机械控制工程理论基础课程教学大纲 1

“机械控制工程理论基础”课程教学大纲英文名称Elements ofMechanical ControlTheory课程编号MACH3435学时56（理论学时40实验学时16课外学时20）学分3适用对象机械类、动力类本科生先修课程高等数学，理论力学，电工电子技术使用教材及参考书［1］董霞、陈康宁、李天石.机械控制理论基础.西安交通大学出版社,

2005.ISBN7-5605-2041-

3.［2］董景新等.控制工程基础（第二版）.清华大学出版社，

2003.ISBN9787302063872-3］［美］Katsuhiko Ogata著，卢伯英、于海勋译.现代控制工程（第三版）.电子工业出版社，

2000.ISBN7-5053-5395-0/TN.

1247.

一、课程性质和目的性质专业基础目的

1.培养学生从动态和系统的角度建立机械系统数学模型的能力；

2.培养学生对机械控制系统进行动态分析的能力；

3.培养学生对机械控制系统的设计能力和综合能力；

4.培养学生使用计算机仿真能力；

5.培养学生系统分析能力和综合能力

二、课程内容简介机械控制理论是研究“控制论”在“机械工程”中应用的科学，本课程主要介绍机械控制工程的基本概念、机电系统数学模型的建立、机电控制系统的时域分析和频域分析、机电控制系统的稳定性分析和机电控制系统的设计和校正通过课程教学和实验，培养学生对机电控制系统进行动态分析的能力和综合能力

三、教学基本要求

1.了解机电系统的数学模型并掌握基本的建模方法；

2.掌握机电控制系统时域分析方法；

3.掌握机电控制系统的频域分析方法；

4.掌握机电控制系统稳定性分析方法；

5.初步掌握机械控制系统设计和校正方法

四、教学内容及安排第一章绪论

1.理解“机械工程控制”的基本含义，本课程的特点，以及学习本课程的目的与任务；

2.初步建立系统、反馈、控制、闭环系统等的基本概念教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“J”）综合大作章节数授课实验上机讨论作业自学其他业

1.1-

1.42V第二章拉普拉斯变换的数学方法

2.熟练掌握拉普拉斯变换的基本性质和拉氏反变换的基本方法;

3.掌握典型时间函数的拉氏变换以及它们的特点和相互关系；

4.不强调拉氏变换在数学理论上的严密推导教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“J”）综合大作章节数授课实验上机讨论作业自学其他业

2.1-

2.51V V6第三章系统的数学模型

1.理解线性与非线性、定常与时变等不同系统之主要区别；

2.掌握运用力学、电学基础知识对系统建模的方法；

3.理解并掌握传递函数、方块图、信号流图、状态方程等重要概念；

4.掌握传递函数的处理方法、方块图的简化方法以及方块图与传递函数的相互关系；

5.理解信号流图与方块图、传递函数的关系教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“J”）综合大作章节数授课实验上机讨论作业自学其他业

3.1-

3.71V V6第四章控制系统的时域分析

1.理解时间响应、脉冲响应函数的概念以及时间响应的组成；

2.重点掌握一阶、二阶系统的瞬态响应特性，以及瞬态响应的性能指标；

3.对二阶系统的不同阻尼特性（欠阻尼、过阻尼等）要有明确的概念；

4.理解误差与稳态误差的概念，重点掌握各型系统的位置、速度和加速度误差系数以及系统类型、开环增益与系统稳态误差的关系教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“J”）综合大作章节数授课实验上机讨论作业自学其他业

4.1-

4.731V6第五章系统的频率特性

1.掌握频率特性的基本概念以及频率特性与系统传递函数、脉冲响应函数之间的关系；

2.掌握对数坐标图（伯德图）的概念以及各个典型环节的对数坐标图，绘制系统伯德图的一般步骤及其特点，以及由伯德图估计最小相位系统传递函数的方法；

3.掌握极坐标图（乃奎斯特图）的概念以及各典型环节的极坐标图；绘制系统极坐标图的一般步骤及其特点;

4.掌握频域中的性能指标及其与时域性能指标的关系；

5.理解最小相位系统与非最小相位系统的概念；

6.理解频域法系统辨识的基本原理以及实验方法、实验曲线拟和的基本原理;

7.了解闭环频率响应的意义教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“J”）综合大作章节数授课实验上机讨论作业自学其他业

5.1-

5.832V V7第六章系统的稳定性

1.掌握系统稳定性的基本概念及稳定性判断的基本准则；

2.熟练掌握用劳斯―胡尔维茨判据判别稳定性的基本方法以及某些特殊情况的处理方法；

3.掌握奈奎斯特判据的基本原理，并熟练掌握乃奎斯特图的作法以及如何由它来判别稳定性；

4.掌握相位裕量和幅值裕量、系统的相对稳定性等概念，了解“条件稳定系统”的概念；

5.了解根轨迹法教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“J”）综合大作章节数授课实验上机讨论作业自学其他业

6.1-

6.71V V5第七章控制系统的校正与设计

1.掌握系统的性能指标及进行补偿和校正的一般概念；

2.掌握用频率法设计控制系统的特点，串联校正的各种方式和方法；

3.理解控制系统的反馈校正和顺馈校正的基本方法教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“J”）综合大作章节数授课实验上机讨论作业自学其他业

7.1-

7.4431V V第八章离散系统分析基础

1.了解离散系统的基本概念以及采样和保持；

2.了解离散系统的z变换以及差分方程的建立和求解;

3.了解离散系统的z域分析方法；

4.了解离散系统的设计与校正方法；

5.初步学会用MATLAB进行离散系统的分析教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“J”）综合大作章节数授课实验上机讨论作业自学其他业

8.1-

8.V8

五、实践环节

1.实验一典型环节的瞬态响应和动态分析学时3内容1一阶环节的瞬态响应和影响参数；2二阶环节的瞬态响应和影响参数；3零点、极点分布对系统瞬态响应的影响目的掌握瞬态响应的基本概念和测试方法

2.实验二典型环节的频率特性学时3内容1一阶环节的频率特性和影响参数；2二阶环节的频率特性海洋学参数；3高阶系统的频率特性目的掌握频率特性的测试方法，理解谐振频率、频宽等基本概念

3.实验三机电控制系统的校正学时3内容1控制系统的反馈校正；2控制系统的串联校正目的掌握改善机电控制系统性能的基本方法和工程实现

4.针对各章重点和难点内容的课堂演示及讨论学时7

六、课外学时分配章内容参考学时1绪论22拉普拉斯变换的数学方法23系统的数学模型24控制系统的时域分析45系统的频率特性46系统的稳定性47控制系统的校正与设计2

七、考核方式闭卷；闭卷考试成绩占70%,平时作业占15%,实验成绩占15%o

八、本课程各教学环节对人才培养目标的贡献度见下表知识能教学环节课后环节力素质要求综合大授课实验上机讨论作业自学其他作业K1OK2K3K4A1A2O O OA3A4A5O O OA6知识能教学环节课后环节力素质要求综合大授课实验上机讨论作业自学其他作业A7A8C1C2OOOC3OOOC4C5C6注

1、各专业课程贡献度表根据本专业知识、能力、素质培养要求填写基础课程贡献度根据学校知识、能力、素质培养要求填写

2、贡献度显著表示为◎,贡献度一般表示为o大纲制定者李天石大纲审核者。