《控制工程基础》课程教学大纲

控制工程基础编码：ME04027Code:ME04027课程名称：控制工程基础CourseTitle:TheBasisofControlEngineering课程类别：学类核心 Coursecategory:CoreCoursesinGeneralCategory学分：2 Credit（s）:2开课单位：机械与运载工程学院OfferingCollege/School:CollegeofMechanical&VehicleEngineering课程描述：本课程是机械设计制造及自动化、车辆工程、热能专业的专业核心课程，是一门比较抽象的技术基础课。通过该课程的教学使学生能够掌握古典控制理论的基本概念、基本理论和基本分析方法，主要掌握常见系统数学模型的建立、一阶系统和二阶系统的时域分析及频域分析、系统稳定性的判断等内容，了解系统辨识及系统校正的基本方法，为学生学习相关后续专业课程，如计算机控制技术、机电传动与控制等打下必不可少的基础，并逐渐培养学生分析问题、解决问题的能力。通过学习本课程，学生获得机械工程相关的基本理论、基本知识和基本技能，锻炼和提升分析解决复杂机械工程实际问题的能力、自主学习与创新等多方面的能力。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.课程内容（一）课程教学目标通过本课程的教学，使学生具备以下能力：具有解决复杂机械工程问题所需的机械制造基础知识及其应用能力（毕业要求1.3）。在考虑安全与健康、法律法规与相关标准以及经济、环境、文化、社会等制约因素的前提下，能够针对复杂机械工程问题进行分析，提出并确定相应解决方案。（毕业要求3.1）。（二）基本教学内容第一章、绪论教学目的：通过本章的学习，要求学生了解机械控制工程的研究对象和任务；掌握控制系统的分类；掌握反馈和反馈控制；了解控制系统的基本要求。培养学生创新思维。相应毕业要求：1.3教学内容：1.机械控制工程的研究对象和任务；2.控制系统的分类；3.反馈和反馈控制；4.控制系统的基本要求。学时分配：课堂教学1学时补充章节拉普拉斯变换教学目的：通过本章的学习，要求学生掌握拉氏变换的概念；掌握常用函数的拉氏变换；了解拉氏变换的基本性质；掌握拉氏反变换；能够应用拉氏变换求解线性微分方程。培养学生理论分析能力。教学重点：掌握拉氏变换的概念和常用函数的拉氏变换；掌握拉氏反变换。教学难点：应用拉氏变换求解线性微分方程。相应毕业要求：1.3教学内容：1.拉氏变换的概念；2.常用函数的拉氏变换；3.拉氏变换的基本性质；4.拉氏反变换；5.应用拉氏变换求解线性微分方程。学时分配：课堂教学2学时第二章、传递函数教学目的：通过本章的学习，要求学生掌握系统微分方程的建立及非线性方程的线性化；掌握传递函数的定义、性质及典型环节的传递函数；了解系统传递函数方块图及其简化；掌握相似原理。培养学生理论分析能力。培养学生分析连续控制系统等的初步能力。教学重点：微分方程的建立、典型环节的传递函数和系统传递函数方块图及其简化。教学难点：系统传递函数的建立和系统传递函数方块图简化。相应毕业要求：1.3教学内容：1.系统微分方程的建立及非线性方程的线性化；2.传递函数的定义、性质及典型环节的传递函数；3.系统传递函数方块图及其简化；4.相似原理。学时分配：课堂教学4学时第三章、时间响应分析教学目的：通过本章的学习，要求学生了解系统的时间响应及其组成；了解典型输入信号；掌握一阶系统和二阶系统的时间响应分析；掌握系统的时域性能指标及其与系统参数的关系；了解高阶系统的时间响应分析；掌握系统稳态误差的计算。培养学生理论分析能力。培养学生综合运用所学科学理论和技术手段分析和解决机械控制工程实际问题的能力。教学重点：一阶系统的时间响应分析；二阶系统的时间响应分析；系统稳态误差的分析与计算。教学难点：系统的时域性能指标及其与系统参数的关系。相应毕业要求：3.1教学内容：1.系统的时间响应及其组成；2.典型输入信号；3.一阶系统的时间响应分析；4.二阶系统的时间响应分析；5.系统的时域性能指标及其与系统参数的关系；6.高阶系统的时间响应分析；7.系统稳态误差的分析与计算。学时分配：课堂教学5学时第四章、频率特性分析教学目的：通过本章的学习，要求学生掌握频率响应和频率特性的基本概念；掌握频率特性的求取、两种表示方法及特点；掌握典型环节的频率特性图和极坐标图（Nyquist图）的绘制；掌握典型环节的对数坐标图（Bode图）；掌握开环系统Bode图的绘制；理解最小相位系统和非最小相位系统及其幅频和相频特性。培养学生综合运用所学科学理论和技术手段分析和解决机械控制工程实际问题的能力。教学重点：频率响应和频率特性的基本概念；频率特性的求取、两种表示方法及特点。教学难点：典型环节的频率特性图和极坐标图（Nyquist图）的绘制；典型环节的对数坐标图（Bode图）；开环系统Bode图的绘制。相应毕业要求：3.1教学内容：1.频率响应和频率特性的基本概念；2.频率特性的求取、两种表示方法及特点；3.典型环节的频率特性图和极坐标图（Nyquist图）的绘制；4.典型环节的对数坐标图（Bode图）；5.开环系统Bode图的绘制；6.最小相位系统和非最小相位系统及其幅频和相频特性。学时分配：课堂教学8学时，小班讨论2学时第五章、系统的稳定性教学目的：通过本章的学习，要求学生掌握系统稳定性的基本概念；理解劳斯（Routh）稳定判据和Nyquist稳定判据；能够判断系统的稳定性；理解系统的相对稳定性。培养学生综合运用所学科学理论和技术手段分析和解决机械控制工程实际问题的能力。教学重点：系统稳定性的基本概念和稳定判据。教学难点：Nyquist稳定判据；系统的相对稳定性。相应毕业要求：3.1教学内容：1.系统稳定性的基本概念；2.劳斯（Routh）稳定判据；3.Nyquist稳定判据；4.系统的相对稳定性。学时分配：课堂教学5学时第六章、系统的性能分析与校正教学目的：通过本章的学习，要求学生了解系统的性能指标；了解系统的校正。教学重点：系统校正的基本概念。教学难点：系统的校正。相应毕业要求：3.1教学内容：1.系统的性能指标；2.系统的校正。学时分配：课堂教学1学时，小班讨论2学时考核方式本课程考核采用闭卷考试的形式期评成绩占比：1.平时成绩一（作业、考勤、课堂讨论）占30%2.平时成绩二（实验）占20%3.期末考试成绩（闭卷）占50%持续改进方法1、采用先进的教学手段、方法和教