《机电系统建模与仿真》课程教学大纲.pdf

《机电系统建模与仿真》教学大纲

课程英文名ModelingandSimulationofMechatronicsSystems课程代码A0802Z00
学分2.5总学时40理论学时30实验/实践学时10
工程数学、机械设计基础、电工
课程类别专业必修课课程性质必修先修课程
电子技术、自动控制原理等

适用专业机械电子工程开课学院机电工程学院

一、课程的地位与课程目标
机电系统建模与仿真是综合性、实用性很强的，面向工程实际的应用型课程，是机械电
子工程的专业基础课之一。开设该门课程的目的是让学生通过该门课的学习，掌握机电系统
建模与仿真技术的基本方法，并具备对机械系统、电控系统、热力系统、液压系统、车辆系
统等专业相关的物理系统进行分析、计算、实验和设计的初步能力，为今后参加工程实践打
好必要的理论基础，掌握一定的专门技术。
本课程目标是通过授课、实验、实习等教学环节，使学生掌握机电系统的基本概念、基
本观点，初步掌握机电系统的建模与仿真典型方法，能够熟练应用仿真技术来分析机电系统，
为专业课的学习和进一步深造打下必要的理论和专门技术基础，以培养学生的设计能力、创
新能力和工程意识。
课程目标
1、掌握机电系统建模与仿真技术的基本方法，具备对机械系统、电控系统、热力系统、液
压系统、车辆系统等专业相关的物理系统进行分析、建立数学模型，仿真的基本能力。
2、掌握机电系统中机械、电子、控制等子系统的基本组成元件数学建模的基本方法，及其
典型的数学模型表述。
3、掌握线性时不变系统的数学模型的计算机仿真方法，对典型子系统数学模型的时域频域
分析方法。
4、掌握MATLAB软件仿真基本方法，并具有对机电系统典型数学模型进行仿真算法实现
能力，具有灵活应用MATLAB基本方法的仿真能力。
二、课程目标达成的途径与方法
授课环节中采用启发式课堂讨论、突出逻辑规律因果关系、增强计算机辅助设计分析等，
从不同侧重点启发学生认识机电系统设计分析中涉及的关键技术。并采用电子课件、实验验
证、考试考核等途径来实现课程目标。利用平时成绩、实验成绩、实物制作、作品评价成绩
（报告）、期末考试（答辩考核）成绩等，采用“课程考核成绩分析法”对课程目标达成度进
行评价。
三、课程目标与相关毕业要求的对应关系
课程目标对课程归属专业毕业要求的支撑程度
课程目标毕业要求1、毕业要求3、
毕业要求5毕业要求10
24
课程目标1HHMM
课程目标2HHHM
课程目标3HHHM
课程目标4HHHM
注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）；
2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。
四、课程主要内容和基本要求
基
本
知识点主要内容
要
求
L
①系统、模型、仿真的基本概念
3
L
②系统建模与仿真技术的发展历史
2
第一章绪论
L
③系统建模与仿真技术的研究与应用
2
L
④系统建模与仿真技术的发展趋势
2
L
①系统、子系统和元件
3
L
②数学建模与建模要求
3
L
③数学建模的基本方法和常用表述形式
第二章数学模型与系统建模3
L
④机电系统基本元件模型
3
L
⑤电系统系统模型
3
L
⑥机械系统模型
3
L
①概述
2
L
②线性时不变系统的数学模型
3
L
③数学模型的转换
3
L
④一阶系统、二阶系统阶跃、频率响应
第三章线性系统建模与系统分2
析L
⑤一阶二阶系统根轨迹分析法
2
L
⑥（（欧拉、改进欧拉、龙哥库塔）数字仿真算法
3
L
⑦仿真算法稳定性分析与计算步长的选择
2
L
⑧建模与仿真的可信度评估
2
L
①概述
2
L
第四章离散系统的建模与仿真②离散系统建模方法
3
L
③离散系统仿真方法
3
L
①概述
1
L
②随机系统模型简介
1
第五章随机系统的建模与仿真
L
③几种典型随机系统实例
1
L
④随机系统仿真简介
1
L
①概述
1
第六章分布参数系统的建模与L
②分布参数系统的数学描述
仿真1
L
③典型分布参数系统实例
1
L
①概述
2
L
②MATLAB操作与使用
3
L
③SIMULINK基础操作
3
L
④常微分方程数值仿真
3
第七章MATLAB与SIMULINKL
⑤线性系统时域频域状态空间仿真分析
仿真基础3
L
⑥线性系统根轨迹分析
3
L
⑦随机变量统计特性及系统模型
3
L
⑧随机过程统计特性仿真
3
基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟练掌握
五、课程学时安排
章节学生任务对应课
教学
号教学内容自学作业程目标
时数
要求讨论
第绪论2/作业1
1系统、模型、仿真的基本概念；1
章系统建模与仿真技术的发展历
史；系统建模与仿真技术的研
究与应用；系统建模与仿真技
术的发展趋势
数学模型与系统建模1/作2-4
系统、子系统和元件概述；业
第数学建