0802434007《机械工程控制基础A》课程教学大纲课程教学大纲

［《机械工程控制基础》课程教学大纲A课程代码0802434007课程名称机械工程控制基础A英文名称Principle ofmechanical engineeringcontrolling A学分

2.0总学时32讲课学时32实验学时0上机学时0适用对象机械设计制造及其自动化专业先修课程高等数学、大学物理、电工技术、电子技术、工程力学

一、课程目标《机械工程控制基础A》课程是研究控制论在机械工程中的应用的一门学科,是机械设计制造及其自动化专业数控加工与维修专业方向的一门专业基础课学生通过本课程的学校，达到以下几方面的目标

1、知识目标1了解控制问题的提出、控制的目的和任务，了解相关工程数学基础知识，了解系统的综合方法2理解系统的基本概念、经典控制理论的精髓、系统的校正、PID控制算法3掌握机械工程控制的要求，掌握机械工程控制理论的基本数学原理和方法，掌握系统响应的基本规律，掌握控制系统的时域分析和频域分析方法、稳定性分析方法、系统的性能指标分析4熟练运用系统分析方法对系统分析计算

2、能力目标1培养学生能建立简单机械系统的数学模型，设计控制系统的方法，分析问题与解决问题的能力.2提高学生自学与更新本专业知识的能力，能顺利学习后续的专业课，为毕业后从事专业工作打下必要的基础.3培养学生探索和独立思考的能力，并激发学生的学以致用意识

3、素质目标1培养学生学会用反馈控制的观点2培养学生针对具体的控制系统，利用合适的数学工具进行建模和控制语言进行表达，并进行系统性能分析的素养3培养学生具有良好的科学态度二教学内容、绪论支撑课程目标、1112331教学要求理解自动控制的一些基本术语，掌握自动控制系统的组成、基本要求及不同分类，了解控制论的发展历程；正确理解自动控制的两种基本控制方式，尤其深入理解闭环负反馈按偏差控制的内在机理和物理意义教学内容1机械工程控制论的研究对象和任务2系统及其模型♦3反馈系统及其组成♦4系统的分类及对控制系统的基本要求♦5机械制造的发展与控制理论的应用、系统的数学模型支撑课程目标、、211323教学要求掌握系统微分方程的列些方法，理解拉氏变换的含义及主要定理，要会应用拉氏变换的主要定理及反变换部分分式法对微分方程进行求解；了解传递函数概念、零点、极点和放大系数；掌握典型环节的传递函数；掌握传递函数方框图的基本概念以及传递函数方框图的等效变换，并会应用传递函数的等效变换求取系统的传递函数教学内容1◎拉氏变换的数学方法2系统的微分方程♦列写系统微分方程的一般方法；微分方程的增量化表示；3系统的传递函数♦传递函数概念；传递函数的零点、极点和放大系数；典型环节的传递函数；4系统的传递函数方框图及其简化♦传递函数方框图概念；传递函数方框图的等效变换；5反馈控制系统的传递函数♦、时间响应分析支撑课程目标、、

313423.教学要求理解时间响应的性能指标，熟悉典型输入信号及其作用，熟练掌握一阶系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应；掌握二阶系统的单位阶跃响应，熟悉并掌握二阶欠阻尼系统的单位阶跃响应的性能指标，能根据传递函数求取指标或已知指标求取传递函数；了解高阶系统响应的几个基本概念教学内容1时间响应及其组成零输入响应和零状态响应；自由响应和强迫响应；瞬态响应和稳态响应；2典型输入信号♦3一阶系统♦一阶系统的单位脉冲响应；一阶系统的单位阶跃响应；4◎二阶系统二阶系统的单位脉冲响应；二阶系统的单位阶跃响应；二阶系统响应的性能指标；计算举例；5局阶系统高阶系统的特征及简化，主导极点及偶极子的概念、频率特性分析支撑课程目标、、413423教学要求掌握频率特性的基本概念，了解频率特性的表现形式，掌握典型环节的奈氏图、玻德图特点以及奈氏图、柏德图的画法，并能根据柏德图求传递函数教学内容1频率特性概述♦系统的频率响应与频率特性；频率特性与传递函数的关系；频率特性的求解方法；频率特性的特点和应用；2频率特性的图示方法♦频率特性的极坐标图Nyquist图绘制方法以及典型环节的极坐标图；频率特性的对数坐标图Bode图绘制方法以及典型环节的对数坐标图；3闭环频率特性4频率特性的特征量♦零频幅值；复现频率与复现带宽；谐振频率及相对谐振峰值；截止频率及截止带宽；5最小相位系统与非最小相位系统最小相位传递函数与最小相位系统；产生非最小相位的一些环节、系统的稳定性支撑课程目标、、513423教学要求掌握系统稳定的基本概念；掌握系统稳定的基本条件，并会根据系统数学模型，判断系统的稳定性；掌握系统稳定的必要条件以及充要条件；会列劳斯表，并根据劳斯表判断系统稳定性；了解稳定裕量相对稳定性的概念，了解奈氏、玻德稳定判据教学内容1系统的稳定性的初步概念♦系统不稳定现象的发生；系统稳定的定义和条件；关于稳定性的一些提法；2劳斯稳定判据♦系统稳定的必要条件；劳斯稳定判据的充要条件以及劳斯表的列法；3◊Nyquist乃奎斯特稳定判据幅角原理；Nyquist稳定判据定义；开环含有积分环节的Nyquist轨迹；Nyquist判据的几点说明和应用举例；具有延时环节的系统稳定性分析4玻德稳定判据以及系统的相对稳定性◊玻德稳定判据；相位裕度；幅值裕度、系统的性能指标支撑课程目标、、613423教学要求了解系统灵敏度、频率性能指标，掌握系统误差计算教学内容1系统参数的灵敏度◊2系统的性能指标时域性能指标；频域性能指标；综合性能指标误差准则；3系统误差分析与计算♦系统的误差与偏差；误差的一般计算；稳态误差与稳态偏差；与输入有关的稳态偏差;与干扰有关的稳态偏差、控制系统的校正设计支撑课程目标、、7112423教学要求了解系统校正方法、校正装置，了解PID控制算法教学内容1校正设计、校正装置及其特性2控制系统的串联校正、并联校正

三、各教学环节学时分配表自主学教学单元名称讲课实验上机合计习题课讨论课习绪论22系统的数学模型1010时间响应分析88频率特性分析88系统的稳定性22系统的性能指标与校正、总复习22合计3232注各章节学时分配表中的学时数可根据实际情况适当变更可安排一些自学内容，自学内容不占学时数四教学组织与方法采用多媒体教学手段和板书相结合方式进行1课堂讲授采用多媒体教学和板书教学相结合方式，辅以实际问题，以提高教学效果2教学过程中，采用提问的方法，培养学生独立思考能力，引导学生对所学知识进行比较和总结，抓住重点、难点，巩固所学知识3课堂讨论则根据讲授内容和实践选取有代表性的习题进行讲解讨论，使学生更好了解解决实际问题的方法和步骤，增强学生解决实际问题的能力，同时也提高学生对本课程的学习兴趣4结合课程内容适当布置作业和思考题，使学生巩固已学知识，并能运用知识去解决实际问题

五、课程考核与成绩评定考核/评价分值或百成绩组成考核/评价细则教学目标环节分比1学生上课考勤至少3次以上；2学生应按时上课，不迟到、不早记录结果为出勤、迟到/早退、缺勤退事假、病假任课教师凭辅导三种员或班主任审批的假条进行记录课堂表现主要考察以下几项内容学生应认真听课，积极参加教师1上课接听手机、玩手机等违反课组织的课堂讨论考勤课堂表堂纪律行为过程性考核30现作业2上课交头接耳、睡觉等违反课堂纪律行为3随意进出课堂4对小组讨论积极参与程度5对老师问题的回答及态度1本课程布置作业次数至少3次以学生应按时、较高质量地完成教上师布置的作业

（2）作业质量按照优、良、中、差以及缺五个等级评定，每一等级需对应具体的分数，以利于综合评定根据试卷评分准则给出学生的期末通过理论考核，考察学生对基本笔试成绩概念的全面掌握情况，对课程基本知识点的理解程度以及对关键知识点的综合分析能力注任课教师可以根据实际情况，自行确定各考核环节具体考核/评分细则六推荐教材和教学参考书目与文献推荐教材《机电控制工程基础》，左建民编著，机械工业出版社，2011年参考书目与文献《机械工程控制基础（第四版）》，杨叔子，杨克冲等编著，华中科技大学出版社，2002年《自动控制原理》，李友善编著，国防工业出版社，1980年《自动控制原理例题习题集》，陈小琳编著，国防工业出版社，1982年大纲制订人付肖燕大纲审定人吴京秋教学院长（主任）刘树青制订日期2017年4月7日。