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“建模仿真与相似原理” 课程教学大纲 英文名称：Modeling, simulation and similarity principle 课程编号：MACH3452 学时：48 （理论学时：16 实验学时：32 （课外学时不计入总学时）） 学分：2 适用对象：机械类大三、大四年级本科生 先修课程：高等数学、机械控制工程、计算机程序设计、电工电子技术、理论力学 使用教材及参考书：《 [2] 张晓华.系统建模与仿真. 北京：清华大学出版社，2006.张立勋.机电系统建模与仿真. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010. [美Averill, M.Law, W.David, Kelton.仿真建模与分析. 北京：清华大学出版社，2009. 刘白雁. 机电系统动态仿真——基于M/Simulink. 北京：机械工业出版社，2005依据相似性原理建立实际系统相似对象从而对实际系统性能分析和预测。基于具体对象之间的相似性不同学科的联系渠道，复杂系统的。2学时） 1. 建模仿真的基本概念 2. 相似性原理、类比推理及其仿真设计的影响 3. 仿真在机电系统设计中的作用 4. 机电系统常用仿真方法和软件 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 1.1 0.5 √ 1.2 0.5 √ 1.3 0.5 √ 1.4 0.5 √ 第2章：机电系统的数学建模（4学时） 1. 机电系统的传递函数模型 2. 时域建模和频域建模 3. 机电系统的状态空间模型 4. 机电系统的零极点增益模型 5. 模型之间的转换 6. 模型的连接方式 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 2.1 0.5 √ √ 2.2 1 √ √ 2.3 1 √ √ 2.4 0.5 √ 2.5 0.5 √ √ 2.6 0.5 √ 第3章：半实物和数字仿真技术（16学时，包含4学时授课、12学时实验） 1. 基于的运算放大器模拟电路的半实物仿真 2. 时域仿真和频域仿真 3. PID控制和仿真 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 3.1 1 6 √ √ 3.2 2 4 √ 3.3 1 2 √ √ 第4章：机械传动系统动态仿真（6学时，包含2学时授课、4学时实验） 1. 机械传动系统的运动学模型 2. 机械传动系统的动力学模型 3. 机械传动系统仿真实例 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 4.1 0.5 √ 4.2 0.5 √ 4.3 1 4 √ √ 第5章：伺服驱动系统的建模和仿真（6学时，包含2学时授课、4学时实验） 1. 伺服驱动系统的模型和控制特点 2. 基于传递函数的伺服控制系统与仿真基于状态空间模型的控制系统设计模糊控制系统设计及仿真 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 5.1 0.5 √ 5.2 0.5 √ 5.3 0.5 √ 5.4 0.5 4 √ √ 第6章：典型机电控制系统仿真实例 （8学时，包含2学时授课、6学时实验） 1. 液位系统仿真实例 2. 球杆系统仿真实例 3. 倒立摆系统仿真实例 4. X-Y工作台系统仿真实例 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 6.1 0.5 2 √ √ 6.2 0.5 1 √ 6.3 0.5 1 √ 6.4 0.5 2 √ √ 实践环节 1．基于的运算放大器模拟电路的一阶、二阶系统半实物仿真实验（6学时） 2. 一阶和二阶系统的Matlab/Simulink时域和频域仿真实验（4学时） 3. PID控制半实物和数字仿真实验（2学时） 4. 机械传动系统建模和数字仿真实验（4学时） 5. 伺服驱动模糊控制仿真实验（4学时） 6. 液位控制系统仿真实验（2学时） 7. 球杆系统演示实验（1学时） 8. 倒立摆系统演示实验（1学时） 9. X-Y工作台系统控制实验（2学时） 10. 一阶倒立