机械工程测试与控制技术 教学大纲

教学大纲

1、课程体系

传感器原理理论教学测控系统的数学描述专题讲座机电设备智能监测与诊断高速精密运动控制技术数字家园中的测控技术热点专题：如宇航、NMD测控系统基本理论测控技术基础信号与系统分析基础测控系统性能分析测控系统时域分析测控系统根轨迹分析测控系统频域分析不失真测试原理信号调理与信号处理非线性控制系统简介专题研讨学习方法交流测控前沿技术研讨实验方法交流科技创新技法交流实践教学典型环节实验系统动态特性实验传感器特性实验常见物理量检测实验测控系统设计与校正实验自主研究实验测控系统的静态模型测控系统的动态模型测控系统的模型建立测控系统设计测控系统实例测控系统设计与校正常见物理量检测

图1 机械工程测试与控制技术教学体系

2、课程结构

为便于组织教学，建立了旨在全面提高机械类学生测控技术基本素养与创新意识、增强学生测控系统设计能力的理论教学、实践教学、科学研究三元一体教学体系，在实际讲授过程中，结合课程组积累的解决工程实际问题的经验，逐渐形成了由基本概念、分析方法、工程应用和案例设计等多种形式组成的授课体系，如图2所示，人才培养效果显著，学生表现出很强的机电系统实现能力。

知识点测控系统基础微分方程传递函数方框图傅里叶变换测控系统设计与校正常见物理量测量时域分析拉氏变换信号分析与处理根轨迹分析频域分析科研创新概念方法应用设计课堂授课工程实例实验教学讲座与研讨

图2 课程知识点体系图

3、教学大纲

机械工程测试与控制技术I教学大纲

课程代码 0206301

课程名称 机械工程测试与控制技术 I

Measurement and control technology for Mechanical Engineering I

学分/学时 3学分 / 48学时

开课学期 三（1）（2）

适用专业 机械工程及自动化

先修课程 高等数学、大学物理、理论力学、电工电子

后续课程 无

开课单位 机械工程学院

教材及参考书 1) Richard C. Dorf, Robert H. Bishop. Modern Control Systems Richard C. Dorf, Robert H.

Bishop, 北京：科学出版社，培生教育出版集团，2002.3

课程性质 机械工程测试与控制技术I是机械工程及自动化专业的一门重要技术基础课，是机械类专业必修主干课程。

课程简介 测控技术是人类认识和改造客观世界的重要手段，是科学研究的基础方法，现代社会的发展和科技的进步无一不与测控技术的广泛应用相关联。课程旨在通过测控技术的学习，培养学生掌握测控技术的基本知识和技能，掌握测控系统分析和设计的基本理论和方法，从理论上对其动态性能和稳态精度进行定性分析和定量计算，为学生进一步学习、研究和处理机械工程技术问题打下基础。

考核方式 1) 每周作业 10%

2) 期中考试 20%

3) 期末考试 70%

计算机使用 采用Matlab进行系统建模与分析

课程能力培养

（相对专业能力以方括号表示） 1) 掌握机械测控系统的基本知识，了解机械测控系统发展过程和前沿技术，培养学生发现问题、解决问题的基本能力。[②③]

2) 掌握机械测控系统建模的基本理论和方法，具备系统建模的能力。[④⑤]

3) 掌握机械测控系统性能分析和系统设计的基本方法，具备一般机械测控系统的初步设计能力，培养学生的实践能力。[④⑤⑥]

专业培养能力 ②具有从事机械工程所需的相关数学、自然科学与机械工程知识以及经济管理知识。

③掌握扎实的工程基础知识和机械工程专业的基本理论知识，了解机械工程的前沿发展现

状和趋势。

④具有综合运用所学科学理论和技术手段设计机械系统、部件和过程的能力。

⑤具有对于机械工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力。

⑥掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法

教学内容与

学时分配 根据工科类专业人才对现代机械系统综合设计与研究能力的要求以及现代测控技术发展趋势，依据工业系统信息流的传递过程授课，教学内容包含控制系统基本理论、控制系统数学描述、控制系统性能分析、控制系统设计四大部分，并按照：基本概念、分析方法、工程应用体系组织教学。理论教学课时48学时，其中：

1、控制系统的基本原理（3学时/课内）

2、数学模型（10学时/课内）

3、反馈控制系统的特点与性能（9学时/课内）

4、线性系统反馈的稳定性与频率响应方法（10学时/课内）

5、频率稳定性（9学时/课内）

6、反馈控制系统的设计（7学时/课内）

教学方法 课程教学以课堂教学、课外作业、网络以及授课教师的科研项目于积累等共同实施。

本课程以信息流为主线，重点讲授控制系统的基本概念、建模、时域与频域分析、控制系统设计等。通过授课与讨论、实验与课程设计等重点培养学生的控制系统分析能力、设计能力和创新能力，培养学生的工程实践能力。

本课程的教学将充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。本课程注重教与学过程，采用每周作业、考虑等多种形式综合考核。

制定人及时间 许飞云 胡建中，2011年5月21日

机械工程测试与控制技术II教学大纲

课程代码 0206301

课程名称 机械工程测试与控制技术 II

Measurement and control technology for Mechanical Engineering II

学分/学时 2学分 / 32学时

开课学期 三（3）

适用专业 机械工程及自动化

先修课程 高等数学、大学物理、理论力学、电工电子、机械工程测试与控制技术I

后续课程 无

开课单位 机械工程学院

教材及参考书 1) 贾民平等. 测试技术（第2版）. 高等教育出版社，2009.5

2) Thomas G. Beckwith, Roy D. Marangoini, John H. Lienhard, V. Mechanical Measurements.

Prentice Hall，1993

课程性质 机械工程测试与控制技术II是机械工程及自动化专业的一门重要技术基础课，是机械类专业必修主干课程。

课程简介 测试是人类认识客观世界的手段，是科学研究的基础方法。在工程技术领域中，工程研究、产品开发、生产监督、质量控制和性能试验等都离不开测试技术。本课程讲解机械工程动态测试中常用的传感器、信号调理电路及记录仪器的工作原理，测量装置基本特性的评价方法，测试信号的分析与处理，以及常见物理量的测量方法。

课程语言 演示文稿、讲解、作业、试卷均采用中文，术语采用中英文对照

考核方式 1) 每周作业 10%

2) 期中考试 20%

3) 6页纸（A4，5号字，1.25倍行距）课程设计报告 20%

4) 期末考试 50%

项目设计 针对企业实践设计一检测系统。掌握传感器使用、信号采集，分析问题解决问题能力，并锻炼编程能力。

计算机使用 采用Matlab或C语言仿真信号的采集、相关分析、频谱分析。对给出的动态信号或录制自己讲话语音进行信号进行分析处理，给出分析结果。

课程能力培养

（相对专业能力以方括号表示） 1) 掌握机械测控系统的基本知识，初步理解测试与控制之间的关系，了解机械测控系统发展过程和前沿技术，培养学生发现问题、解决问题的基本能力。[②③]

2) 掌握机械测控系统建模的基本理论和方法，具备系统建模的能力。[④⑤]

3) 掌握机械信号的基本概念和常用测控传感器的一般原理，熟悉信号调理和信号处理的

一般方法，掌握数据采集、信号调理、信号处理的一般流程，具备一般测试系统的分析和设计能力。[②④⑤]

4) 掌握机械测控系统性能分析和系统设计的基本方法，具备一般机械测控系统的初步设计能力，培养学生的实践能力。[④⑤⑥]

专业培养能力 ②具有从事机械工程所需的相关数学、自然科学与机械工程知识以及经济管理知识。

③掌握扎实的工程基础知识和机械工程专业的基本理论知识，了解机械工程的前沿发展现状和趋势。

④具有综合运用所学科学理论和技术手段设计机械系统、部件和过程的能力。

⑤具有对于机械工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力。

⑥掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法

教学内容与

学时分配 根据工科类专业人才对现代机械系统综合设计与研究能力的要求以及现代测控技术发展趋势，依据工业系统信息流的传递过程授课，教学内容包含检测技术基本理论、测试系统性能分析、动态信号分析与处理、常见物理量检测四大部分，并按照：基本概念、分析方法、工程应用体系组织教学。理论教学课时32学时，其中：

1、检测技术概述与信号及其描述（7学时/课内）

2、测试系统的特性（3学时/课内）

3、常用传感器（4学时/课内）

4、信号的调理与记录（7学时/课内）

5、信号的分析与处理（6学时/课内）

6、力、扭矩与振动的测量（5学时/课内）

教学方法 课程教学以课堂教学、课外作业、课程设计、综合讨论、网络以及授课教师的科研项目于积累等共同实施。

本课程以信息流为主线，重点讲授传感器、信号调理与采集、信号分析处理等测试系统的各环节。通过授课与讨论、实验与课程设计等重点培养学生的测试系统设计能力、测试结果分析能力和创新能力，培养学生的工程实践能力。

本课程的教学将充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。本课程注重教与学过程，采用每周作业、课程设计、考虑等多种形式综合考核，采用工程背景强的课程设计来锻炼学生的信号采集与分析能力。

制定人及时间 贾民平 胡建中，2011年4月12日

附：东南大学机械工程及自动化专业 毕业生能力

1) 具有较好的人文社会科学素养、较强的社会责任感和良好的工程职业道德

2) 具有从事机械工程所需的相关数学、自然科学与机械工程知识以及经济管理知识

3) 掌握扎实的工程基础知识和机械工程专业的基本理论知识，了解机械工程的前沿发展现状和趋势

4) 具有综合运用所学科学理论和技术手段设计机械系统、部件和过程的能力

5) 具有对于机械工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力

6) 掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法

7) 了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发的法律、法规，熟悉环境保护和8) 可持续发展等方面的方针、政策和法津、法规，能正确认识工程对于客观世界和社会的影响

9) 具有一定的组织管理能力、较强的表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力

10)具有适应发展的能力以及对终身学习的正确认识和学习能力