《材料成型智能控制基础》教学大纲

《材料成型智能控制基础》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03141301课程性质：专业必修课学分：2学分学时：32学时（理论32学时）先修课程：高等数学、材料科学基础、材料成形原理等后续课程：材料成形数字化设计适用专业：材料成型及控制工程开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明《材料成型智能控制基础》是材料成型及控制工程专业本科学生的专业必修课。本课程主要是系统介绍材料成型自动控制基本原理与一般分析方法、液压传动基础以及基本控制回路的构成及其工作原理。通过本课程的学习，使学生掌握金属材料成型自动控制的基本概念、基本原理和基本方法，提高学生的初步逻辑推理能力、分析计算能力、总结归纳能力及自学新知识的能力,同时为学习后续课程打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：了解材料成型检测及控制工程领域的最新发展动态，了解先进的控制技术及控制方法的发展现状及趋势，掌握现代化材料成型控制的基本理论和基本知识,能够运用经典控制的基本原理分析材料成型领域工程问题并能够提出初步的解决方案。课程目标2：具有材料成型过程检测和控制能力；具有较强的交际沟通能力、团队协作能力、劳动能力和社会适应能力；具有一定的人文、社科、经济等方面基础知识的应用能力；使学生树立严谨求实的职业精神，激发学生的创新思维。课程目标3：理解行业标准、法律法规及相关知识产权、行业政策，树立科学的世界观、人生观和价值观；具有严谨的科学态度和现代社会的竞争意识、环境保护意识、价值效益意识、求实创新意识；具有健康的体魄、良好的心理素质、较高的人文科学素养，树立正确的审美观念和劳动精神、劳动意识。三、课程目标与毕业要求《材料成型智能控制基础》课程教学目标对材料成型及控制工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.2能针对具体对象建立数学模型并求解。课程目标1：了解材料成型检测及控制工程领域的最新发展动态，了解先进的控制技术及控制方法的发展现状及趋势，掌握现代化材料成型控制的基本理论和基本知识,能够运用经典控制的基本原理分析材料成型领域工程问题并能够提出初步的解决方案。M1.3掌握相关自然科学知识、工程基础知识和思维方法，并能将其应用于解决复杂材料成型及控制工程问题。课程目标1：了解材料成型检测及控制工程领域的最新发展动态，了解先进的控制技术及控制方法的发展现状及趋势，掌握现代化材料成型控制的基本理论和基本知识,能够运用经典控制的基本原理分析材料成型领域工程问题并能够提出初步的解决方案。M2.问题分析2.1能够应用工程科学的基本原理，识別和判断复杂材料成型及控制工程问题的关键环节和参数。课程目标2：具有材料成型过程检测和控制能力；具有较强的交际沟通能力、团队协作能力、劳动能力和社会适应能力；具有一定的人文、社科、经济等方面基础知识的应用能力；使学生树立严谨求实的职业精神，激发学生的创新思维。M2.2能够应用数学、自然科学基本原理，对复杂材料成型及控制工程问题进行表述。课程目标3：理解行业标准、法律法规、及相关知识产权、行业政策，树立科学的世界观、人生观和价值观；具有严谨的科学态度和现代社会的竞争意识、环境保护意识、价值效益意识、求实创新意识；具有健康的体魄、良好的心理素质、较高的人文科学素养，树立正确的审美观念和劳动精神、劳动意识。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.绪论材料成形检测与控制的重要性；智能控制定义；自动控制系统的发展简史；本书的主要内容。教学要求：了解材料成形检测与控制的重要性，理解智能控制系统的定义，了解自动控制系统的发展简史。重点：智能控制系统的定义。难点：智能控制系统定义。232.自动控制理论基础自动控制系统的分类；开环和闭环控制系统；控制系统的组成及对控制系统的要求；数学模型的分类及建立；拉普拉斯变换及传递函数的概念；典型环节及其传递函数；自动控制系统的框图及其变换。教学要求：了解自动控制系统的不同分类方法，掌握开环和闭环控制系统的特点及应用；了解控制系统的组成及特点，熟悉对控制系统的要求；了解数学模型的分类，掌握建立数学模型一般步骤及常用方法；了解拉普拉斯变换及传递函数的定义及实质，掌握拉氏变换定理及传递函数的性质；了解环节的分类及典型环节的传递函数，熟悉机电系统，了解自动控制系统的框图及其变换。重点：自动控制系统的分类、组成及基本要求；数学模型的分类及建立。难点：数学模型的建立及传递函数。101、23.自动控制系统分析自动控制系统的时域分析；时域性能指标；一阶系统分析；二阶系统分析；稳定性与代数判据；稳态误差分析；教学要求：了解时域分析法的定义及应用，掌握不同时域性能指标的意义；了解一阶系统和二阶系统的定义，掌握一阶系统和二阶系统的单位阶跃响应及数学模型；理解并掌握稳定的概念和条件，掌握劳斯稳定判据，了解劳斯稳定性判据的应用；了解误差及稳态误差的定义，掌握典型外作用下系统的稳态误差分析，熟悉稳态误差与开环放大系数的关系；重点：时域性能指标；稳定性与代数判据；稳态误差分析。难点：稳态误差的定义及外作用下系统的稳态误差分析。61、24.液压传动元器件液压传动的工作原理、系统组成；液压泵的工作原理、分类以及主要性能参数；齿轮泵、叶片泵、柱塞泵；双作用单、双活塞杆式液压缸；单、双叶片摆动式液压缸及增压液压缸；液压阀的分类；方向控制阀；压力控制阀；流量控制阀。教学要求：了解液压传动系统组成，掌握液压传动的工作原理；了解液压泵分类以及主要性能参数，掌握液压泵的工作原理，理解液压泵的实际工作压力；了解各种传动液压元器件（齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、液压缸、液压阀等）的分类、特点及应用，掌握其工作原理。重点：液压泵的工作原理、分类以及主要性能参数、液压缸的工作原理。难点：双作用单杆活塞液压缸的工作原理。81、25.液压基本回路压力控制回路；速度控制回路；多缸工作回路。教学要求：理解并掌握各种液压基本回路的工作原理。了解各种液压基本回路的设计。重点：各种液压基本回路的设计与工作原理。难点：各种液压基本回路的工作原理。61、2合计32五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式教学、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；使学生比较全面掌握材料成型自动控制的基本原理与一般分析方法，能对控制过程中产生的实际问题提出初步解决方法；为开发新的成形技术奠定坚实的理论基础。六、课程资源1.推荐教材：（1）杭争翔.《材料成形检测与控制》[M].北京:机械工业出版社，2010.2.参考书：（1）雷毅.材料成型自动控制基础[M].青岛：中国石油大学出版社,2009.（2）刘立君.材料成型控制工程基础[M].北京:北京大学出版社,2009.（3）温希东.自动控制原理及其应用[M].北京：高等教育出版社,2004.（4）赵洪运.材料成形原理[M].北京:国防工业出版社,2009.3.期刊：（1）马鸣,董扬眉.基于DSP的安全控制系统设计与实现[J].机械设计与制造，2022,(9):124-127.（2）汪超,武占芳,金博,等.JCOE焊管椭圆度和管径误差的控制[J].焊管,2012,35(9):68-72.（3）杨艳子,郭宝峰,金淼.基于BP神经网络的机械扩径工艺参数预测方法[J].塑性工程学报,2008,15(3):147-151.（4）李露,徐锋,张超,等.基于CBR和BP神经网络的壳体零件制造工时定额技术研究[J].机械制造与自动化,2019,48(3):59-63.（5）Yi-DanH,Hong-SenY,Li-JuanF,etal.VehicleProductionForecastingBasedonBPNNandInterfaceBetweenC#.NETandMatlab[J].ComputerTechnologyandDevelopment,2008,(11):36-40.（6）WangX,CaoS,DingH.ApplicationofMethodofCallingMatlabNeuralNetworkToolboxinVBtoSurveyingSoftwareDesign[J].BulletinofSurveying&Mapping,2011,13(5):59-62.4.网络资源：（1）唐立峰.大口径直缝焊管成型应力分析,2006./s?wd=paperuri%3A(1810e3a0508d4e834e30e746c5657022)&filter=sc_long_sign&tn=SE_baiduxueshu_c1gjeupa&ie=utf-8&sc_ks_para=q%3D.（2）郭宝峰,金淼,王东城,等.管筒形零件机械扩径工艺参数的优化方法,2008.http://xueshu.B/s?wd=paperuri%3A(efd805b5489c0e5f8fc0f0728f13e4ae)&filter=sc_long_sign&tn=SE_baiduxueshu_c1gjeupa&ie=utf-8&sc_ks_para=q%3D.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现16（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√664阶段测验12（1）根据每个阶段测验的作完成情况评分，满分100分；（2）每次测验单独评分，取各次测验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以阶段测验乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√12作业12（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√552期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核自动控制理论基础、自动控制系统分析、常见液压传动元器件的工作原理及应用、基本液压回路等内容。（3）考试题型为：名词解释题、填空题、简答题和分析计算题等。√√√252510合计：100分364816八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、阶段测验、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、判断题、简答题和分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、课堂讨论、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现40积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，偶尔参与教学活动。上课不认真，不参与教学活动。作业30作业完整，思路清晰，准确率大于90%，字迹工整。作业完整