《控制工程基》教学大纲.doc

《控制工程基础》教学大纲 大纲说明 课程代码：3325052 总学时：48学时（讲课40学时，实验8学时） 总学分：3 课程类别：学科基础课，必修 适用专业：机械设计制造及其自动化专业 预修要求：高等数学、工程数学、电工技术 一、课程的性质、目的、任务： (一) 课程性质 专业基础课，必修 (二) 目的与任务 通过本课程的学习，培养学生具有分析、综合电气自动化、仪表自动化及工业自动化控制设备中自控系统的能力。 二、课程教学的基本要求 通过本课程的学习，要求学生掌握自动控制的基本原理和基本分析方法，并能应用基本原理对典型的控制系统进行分析与综合。 三、教学方法和教学手段的建议 采用以教师讲授为主，并结合现代教学手段如多媒体教室等。 四、课程习题要求 习题的基本要求是：巩固和深入理解所学过的基本概念、基本理论，提高计算技能和作图能力。运用所学得的知识分析和计算典型及实际的控制系统问题，培养学生分析问题、解决问题的能力和严肃认真的科学作风。 习题可包括思考题和计算题，课外习题和课内习题 五、大纲的使用说明 本大纲适用于本科学校机电工程专业，因本课程涉及《高等数学》、《工程数学》、《电工原理》、《电子技术》、《电机学》、《半导体变流技术》等多门基础课的知识，故适宜在二年级下开设，在讲授时，要注意联系和复习。讲授內容可按学时作适当增删。 大纲正文 第一章 控制系统的基本概念 学时：2学时（讲课2学时，实验0学时） 本章讲授要点：控制系统的工作原理、组成、基本要求、基本类型 本章讲授重点：控制系统的工作原理、基本要求 本章讲授难点：控制系统的工作原理 1.1 控制系统的工作原理及其组成 1.1.1工作原理 1.1.2开环控制和闭环控制 1.1.3闭环控制系统的组成 1.2 控制系统的基本类型 1.2.1按输入量的特征分类 1.2.2按系统中传递信号的性质分类 1.3 对控制系统的基本要求 1.4 控制工程发展概况 习题：1；2；3 第二章 数学模型 学时（讲课10学时，实验0学时） 本章讲授要点：突出强调参数模型的必要性以及参数模型的基本要素及其表达，掌握传递函数、结构图和它们的变换关系 本章讲授重点：传递函数、结构图和它们的变换关系 本章讲授难点：传递函数、结构图和它们的变换关系 2.1控制系统的运动微分方程 2.2拉氏变和反换变换 2.3 传递函数 2.4系统方框图和信号流图 2.5控制系统传递函数推导举例—机电系统 2.5非线性数学模型的线性化 习题：1；2；3；4；5；6；9；10；11；12；13；14 第三章 时域分析法 学时：10学时（讲课10学时，实验0学时） 本章讲授要点：一阶、二阶、高阶系统的分析，控制系统的稳定性及稳态误差分析 本章讲授重点：一阶、二阶的时域分析，控制系统的稳定性及稳态误差分析 本章讲授难点：一阶、二阶的时域分析 3.1典型输入信号 3.2一阶系统的时间响应 3.3二阶系统的时间响应 3.4高阶系统的时间响应 3.5误差的分析和计算 3.6稳定性分析 习题：1；2；4；5；6；7；8；9；10；11；12；13；14；15；16 第四章 频域分析法 学时：2学时（讲课2学时，实验0学时） 本章讲授要点：频率特性的概念及作图方法，运用系统的频率特性对系统的动态过程进行定性分析和定量估算，奈氏判据、玻德判据的准则和方法 本章讲授重点：掌握典型环节的频率特性、熟练掌握系统开环对数频率曲线和开环幅相频率曲线的绘制及奈氏判据、玻德判据 本章讲授难点：开环对数频率曲线和开环幅相频率曲线的绘制 4.1频率特性的基本概念 4.2典型环节的频率特性图 4.3系统开环频率特性图 4.4频域稳定性判据 4.7用系统开环频率特性分析闭环系统性能 习题：5；8；9；10；12；14；16；17；20；23 第五章 控制系统的设计和校正 学时：2学时（讲课2学时，实验0学时） 本章讲授要点：PID控制规律及其实现；采用频率法，利用校正装置将原有系统的特性加以修正和改造，使得系统能实现给定的性能要求 本章讲授重点：频率法校正 本章讲授难点：频率法校正 5.1概述 5.2 PID控制规律 5.3 PID控制规律的实现 5.4频率法设计和校正 5.5并联校正和复合校正 习题：1；2；3；4；5 本课程对学生自学的要求 自学所推荐的参考书 课时数分配表： 序 号 内 容 学 时 讲 课 实 验 小 计 1 第一章 控制系统的基本概念 2 0 2 2 第二章