《机械工程控制基础》课程教学大纲-2012版.doc

《机械工程控制基础》课程教学大纲课程名称：机械工程控制基础英文名称：ControlFundamentalofMechanicalEngineering课程编码：51510502学时/学分：36/2课程性质：必修课适用专业：机械类各专业先修课程：高等数学，理论力学，电工与电子技术，复变函数与积分变换（可选）一、课程的目的与任务《机械工程控制基础》是机械设计制造及其自动化专业的机械电子工程及相近专业方向的一门技术基础课。本课程是在高等数学和工程数学（复变函数与积分变换）的知识基础上，结合力学、电学等相关知识，介绍机械工程类专业的重要理论基础之一——工程控制论。这门学科既是一门广义的系统动力学，又是一种合乎唯物辩证法的思想论和方法论，对启迪与发展人们的思维与智力有很大的作用。本课程的基本任务是将自动控制理论应用于机械工程实际，基本要求是在阐明机械工程控制论的基本概念、基本知识与基本方法的基础上，使学生学会建立和变换系统的数学模型，掌握控制系统的时间响应分析和频率特性分析方法，并在此基础上具备讨论控制系统的稳定性，以及系统分析和校正、系统辨识等问题的能力。使学生以辩证方法冲破形而上学的思想方法，推动这一领域的生产与学科向前发展。在学习本课程之前，学生应当从先修课程中获得动力学分析、电路分析的能力，了解微分方程求解知识和复变函数的概念，初步掌握积分变换及其逆变换的基本方法。学习本课程之后，学生还应当注意结合其它机械工程学的知识，将控制理论应用到工程实践中去。二、教学内容及基本要求第一章绪论教学目的和要求：本章首先阐述了机械工程控制基础这门课程的重要意义，然后介绍控制工程的基本思想、基本概念、控制系统的分类和基本要求，使学生了解机械工程控制论的研究对象与任务和系统、模型等知识，深刻理解反馈和反馈控制，接下来对控制理论的发展进行简单介绍。教学重点和难点：1．系统及其模型2．反馈和反馈控制3．系统的基本要求教学方法与手段：以课堂讲授为主，注意举例和采用启发式教学，配合适当的课堂练习和课外作业。1.1控制工程概述1.2系统的分类1.3对控制系统的基本要求1.4控制工程的发展1.5本课程的主要内容和学习方法复习与作业要求：结合学习进度，适当安排思考题，习题量适中或较少为宜。考核知识点：系统；反馈和反馈控制；系统的分类；对控制系统的基本要求辅助教学活动：无第二章控制系统的数学模型教学目的和要求：了解微分方程的列写方法及相关知识，掌握传递函数的概念和特点，熟悉典型环节的传递函数，熟练掌握传递函数方框图及其简化，理解相似系统。教学重点和难点：1．传递函数2．传递函数方框图及其简化3．相似系统教学方法与手段：以课堂讲授为主，本章重点部分应详解精讲，尽量采用启发式教学，配合适当的课堂练习和课外作业。2.1系统的微分方程2.2拉氏变换及拉氏反变换2.3系统的传递函数2.4系统的方框图及其简化2.5相似系统复习与作业要求：结合学习进度，适当安排思考题和练习题，习题量宜适中。考核知识点：传递函数；典型环节的传递函数；传递函数方框图及其简化；相似原理辅助教学活动：无第三章控制系统的时域分析教学目的和要求：了解时间响应及其组成，深刻理解一阶、二阶系统的时间响应分析，熟练掌握和应用一阶、二阶系统的性能指标计算，了解高阶系统的时间响应分析，了解并基本掌握系统误差分析与计算方法。教学重点和难点：1．时间响应及其组成2．一阶、二阶系统的时间响应分析3、二阶系统响应的性能指标教学方法与手段：以课堂讲授为主，本章重点部分应详解精讲，注意举例和采用启发式教学，配合适当的课堂练习和课外作业。3.1时间响应及典型输入信号3.2一阶系统的时域分析3.3二阶系统的时域分析3.4高阶系统的时域分析3.5系统误差分析复习与作业要求：结合学习进度安排练习题，习题量可适当加大。考核知识点：一阶、二阶系统的单位脉冲、单位阶跃响应；一阶、二阶系统响应的性能指标辅助教学活动：无第四章控制系统的频域分析教学目的和要求：理解频率特性及相关概念，熟练掌握频率特性的图示方法，了解最小相位系统与非最小相位系统的概念，了解频域性能指标。教学重点和难点：1．频率特性的概念2．频率特性的图示方法教学方法与手段：以课堂讲授为主，本章重点部分应详解精讲，注意举例和采用启发式教学，配合适当的课堂练习和课外作业。4.1频率特性概述4.2频率特性的极坐标图4.3频率特性的对数坐标图4.4频域性能指标与时域性能指标间的关系复习与作业要求：结合学习进度，适当安排练习题，习题量宜适中。考核知识点：频率特性的概念；频率特性的求法；典型环节的Nyquist图；典型环节的Bode图；绘制系统Bode图的步骤辅助教学活动：无第五章控制系统的稳定性分析教学目的和要求：掌握稳定性的定义和条件，了解系统稳定性的初步概念和相关提法，熟练掌握和应用R