《机械工程控制基础》教学大纲

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1、《机械工程控制基础》教学大纲CyberneticsFoundationforMechanicalEngineering修订单位：机械工程学院机电工程系适用专业：机械设计制造及其自动化专业执笔人：葛汉林使用年级：06-08级一、课程性质和教学目的课程性质：专业基础课。教学冃的：学习木课程的冃的在于使学生能以动力学的观点而不是静态观点去看待一个机械工程系统；从整体的而不是分离的角度，从整个系统中的信息Z传递、转换和反馈等角度來分析系统的动态行为；能结合工程实际，应用经典控制论中的基本概念和基本方法來分析、研究和解决其中的问题。

2、为学习后续专业课程和进一步学习现代控制论打下基础。二、课程教学内容1.控制理论关于信号传递、加工、反馈的概念，开环控制和闭环控制的概念；工程数学中关于拉普拉斯变换的基本方法及其性质；2.控制系统数学建模的一般步骤，简单机械系统（弹簧■质量■阻尼系统）以及简单电网络（电阻■电容■电感）的数学建模；传递函数的概念及含义，典型环节的传递函数；对控制系统的方根图进行变换；3.控制系统时域分析的方法，重点是一阶和二阶系统的时间响应和时域性能指标；误差概念及误差计算方法；4.频率特性的概念，频率特性的表示方法；典型环节频率特性的Nyq

3、uist图；典型环节频率特性的Bode图；频率特性的性能指标;5.稳定性概念；Routh稳定性判别法；Nyquist稳定性判别法；相対稳定性；6.性能指标；校正方式；串联校正；相位朝前校正;相位滞后校」1L相位朝前滞后校正；7.系统辨识的棊本概念；频率特性的谐波输入测试法；频率特性的参数模型估计。三、课程教学的教学基本要求1.要求掌握的基木知识拉普拉斯变换的基本方法及其性质，控制系统的数学模型建立、方框图进行变换，时域分析、误差分析、频率特性图示方法、稳定性分析。2.要求掌握的基本理论和方法（1）对于建立机电系统的数学模型

4、，有关数学工具（如Laplace变换等）的应用，传递两数与方框图的求取、简化与演算等，应有清处的基本概念并能熟练掌握;（2）对于典型系统的时域和频域特性，应冇清楚的基本概念并能熟练掌握；（3）掌握判别线性系统稳定性的基本概念和常川判据；（4）対于线性系统的性能指标有较全血的认识，了解并掌握系统的综合与校正的常用方法；（5）对系统辩识问题应建立基本概念。四、课程教学环节教学环节包括：课堂讲授、课外作业。通过本课程各个教学环节的教学，重点培养学牛的自学能力、分析问题解决问题的能力。（一）课堂讲授教学方法上尽量采用讨论式教学，在

5、课堂上多提问题，安排一些自学内容。结合工程实际，更新教学内容，改进教学方法。采用多媒体和板书相结合的教学手段，培养学生用控制论的原理和方法分析问题和解决问题的能力，要求学牛独立完成课后作业和实验。（二）习题课1.习题课：根据教学要求，安排习题课，讲解习题，增强解决问题的能力2.学生必须独立、按时完成课外习题（三）考核考核采川闭卷形式，对闭卷考试可采川选择题、计算题、作图题等题型，卷面为100分。最终成绩由平时成绩和期末考试两部分组成，平时成绩由学生的出勤、作业、实验组成。平时成绩为百分Z二十，考试成绩为总成绩的百分之八十。

6、五、本课程与其它课程的联系与分工本课程是在工程数学、高等数学、电工学、电子学、理论力学，流体力学等课程学习的基础上,对其进行深入系统的学习，为学习后续专业课程和进一步学习现代控制论打下基础。六、实验教学内容及其要求通过实验，加深学牛理解和掌握理论知识，提高分析问题、解决问题的能力；培养/牛创新能力和素质。学生完成实验后，指导老师给出成绩，实验成绩为平时成绩的组成部分。1.典型二阶系统设计及其瞬态响应和稳定性分析（2学时）学习线性典型环节的模拟方法，研究阻、容参数対典型线性环节阶跃响应的影响。学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测

7、试方法，研究二阶系统的两个重要参数对阶跃瞬态响应指标的影响。2.系统频率特性的研究（2学时）学习频率特性的实验测试方法；根据频率响应结果绘制Bode图的方法；根据实验结果所绘制的Bode图，分析二阶系统的主要动态特性。七、建议学时分配教学内容建议学时备注绪论-1系统的数学模型8时间响应与谋差分析8系统的频率特性分析8系统的稳定性8系统的性能分析与校正4系统辨识初步2习题课2根据学习状况安排实验4根据进度安排合计48八、建议教材与参考书教材：杨叔子.《机械工程控制基础》•（5版）.武汉：华中科技大学出版社，2005.6参考书

8、：钱学森，宋健.工程控制论（上册）.北京：科学出版社，1980李友善.《自动控制原理》（上册）•北京:国防工业出版社,1980王积伟，吴振顺.《控制工程基础》（1版）•北京：高等教育出版社，2001