握绘制根轨迹的8项基本规则；熟悉利用Matlab软件绘制根轨迹的方法；掌握利用幅值条件和相角条件绘制根轨迹的方法。第七章 控制系统的误差分析和计算教学要求：熟悉系统稳态误差的基本概念；掌握系统稳态误差的计算方法和减小稳态误差的方法；了解系统动态误差系数的计算和误差分析。第八章 控制系统性能校正教学要求：了解衡量系统性能的量化指标；熟悉系统的瞬态响应速度、稳态响应精度、稳定性等指标体系；掌握系统相位超前校正和相位滞后校正的原理和方法；熟练掌握控制器类型和设计方法。三、章节学时分配章次总课时课堂