材料成型控制工程基础课程教学大纲

材料成型控制工程基础课程教学大纲（ControlEngineeringBasistoShapetheMaterials）一、课程概况课程代码学 分：2学 时：32先修课程：机械制图A、材料科学基础、工程力学A、机械设计基础、互换性与测量技术、机械制造技术基础适用专业：材料成型及控制工程建议教材：李振亮.材料成型控制工程基础教程.冶金工业出版社，2010.2课程归口：航空与机械工程学院/飞行学院际复杂问题的能力。1.工艺控制领域的复杂工程问题。2.成型过程控制相关知识的了解和掌握。本课程支撑专业培养方案中毕业要求观测点1-3和5-1，对应关系见下表。毕业要求观测点（说明：H-强支撑）课程目标目标1目标2毕业要求1-3（H）√毕业要求5-1（H）√三、课程内容及要求（一）概述教学内容生产过程自动化的发展概况。过程控制的要求和任务。过程控制系统的组成与分类。过程控制系统的性能指标。材料成型领域自动控制技术。基本要求了解控制理论与过程控制的区别。掌握过程控制的定义、组成、分类、特定及动态性能指标。了解自动控制理论与技术在冶金、轧制生产中的应用。来的聪明才智，培养学生的民族自豪感和家国情怀。（二）过程控制系统的动态数学模型教学内容古典与现代控制理论研究方法。拉氏变换及反变换。传递函数。基本要求熟悉和掌握拉氏变化和反变换的定义、性质和相关计算。掌握传递函数的定义、性质和等效变换。掌握常用的典型环节。的聪明才智，培养顽强的学习精神、学生的民族自豪感和家国情怀。（三）PID控制及其调节过程教学内容PIDPIDP1DPIDMATLAB基本要求PID了解调节规律对系统动态过程的影响。PID的思维。（四）控制系统的状态空间分析教学内容状态空间描述。系统的可控性和可观测性。可控性及可观性与传递函数零极点对消的关系。基本要求熟悉不同输入作用下状态空间表达式及其求解过程。掌握可控性和可观测性的判定准则，以及如何进行计算。理解现代控制理论和古典控制理论如何衔接。神。（五）系统的建模方法教学内容系统辨识。传递函数建模。状态方程的建模。基本要求了解建立被控对象数学模型的有关概念、方法。熟悉古典控制理论和现代控制理论在建立数学模型上的异同点。掌握应用过渡响应法和最小二乘法进行数学模型系统辨识的原理。识事物、解决问题、指导行为。（六）最优控制系统与自适应控制系统教学内容变分法。极大值原理及其应用。线性二次型最优控制。自适应控制系统。基本要求掌握现代控制理论的主要研究内容，最优控制系统的分类、性能指标、数学模型以及求解方法。掌握泛函数、变分法、哈密尔顿函数的概念，能够从泛函和变分的角度理解“最小值原理”的实质。聪明才智和创造力，培养学生坚定信念、刻苦学习、实事求是和敢于创新的精神。（七）自动控制技术在材料成型领域中的应用教学内容连续式加热炉生产过程生动控制。板带钢生产过程自动控制。高速线材生产过程自动控制。百米高速重轨预弯过程自动控制。基本要求掌握炉温控制、炉膛压力的控制方式与控制原理。掌握热轧板带厚度自动系统的基本形式和自动原理。了解高线生产工艺布置及各系统的硬件、软件组成特定，并掌握相关控制原理。掌握预弯控制系统的特点及预弯控制原理。思政元素：通过介绍我国工匠在板带轧制、高线生产方面曾经遇到困难且不断克服的过程，培养学生百折不挠、坚忍不拔的民族自强精神和艰苦奋斗、顽强的学习精神。教学内容与课程目标的对应关系及学时分配如表所示。序号教学内容支撑的课程目标支撑的毕业要求观测点讲授学时实验学时1概述目标25-122过程控制系统的动态数学模型目标11-363PID控制及其调节过程目标11-364控制系统的状态空间分析目标11-365系统的建模方法目标11-346最优控制系统与自适应控制系统目标11-347自动控制技术在材料成形领域中的应用目标25-14合计32四、课程实施（一）以控制理论学习和自动控制系统分析设计来组织教学内容，优化教学进程；采用多媒体教学手段，精选与课程相关的动画、视频、实例图片，结合课程相关领域专业发展的最新成果，提高课堂集中教学的效率。（二）通过强化过程考核来督促学生及时进入学习状态，并依此客观评判学生学习效果及解决实际问题的能力。（三动化水平，培养学生工程实践技能、分析问题和解决问题的能力。（四）主要教学环节的质量要求如表所示。主要教学环节质量要求1备课按照教学大纲要求进行课程教学内容的选择和组织。根据各部分教学内容，构思授课思路、技巧，选择合适的教学方法。2讲授（能够采用现代信息技术辅助教学。有机融入思政元素，达成课程目标。3作业布置与批改学生必须完成规定数量的作业，作业必须达到以下基本要求：按时按量完成作业，不缺交，不抄袭。格式规范、表述清晰。解题方法和步骤正确。学生的作业要按时全部批改，并及时进行讲评。教师批改和讲评作业要认真、细致，按百分制评定成绩并写明日期。学生作业的平均成绩是本课程总评成绩中平时成绩的重要组成部分。4课外答疑为了解学生的学习情况，帮助学生更好地理解和消化所学知识、改进学习方法和思维方式，培养其独立思考问题的能力，任课教师需每周安排一定时间进行课外答疑与辅导。5成绩考核本课程考核的方式为闭卷笔试。考试采取教考分离，监考由学院统一安排。有下列情况之一者，总评成绩为不及格：1/31/3五、考核方式（一）本课程的考核方式包括形成性考核和期末试卷考核。（二（非实验（告等）成绩的平均分（百分制计分。（三）学生课程总评成绩按下式计分：课程总评成绩=所有形成性考核成绩的平均分×30%+期末考试成绩×70%课程目标与课程考核环节、权重的对应关系见下表序号课程目标考核环节总题分课程目标达成权重1课程目标1形成性考核1（控制系统的数学模型、系统的稳定性等课后作业）1000.3期末考核400.72课程目标2形成性考核2（现代控制理论的基本知识及其分析方法等课后作业、应用控制理论方法表达材料成型过程控制领域工程问题等课内讨论）1000.3期末考核600.7n（四）每个课程目标达成度计算方法如下：n支撑该课程目标考核环节j平均得分达成权重jnn支撑该课程目标考核环节j总题分达成权重jj1六、有关说明（一）持续改进测点达成。（二）参考书目及学习资料谢成祥，张燕红.自动控制原理[M].南京：东南大学出版社，2018．王军.自动控制原理[M].北京:机械工业出版社,2012.苗宇.自动控制原理[M].2，2019.闫茂德. 现代控制理论[M].北京：机械工业出版社，2016.PAGEPAGE299附：一、形成性考核评分标准课程目标评分标准优（90～100）良（80～89）中等（70～79）及格（60～69）不及格（<60）能合理完成系统的数学模型建立、系统的稳定性判断与系统的性能指标分析与校正能完成系统的立、系统的稳定性判断与系统的性能指标分析与校正按时完成任务，概念不够清晰，能基本完成系统的数学模型建立、系统的稳定性判断与系统的性能指标分析与校正不能按时完成任务，概念不能熟练准确完清，不能完成课程成系统的数学系统的数学模目标模型建立、系型建立、系统1统的稳定性判的稳定性判断断与系统的性与系统的性能能指标分析与指标分析与校校正正现代控制理论基础知识及分好地应用于实际控制系统的分析与综合；能够良好的理论联系实际，应用控制理论方法表达材料成型过程控制领域工程问题不能按时完成任务，不能应用于实际控制系统的分析与综合；不能能够理论联系实际，不能应用控制理论方法表达材料成型过程控制领域工程问题务，很好掌握务，较好掌握按时完成任务，现代控制理论现代控制理论基本掌握现代控基础知识及分基础知识及分制理论基础知识析方法，能熟析方法，能应及分析方法，