《控制工程基础 (2)》课程教学大纲

《控制工程基础》课程教学大纲课程代码：ABJD0438课程中文名称:控制工程基础课程英文名称：FundamentalsofEngineeringControl课程性质：必修课程学分数：2.5学分课程学时数：40学时授课对象：机械设计制造及自动化专业本课程的前导课程：高等数学、大学物理、电工电子技术一、课程简介控制工程基础是研究各类控制系统共性的一门技术基础科学，具有科学方法论的鲜明特点，研究的问题带有普遍性，对工程实践具有重要的指导意义，该课程的开设对培养学生运用控制原理的基本方法，提高分析和解决各种工程问题的能力奠定扎实的理论基础。控制工程基础在为学生构筑合理的知识结构、培养学生的综合素质方面，在大学教育中起着重要的作用。《控制工程基础》是控制学科的基础理论，是一门理论性较强的工程科学，本课程的主要目的是研究与讨论控制系统的一般规律，从而设计出合理的自动控制系统，满足工农业生产和各种工程上的需要。学生通过对本课程的学习，能够掌握古典控制理论的基本原理，为具备建立实际系统数学模型，并分析其各项性能指标的能力，为将来学习掌握高科技奠定扎实的理论基础。二、教学基本内容和要求各章内容的学习目的、重点、难度、1.自动控制系统的概述目的：要求学生了解控制系统的概念、发展、组成及要求重点：自动控制系统的组成及反馈的概念2.控制系统的数学描述方法目的：要求学生学会分析实际的系统并能建立数学模型，掌握拉氏变换和反变换的方法，掌握传递函数的概念，能用简化方块图和梅逊公式求系统的传递函数。重点：建立系统的数学模型及微分方程、拉氏变换及拉氏反变换、典型环节的传递函数、系统方块图及其简化、梅逊公式难点：拉氏变换及拉氏反变换、梅逊公式3.时域瞬态响应分析目的：要求学生了解时域响应和典型输入信号的概念，掌握一阶、二阶系统的过渡过程，掌握时域性能指标的分析方法。重点：一阶、二阶系统瞬态过程及性能指标的求法难点：二阶系统瞬态过程、干扰引起的误差4.控制系统的频率特性目的：要求学生掌握频率特性的概念，学会求幅频特性和相频特性，掌握极坐标图、对数坐标图的绘制方法，并能由频率特性曲线求系统的传递函数。重点：极坐标图、对数坐标图的绘制难点：控制系统的闭环频响5.控制系统的稳定性分析目的：要求学生掌握系统稳定性的基本概念；系统稳定的充要条件；代数稳定性判据；乃奎斯特稳定性判据；应用乃奎斯特稳定性判据分析延时系统的稳定性；由伯德图判断系统的稳定性；控制系统的相对稳定性。重点：代数稳定性判据、乃奎斯特稳定性判据、由伯德图判断系统的稳定性。难点：乃奎斯特稳定性判据6.控制系统的误差分析与计算目的：要求学生掌握稳态误差的基本概念、输入和干扰引起的稳态误差的计算方法，了解减小系统误差的途径及动态误差系数的计算方法。重点：静态误差的计算方法难点：干扰引起的稳态误差的计算方法7控制系统的综合与校正目的：要求学生掌握系统的校正的概念以及几种校正方法。重点：超前、滞后及超前滞后校正。难点：反馈校正三、实验教学内容及基本要求实验一控制系统典型环节的模拟实验内容：画出比例、惯性、积分的电子模拟电路图。观察并记录这些典型环节的阶跃响应波形。实验要求：1、画出四种典型环节的实验电路图，并注明参数。2、测量并记录各种典型环节的单位阶跃响应，并注明时间坐标轴。3、分析实验结果，写出心得体会。实验二二阶系统的瞬态响应分析实验内容：记录等幅振荡、衰减振荡及无振荡时的W值，算出K值；在示波器上观察不同K值下的瞬态响应曲线；并由图记下相应的σp、tp和ts的值。实验要求：画出二阶系统在等幅振荡、衰减振荡及无振荡时的3条瞬态响应曲线，并注明时间坐标轴。实验三系统频率特性的测试实验内容：观察RC电路和CR电路的李沙育图形，从示波器上记录相应的数据。实验要求：求出RC和CR网络的传递函数，并求出它们的相频特性。将计算出的相频特性和实验得出的结果进行比较。四、教学方法与手段控制工程基础课程的教学坚持以“学生为中心”的原则，遵循学生的认知规律，激发学习兴趣，以“案例”教学来驱动、启发学生自主学习。教学方法与手段要服从于教学内容，要着眼于人才培养。五、教学学时分配章节与内容课时作业量备注自动控制系统的概述2控制系统的数学描述方法83时域瞬态响应分析83控制系统的频率特性63控制系统的稳定性分析42控制系统的误差分析与计算42控制系统的综合与校正22合计3415六、考核方式与成绩评定标准1、考核方法：考查2、成绩评定：分为优、良、中、及格、不及格五个等级，主要依据考勤，课堂作业，课后作业，实验成绩评定。七、教学参考资源1、参考书目：（1）董景新主编《控制工程基础》（