控制系统仿真教学大纲

PAGEPAGE6《控制系统仿真》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称控制系统仿真课程编号课程性质选修课课程类别专业课开课单位机械电子教研室授课学期第7学期学分/学时2/32课内学时32理论授课16上机学时16课内实践实验学时课外学时32适用专业机械电子工程是否双语否先修课程控制工程基础后续课程无二、课程简介《控制系统仿真》是机械电子工程专业的专业选修课，为实践性较强的一门课程。本课程以线性控制系统为对象、以MATLAB为编程语言，讲授线性控制系统建模、仿真，具体包括MATLAB程序设计基础、模型求解及数据可视化、控制系统建模与仿真。通过以上理论讲授、上机练习，培养学生掌握线性控制系统建模、仿真的基本理论、基本方法，具备线性控制系统仿真、编程实践能力，全面考核学生对控制系统知识的掌握、运用、分析问题、解决问题能力,使学生具备求解线性控制系统典型问题能力、系统仿真及数据可视化能力。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.（知识目标）描述线性控制系统，领会MATLAB语言及编程基础知识，应用MATLAB进行线性系统建模、仿真，掌握模型求解及数据可视化方法，设计并调试程序；课程目标2.（能力目标）掌握基于MATLAB的控制系统API，完成控制系统的编程、仿真，实现线性控制系统模型、时域分析、频域分析等任务，领会基于框图的系统仿真方法；课程目标3.（价值塑造）使用现代工具进行线性控制系统分析、仿真，在分析解决问题的过程中，培养严谨的科学精神、系统化思想，树立辩证唯物主义世界观。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1-4：1-工程知识课程目标2指标点2-2：2-问题分析课程目标3指标点5-2：5-使用现代工具四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元MATLAB程序设计基础（学时数：6学时）1.课程主要内容MATLAB基本数据结构；矩阵的基本运算、程序流程控制结构，如循环、分支、开关、试探结构。MATLAB的程序编写技巧、函数的编写与调试。2.重点和难点重点：MATLAB基本数据结构、矩阵的基本运算、程序流程控制结构。难点：MATLAB的程序编写技巧、函数的编写与调试。3.教学方法课堂讲授、课上讨论。1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明MATLAB基本数据结构、矩阵的基本运算、程序流程控制结构。2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，促进学生理解MATLAB的程序编写技巧、培养学生的逻辑思维能力；4.学生学习预期成果描述MATLAB基本数据结构、理解矩阵的基本运算、程序流程控制结构，掌握MATLAB的程序编写技巧、函数的编写与调试。5.支撑课程目标课程目标1。第二单元模型求解及数据可视化（学时数：4学时）1.课程主要内容线性代数、常微分方程的数值解法，非线性方程与最优化问题求解；数据插值与拟合方法、二维图形的绘制及数据可视化。2.重点和难点重点：线性代数、常微分方程的数值解法、二维图形的绘制及数据可视化。难点：非线性方程与最优化问题求解。3.教学方法课堂讲授、课上讨论。1.通过多媒体课件和传统教学相结合，总结线性代数、常微分方程的数值解法、二维图形的绘制及数据可视化方法；2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，分析归纳非线性方程与最优化问题求解，培养学生的综合分析能力。4.学生学习预期成果描述线性代数、常微分方程的数值解法。理解非线性方程与最优化问题求解，掌握二维图形的绘制及数据可视化，能在教师的引导下阅读书中的代码。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2。第三单元控制系统建模与仿真（学时数：6学时）1.课程主要内容控制系统模型，线性系统仿真分析方法，包括线性系统频域分析、时域分析，基于框图的系统仿真方法。2.重点和难点重点：控制系统模型，线性系统频域分析、时域分析。难点：基于框图的系统仿真方法。3.教学方法课堂讲授、课上讨论。1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明控制系统模型，线性系统分析方法；2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，促进学生领会基于框图的系统仿真方法，培养学生的系统思维能力；4.学生学习预期成果描述控制系统模型，掌握线性系统频域分析、时域分析关键问题。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2。第四单元上机练习（学时数：16学时）1.课程主要内容数值计算基础练习、二维图形绘制练习、MATLAB编程基础练习、数学问题求解基础练习、线性系统的建模基础练习、线性系统频域分析练习、线性系统时域分析练习。2.重点和难点重点：MATLAB基础语法、线性系统概念、时域分析、频域分析。难点：编程与调试、数学问题求解。3.实施方式理论+实验4.学习要求学生运用所学MATLAB编程基础知识，编写程序并调试，完成数值计算、模型求解及数据可视化、控制系统建模与仿真等任务。5.实验要求（1）实验属性：验证性实验（2）开出要求：必做（3）分组要求：1人1组（4）实验准备：上机前要复习理论知识并用初步设计程序代码（5）其他要求无6.学生学习预期成果学生在学完本单元课程后应具有的一定的MATLAB编程能力，使用现代工具，实现线性系统仿真、模型求解及数据可视化任务。7.支撑课程目标课程目标3（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑理论课程课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元MATLAB程序设计基础课堂讲授、课上讨论课程目标161：1第二单元模型求解及数据可视化课堂讲授、课上讨论课程目标1、241：1第三单元控制系统建模与仿真课堂讲授、课上讨论课程目标1、261：1合计161：1实验课程课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排第四单元上机练习讲授+现场指导课程目标316合计16五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩30%作业（百分制）50本门课程5次作业，主要考核MATLAB编程基础、模型求解及数据可视化、控制系统建模与仿真相关内容。作业评分具体标准：作业正确率、书写规范性目标分值=0.5*作业平均成绩测验（百分制）40随堂测验2次：考核内容：控制系统理论中关键术语的理解。评价细则：表述正确率、书写规范性目标分值=0.4*测验平均成绩课堂表现（百分制）10按课堂反馈、讨论、回答问题参与度综合评价。目标分值=0.1*综合评价成绩实践成绩30%上机（百分制）50按上机练习完成的正确率及先后顺序综合评价目标分值=0.5*综合评价成绩综合实验（百分制）50考核内容及评价细则完成上机练习总结报告，不少于2千字，根据练习收获、新颖性、文字质量综合评价。目标分值=0.5*上机练习总结报告成绩期末考试40%知识40考核内容：所有教学内容考试题型：分析题、设计题评价细则：采用开卷线下考试，共计100分，按试卷参考答案及评分标准评分。能力40综合应用15创新5（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元MATLAB程序设计基础1-1MATLAB基本数据结构1-2矩阵的基本运算、程序流程控制结构1-3MATLAB的程序编写、调试作业、测验、期末考试课程目标1第二单元模型求解及数据可视化2-1模型求解2-2二维绘图及数据可视化作业、测验、期末考试课程目标1、2第三单元控制系统建模与仿真3-1线性系统频域分析3-2线性系统时域分析作业、测验、期末考试课程目标1、2第四单元上机练习4-1控制系统仿真编程4-2模型求解及数据可视化编程上机编程、总结报告课程目标3六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材姜增如.控制系统建模与仿真.清华大学出版社.2020（二）相关推荐书目1薛定宇,潘峰.控制系统仿真与计算机辅助设计，机械工业出版社，20222StormyAttaway.Matlab:APracticalIntroductiontoProgrammingandProblemSolving(