1、機(jī)械控制工程基礎(chǔ)教學(xué)大綱課程名稱：機(jī)械控制工程基礎(chǔ)英文名稱：Mechanical control Engineering課程編號(hào)：0811000215課程性質(zhì)：必修學(xué)分 / 學(xué)時(shí)： 2.5/40 。其中，講授34 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)6 學(xué)時(shí)，上機(jī)0 學(xué)時(shí)，實(shí)訓(xùn)0 學(xué)時(shí)。課程負(fù)責(zé)人：唐宏賓先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電工與電子技術(shù)、理論力學(xué)一、課程目標(biāo)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)主要介紹經(jīng)典控制理論的基本概念、基本原理、基本分析方法、工程設(shè)計(jì)方法及控制理論在機(jī)械工程中的應(yīng)用。本課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論知識(shí)，也為從事相關(guān)專業(yè)技術(shù)工作、科學(xué)研究工作及管理工作提供重要的理論基礎(chǔ)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)

2、，達(dá)到以下教學(xué)目標(biāo)：1. 工程知識(shí)1.1 掌握必要的機(jī)械控制工程理論知識(shí)。1.2 能夠應(yīng)用械控制工程理論知識(shí)解決復(fù)雜工程技術(shù)問(wèn)題。2. 問(wèn)題分析能夠理解并恰當(dāng)表述機(jī)械控制工程實(shí)際問(wèn)題。2.12.1 能夠找到合適的解決機(jī)械控制工程實(shí)際問(wèn)題的程序與方法。2.2 在一定的限制條件下能夠合理解決機(jī)械控制工程實(shí)際問(wèn)題。3. 設(shè)計(jì) / 開(kāi)發(fā)解決方案能夠運(yùn)用機(jī)械控制工程理論知識(shí)進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)劃與設(shè)計(jì)并體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。4. 研究能夠采用機(jī)械控制工程理論知識(shí)進(jìn)行研究并合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。5. 使用現(xiàn)代工具能夠有效使用MATLAB件對(duì)機(jī)械控制工程實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行模擬、分析與預(yù)測(cè)。二、課程內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配如表1所示。三、教學(xué)方法

3、課程教學(xué)以課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課外作業(yè)、綜合討論、網(wǎng)絡(luò)課程等共同實(shí)施。本課程將以“機(jī)械控制系統(tǒng)建模及性能分析”為主線，主要介紹機(jī)械控制系統(tǒng)建模及性能分析的相關(guān)知識(shí)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用機(jī)械控制工程理論知識(shí)并使用現(xiàn)代工具軟件分析、研究、解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。表 1 機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課程內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配知識(shí)單元知識(shí)點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)教學(xué)目標(biāo)廳P描述廳P描述1緒論1自動(dòng)控制的基本概念2012控制系統(tǒng)的工作原理和基本組成3控制系統(tǒng)的性能要求4控制理論的分類2控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1數(shù)學(xué)模型的概念及建立控制系統(tǒng)微分方程的基本方法821、2、4、52拉普拉斯變換、反變換及定理3傳遞函數(shù)的概念及求取方法4典型劃、節(jié)

4、及其傳遞函數(shù)5控制系統(tǒng)方塊圖的繪制方法及其等效變換6梅遜公式求取傳遞函數(shù)的方法7實(shí)驗(yàn)1:控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3控制系統(tǒng)1一階系統(tǒng)時(shí)域分析511、2、知識(shí)單元知識(shí)點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)教學(xué)目標(biāo)4、5廳P描述廳P描述的時(shí)域分析2二階系統(tǒng)時(shí)域分析3時(shí)域性能指標(biāo)及求取4實(shí)驗(yàn)2:控制系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)分析4控制系統(tǒng)的頻率特性分析1頻率特性的概念和物理意義711、2、4、52頻率特性的求取方法3典型環(huán)節(jié)的頻率特性圖4系統(tǒng)開(kāi)環(huán)余氏圖的回法5系統(tǒng)開(kāi)環(huán)波德圖的回法6實(shí)驗(yàn)3:控制系統(tǒng)的頻率特性分析5控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析1控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念和物理意義701、2、42控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的充要條件3勞斯穩(wěn)定判據(jù)4奈氏穩(wěn)定判據(jù)5波德

5、穩(wěn)定判據(jù)知識(shí)單元知識(shí)點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)教學(xué)目標(biāo)廳P描述廳P描述6穩(wěn)定性裕量6控制系統(tǒng)的誤差分析1控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的概念201、2、42穩(wěn)態(tài)誤差的求取方法3減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的方法7控制系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)1時(shí)域性能指標(biāo)與頻域性能指標(biāo)的關(guān)系322、3、4、52校正的概念及常用校正方式的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)3PID控制4校正設(shè)計(jì)的頻率響應(yīng)分析法5實(shí)驗(yàn)4:控制系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)11總計(jì)346本課程采用國(guó)家“十二五”規(guī)劃教材，結(jié)合學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)，因材施教。本課程的課堂 教學(xué)將充分利用數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)制作豐富多彩的教學(xué)課件和輔導(dǎo)材料，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積 極性，提高教學(xué)效率。本課程課堂教學(xué)流程如圖1所示1 機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課堂教學(xué)流

6、程本課程安排5 次課外作業(yè)：1. 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2. 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析3. 控制系統(tǒng)的頻率特性分析4. 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析5. 控制系統(tǒng)的誤差分析四、考核內(nèi)容及考核方式1. 考核內(nèi)容(1) 機(jī)械控制工程理論基本概念的理解和掌握。如反饋、快速性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、傳遞函數(shù)、頻率特性、校正設(shè)計(jì)等。(2) 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型(微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性)的建立方法。(3) 求取復(fù)雜控制系統(tǒng)方塊圖傳遞函數(shù)的方法。(4) 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析方法及時(shí)域性能指標(biāo)的求取。(5) 控制系統(tǒng)的頻域分析方法及開(kāi)環(huán)奈氏圖、波德圖的畫(huà)法。(6) 應(yīng)用勞斯判據(jù)、奈氏判據(jù)、波德判據(jù)判斷控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(7) 控制系

7、統(tǒng)穩(wěn)誤差的計(jì)算。(8) 常用的校正設(shè)計(jì)方法。2. 考核方式期末考試+平時(shí)成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)。其中：期末考試占總成績(jī)80%，采用閉卷考試；平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)10%，根據(jù)出勤、作業(yè)、質(zhì)疑、課堂討論等情況評(píng)定；實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)10%，根據(jù)實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等進(jìn)行評(píng)定。五、教材與主要參考書(shū)1. 推薦教材1 王顯正控制理論基礎(chǔ)( 第二版 ) M 北京：科學(xué)出版社，20082 韓柳機(jī)械控制工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程M 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，20102. 主要參考書(shū)1 楊叔子機(jī)械工程控制基礎(chǔ)M 華中科技大學(xué)出版社，20072 王益群 . 控制工程基礎(chǔ)M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20083 王仲民機(jī)械工程控

8、制基礎(chǔ)M 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010六、 附課程教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求關(guān)系表如表 2 所示。表 2 機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課程教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求關(guān)系表序號(hào)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)工程知識(shí)：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決復(fù)雜工程問(wèn)題1.1掌握必要的數(shù)學(xué)與自然科學(xué)知識(shí)11.2掌握必要的工程基礎(chǔ)與專業(yè)知識(shí)H1.3能夠應(yīng)用上述知識(shí)去解決機(jī)械工程復(fù)雜工程技術(shù)問(wèn)題M問(wèn)題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然2.1能夠理解并恰當(dāng)表述工程實(shí)際問(wèn)題H2科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理,識(shí)別、表達(dá)、并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問(wèn)題，以獲得肩效結(jié)論2.2能夠找到合適的解決問(wèn)題的程序與方法M2.3在f的限制條件下能夠合理解決問(wèn)

9、題L3設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案：能夠設(shè)計(jì)針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案,3.1能夠運(yùn)用機(jī)械制造等基本原理進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)并體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在3.2能夠運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)等基本理論與方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)并體現(xiàn)序號(hào)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素創(chuàng)新意識(shí)3.3能夠運(yùn)用液壓、自動(dòng)控制等理論進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)劃與設(shè)計(jì)并體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)H3.4能在設(shè)計(jì)中考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素的影響4研究：能夠基于科學(xué)原理井米用 科學(xué)方法對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行 研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解 釋數(shù)據(jù)、并通過(guò)信息綜

10、合得到合 理肩效的結(jié)論4.1能夠合理采用科學(xué)方法進(jìn)行研究并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案M4.2具備采集啟效數(shù)據(jù)的能力5使用現(xiàn)代工具：能夠針對(duì)復(fù)雜工 程問(wèn)題，開(kāi)發(fā)、選擇與使用恰當(dāng) 的技術(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對(duì)復(fù)雜工程 問(wèn)題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解5.1在工程技術(shù)問(wèn)題中，能夠有效地運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息資源及工程工具H5.2在解決工程實(shí)際問(wèn)題中，能夠選擇合適的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具序號(hào)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)其局限性5.3能夠正確運(yùn)用工具與資源對(duì)機(jī)械工程復(fù)雜技術(shù)工程問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)與模擬M6工程與社會(huì)：能夠基于工程相關(guān) 背景知識(shí)進(jìn)行合理分析，評(píng)價(jià)專 業(yè)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問(wèn)題解 決方案對(duì)社會(huì)、健康、

11、安全、法 律以及文化的影響，并理解應(yīng)承 擔(dān)的責(zé)任6.1熟悉本專業(yè)相關(guān)的法律法規(guī)與安全管理技術(shù)6.2能夠?qū)C(jī)械工程實(shí)踐與復(fù)雜工程技術(shù)問(wèn)題解決方案的影響進(jìn)行多維評(píng)價(jià)7環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評(píng)價(jià)針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的專業(yè)工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)友展的影響7.1熟悉本專業(yè)相關(guān)的環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的方針政策7.2能從可持續(xù)發(fā)展的角度對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)8職業(yè)規(guī)范：具有人文社會(huì)科學(xué)素 養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感，能夠在工程實(shí) 踐中理解并遵守工程職業(yè)道德 和規(guī)范，履行責(zé)任8.1 了解人文社會(huì)科學(xué)基本知識(shí)，具備f的工程美學(xué)素養(yǎng)8.2 了解職業(yè)規(guī)范，具備正確的社會(huì)責(zé)任感匕工程職業(yè)倫理價(jià)值觀序號(hào)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)9個(gè)人和團(tuán)隊(duì)：能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色9.1能夠在團(tuán)隊(duì)中正確發(fā)揮個(gè)人作用9.2能夠與團(tuán)隊(duì)成員保持協(xié)調(diào)與合作10溝通：能夠就復(fù)雜工程問(wèn)題與業(yè) 界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行啟效溝 通和交流，包括撰寫(xiě)se告和設(shè)計(jì) 文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回 應(yīng)指令。并具備f的國(guó)際視 野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝 通和交流10.1具肩較強(qiáng)的口頭表達(dá)與溝通交流能力10.2能撰寫(xiě)應(yīng)用文和科技論文10.3 了解國(guó)外歷史文化，具備f的跨文化交流能力11項(xiàng)目管理：理解并掌握工程管理 原理與經(jīng)濟(jì)決策方法，并能在多 學(xué)科環(huán)境中應(yīng)用11.1在處