机械工程控制基础A教学大纲.docx

机械工程控制基础 A 一、课程说明 课程编号： 080815Z10 课 程 名 称： 机 械 工 程 控 制 基 础 /Fundamentals of Mechanical Control Engineering 课程类别：专业教育 学时/学分： 40/2.5 先修课程：高等数学、大学物理、电工技术 适用专业：机械设计制造及其自动化、车辆工程、微电子等 教材、教学参考书： （1）杨叔子 等，机械工程控制基础（第六版） ，武汉：华中科技大学出版 社， 2013 年； （2）钱学森， 宋键， 工程控制论 （修订本） :上册， 北京： 科学出版社， 1980 年； （3）NORMAN S N. Control System Engineering. Fourth Edition. John Wiley Sons, Inc. ,2004; （4） RICHARD C D. ROBERT H B. Modern Control System, Eleventh Edtion. Pearson Prentice Hall, 2008. 二、课程设置的目的意义 本课程是面向机械设计制造及其自动化、 车辆工程、 微电子相关专业的选修 课， 本课程以数学、 物理及有关科学为其理论基础， 以机械工程中有关系统动力 学为其抽象、 概括与研究的对象， 运用信息的传输、 处理与反馈控制这一系统的 观点与思维方法， 分析系统的动力学及控制的演化过程。 课程的主要内容为机械 设计制造及其自动化专业本科生在机电系统的控制方面打下理论基础， 是进一步 学习相关信息类与控制类课程的起点。 三、课程的基本要求 通过本课程的学习，学生应达到以下基本要求 1.掌握描述典型机电系统动力学过程的数学模型建立方法； 学会数学模型的 微分方程、传递函数等的表达方法。 2.掌握低阶机电系统动态过程的时间响应分析方法； 掌握描述系统动态性能 的时域指标的分析与计算。 3.掌握机电系统的频率特性的基本概念、物理意义及表达方法；掌握描述系 统动态性能的频域指标的概念以及分析与计算。 4.掌握机电系统的稳定性的分析方法，学会判断系统的相对稳态性，学会计 算系统的稳态误差。 5.了解高阶系统的时域与频域分析方法，了解利用 MATLAB 进行系统分析 1 教学内容章节2系统的频率特性分析系统的稳定2第 教学内容 章节 2 系统的频率 特性分析 系统的稳定 2 第 1 章 绪论 的初步方法。 通过本课程的学习， 培养学生理解机械系统中的控制问题， 学会控制问题的 基本原理与解决方法； 培养学生将数学理论与物理对象联系起来、 动态地观察世 界和分析问题的能力； 培养学生对系统论、 信息论、 控制论的基本概念与方法的 理解与运用，培养学生科学的思维方法。 四、教学内容、重点难点及教学设计 总 学时分配 学 讲课 实 时 (含研讨 ) 践 2 2 第 2 章 系统的数学 模型 10 10 第 3 章 系统的时间 响应分析 9 7 2 第 4 章 10 8 第 5 章 性 9 7 注：实践包括实验、上机等 教学重点 系统、模 型、 反馈等 基本概念 传递函数 和系统方 框图的等 效变换 典型环节 的时域分 析、 系统的 稳态误差 分析 典型环节 的频率特 性 判断系统 的稳定性 教学难 点 机械系 统中的 反馈 拉普拉 斯变换 时间响 应的动 态性能 指标 Nyquist 图的绘 制 稳定性 的几何 判据 教学方案设计（含教学 方法、教学手段） 课堂讲授，多媒体素 材展示 课堂讲授，插入部分 电脑演示 课堂讲授，插入部分 电脑演示（系统的时间 响应分析实验） 课堂讲授，插入部分 电脑演示（系统的频率 特性实验） 课堂讲授，插入部分 电脑演示（系统的 MATLAB 仿真实验） 五、实践教学内容和基本要求 在目前已有的实验条件下， 本课程的实践教学内容包括三次实验课， 具体要 求如下： 1. 系统的时间响应实验。通过实验测试，进一步理解系统时间响应的动态 过程； 要求通