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机械控制工程基础教学大纲

MechanicalControlEngineeringFundamentals

一、课程基本信息

学时：32

学分：2.0

考核方式：考试（平时成绩占总成绩的30%）

中文简介：

由于现代科学技术的迅速发展，将控制理论应用于机械工程的重要性日益明

显，这就导致了“机械工程控制论”这门学科的产生与发展。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方法论。它对启迪与发展人们的思

维与智力有很大的作用。作为一门课程，它是机械工程类专业的重要理论基础之

一。

本课程作为一门专业基础课，力求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，紧密结合机械工程实际，特别是结合机械制造工程实

际，以便沟通与加强数理基础与专业知识之间的联系。

本课程是全面介绍自动控制系统基本原理、工程分析以及设计方法的一门学

科。课程主要研究自动控制系统的基本概念、控制系统在时域和复域数学模型及

其结构图和信号流图；时域和频域性能的度量方法，稳定性和稳定性的程度。本

课程也探讨根轨迹法、Nyquist准则、频域设计。

二、教学目的与要求

机械控制工程基础是机械电子工程专业的技术基础课（专业基础平台课），

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是必修课，是以原理为主的理论性课程；主要讲述自动控制原理与控制系统设计、

实验等内容。本课程从工程应用的角度出发，以线性定常单变量连续系统为主要

讨论对象，以传递函数模型为主要数学模型，以系统的稳定性、暂态性能和稳态

性能为主要内容，重点讲授经典控制理论的基本概念、基本理论和基本方法。

通过该课程的学习，学生应掌握：

1.自动控制的基本概念、对控制系统的基本要求，自动控制的应用和发展概

况，本课程的体系结构；

2.理解控制系统数学模型的概念和常见类型、建立数学模型的思路，掌握传

递函数的分析、建立和简化，系统的框图表示方法；

3.一阶、二阶系统的时间响应，误差分析及计算；理解二阶系统在单位阶跃

输入作用下，瞬时响应特性及性能指标，系统参数对系统性能的影响，学会利用

公式进行性能指标计算，掌握稳定性判断、误差以及稳态误差的概念和计算误差

的方法；

4.了解系统开环、闭环的频率特性的分析、计算和物理意义，理解极坐标图

和伯德图的物理意义，掌握频率特性基本概念，对数频率特性绘制、稳定性判别

方法；

5.了解系统稳定性的基本概念，理解影响稳定性的性能参数指标，掌握劳斯

判据、奈奎斯特判据和系统相对稳定性判断。

三、教学方法与手段

1.备课

每次课有教案，每个章节有重点、难点及处理方法。

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2.教学方法、教学手段

多媒体教学结合黑板教学，课堂讲授。

3.教学辅助资料

按照教材设计教案、课件和习题集。

4.实践教学

安排一周时间的机械控制综合实习。

5.作业与辅导

每章集中做一次习题讲解，每章上一次习题课。目的在于帮助学生巩固所学

知识，并能实际应用部分知识。

6.考核考核形式

期末闭卷考试，基本涵盖教学内容重点和难点。考试卷面成绩占总成绩的

70%，平时成绩占总成绩的30%（日常