《控制工程基础》课程教学大纲
课程名称：控制工程基础
英文名称：Control Engineering Fundamental
课程编码：51510502
学时/学分：42/6
课程性质：必修课
适用专业：机械类各专业
先修课程：高等数学，理论力学，电工与电子技术，复变函数与积分变换（可选）
一、课程的目的与任务
《机械工程控制基础》是机械设计制造及其自动化专业的机械电子工程及相近专业方向的一门技术基础课。
本课程是在高等数学和工程数学（复变函数与积分变换）的知识基础上，结合力学、电学等相关知识，介绍机械工程类专业的重要理论基础之一——工程控制论。这门学科既是一门广义的系统动力学，又是一种合乎唯物辩证法的思想论和方法论，对启迪与发展人们的思维与智力有很大的作用。
本课程的基本任务是将自动控制理论应用于机械工程实际，基本要求是在阐明机械工程控制论的基本概念、基本知识与基本方法的基础上，使学生学会建立和变换系统的数学模型，掌握控制系统的时间响应分析和频率特性分析方法，并在此基础上具备讨论控制系统的稳定性，以及系统分析和校正、系统辨识等问题的能力。使学生以辩证方法冲破形而上学的思想方法，推动这一领域的生产与学科向前发展。
在学习本课程之前，学生应当从先修课程中获得动力学分析、电路分析的能力，了解微分方程求解知识和复变函数的概念，初步掌握积分变换及其逆变换的基本方法。
学习本课程之后，学生还应当注意结合其它机械工程学的知识，将控制理论应用到工程实践中去。
二、教学内容及基本要求
绪论
教学目的和要求：本章首先阐述了机械工程控制基础这门课程的重要意义，然后介绍控制工程的基本思想、基本概念、控制系统的分类和基本要求，使学生了解机械工程控制论的研究对象与任务和系统、模型等知识，深刻理解反馈和反馈控制，接下来对控制理论的发展进行简单介绍。
教学重点和难点：1．系统的概述、工作原理和一般构成
辽宁科技学院教案
课程名称： 控制工程基础
****： **
开课系部： 机械学院
开课教研室： 机制
开课学期： 2012～2013学年度 第1学期
辽宁科技学院教案（参考样式）
课题名称 第一章 绪论
课次 第（1）次课 课时 2
课型 理论（√）；实验（）；实习（）；、实务（）；习题课（）；讨论（）；其他（）
教学目标 了解机械工程的发展与控制理论的应用；理解机械工程自动控制系统的基本组成及工作原理；掌握机械自动控制系统的类型及对自动控制系统的基本要求。
重点、难点及解决方法 重点：机械自动控制系统的类型及对自动控制系统的基本要求
难点：无
解决方法：通过具体讲解相关例子使同学们明白有关自控系统的基础知识
教学基本内容与教学设计 本节主要内容：
一、组织教学，包括自我介绍及学生考勤(5分钟)
二、机械工程控制论的研究对象与任务(20分钟)
三、控制理论的发展与应用(20分钟)
四、自动控制系统的基本组成及工作原理 (20分钟)
1．机械工程自动控制系统的基本组成
2．机械工程自动控制系统的工作原理
五、自动控制系统的分类及对控制系统的基本要求(20分钟)
1．自动控制系统的类型
2．自动控制系统的基本要求
六、本节教学内容小节及思考题的布置（5分钟）
教学方法 讲授法
教学手段 无
课外学习安排 思考题、预习、辅导答疑
参考资料 《控制工程基础》 王积伟主编；《机械控制工程基础》董玉红主编；
学习效果评测
课外学习
指导安排
教学后记
辽宁科技学院讲稿（参考样式） 教学内容 备 注
一、机械工程控制论的研究对象与任务
机械工程控制论研究机械工程中广义系统的动力学问题。
1、 系统(广义系统):按一定的规律联系在一起的元素的集合。
2、 动力学问题: 系统在外界作用（输入或激励、包括外加控制与外界干扰）下，从一定初始状态出发，经历由其内部的固有特性（由系统的结构与参数所决定）所决定的动态历程（输出或响应）。这一过程中，系统及其输入、输出三者之间的动态关系即为系统的动力学问题。
《控制工程基础》教学大纲
课程类别：专业教育课程 课程名称：控制工程基础
开课单位：机械工程学院 课程编号：B03020302
总学时：40 学 分： 2.5
适用专业：机械电子工程
先修课程：高等数学、线性代数、大学物理、电工技术、电子技术基础
一、课程在教学计划中地位和作用
控制工程基础是机械电子工程专业的一门专业基础课程，也是后续专业课程的基础。 该课程主要是运用控制论的基本原理及基本思想方法，分析研究机械和机电工程中有关信息的传递、反
馈及控制，研究机械和机电系统的动态特性，培养学生以动态的观点去看待机械系统。要求学生掌握系
统时频域建模及性能分析的相关知识，掌握系统稳定判定的方法，熟悉系统校正的方法。培养学生具有
初步设计、分析和校正系统的能力，培养学生应用控制工程基础理论知识并使用MATLAB软件分析、研
究、解决复杂工程问题的能力。为学生从事相关专业技术工作和科学研究工作提供必要的理论知识支撑。
二、课程目标 1.通过本课程的学习，培养学生能利用控制系统的基本原理表述与解决工程问题，建立学生能在创
建系统数学模型的基础上，对系统的性能进行分析、研究的能力；（支撑毕业要求1、2、4）
2.能利用系统频率特性的基本知识，对系统进行辨识，培养学生掌握解决工程问题的程序与方法；（支
撑毕业要求1、2）
3.能够利用系统稳定的条件判断系统系统是否稳定，并能对不稳定的系统进行校正，培养学生能用理
论知识进行工程问题规划与设计，适时体现创新意识；（支撑毕业要求1、2、3）
4.能够有效利用MATLAB软件对控制工程实际问题进行模拟、分析与预测。（支撑毕业要求5）
三、课程内容及基本要求
第一章绪论（2学时）
1． 熟悉控制系统得基本工作原理；
2．了解控制系统的分类，熟练掌握控制系统的反馈工作原理及反馈控制系统基本构成；
3．了解控制理论的研究对象及方法；
4． 理解控制系统的最基本要求。 第二章 拉普拉氏变换（2学时） 1．了解拉氏变换与拉氏反变换的定义；
第一篇 控制工程基础
第一章 机械系统控制工程的一般概念
1948年，维纳的《控制论》的出版，标志着控制理论作为一门学科正式诞生。二战后，控制理论在化工、电力、冶金等部门得到了广泛的应用，解决了压力、温度、流量、化学成分的各种控制问题、形成了以反馈为中心的经典控制理论体系，其主要研究基于单输入－单输出的定常系统。
上个世纪50年代末，随着计算机技术的发展，控制理论发展到了一个新的阶段、即出现了现代控制理论。控制对象发展为导弹制导、航天、航海、航空等领域中的多输入-多输出系统。这些系统可以是定常的或时变的、离散的或连续的、确定的或随机的。八十年代佾以来，控制理论正向大系统理论和智能控制理论等方面深入发展。
本课程主要讲述经典控制理论的基本概念、基本理论和方法。研究对象限于线性定常系统。
§1-1自动控制理论及系统的基本概念
一、实例
首先，根据实例向同学们介绍自动控制理论及系统的基本概念。
实例1.（图1-1）
上例的控制过程为：
（1）根据图纸设定x方向加工尺寸；
（2）把此数据输入机床控制器中；在控制器中把工作台行程换算成当量脉冲，即总脉冲数/脉冲当量；
（3）按计算所得脉冲数（电压信号）输给步进电机； （4）步进电机输出转角通过减速齿轮传给丝杠；
（5）丝杠输出，通过螺母传给工作台，工作台输出直线运动；
上述过程可以用框图表示如下:
实例2
（图1-3）（图见教材）
控制过程：
（1）指令电位器W1的滑动触点确定给工作台的位置指令，即输入指令，输出电压；
（2）当最初给出位置指令时；在工作台改变位置之前的瞬间，则电桥输出为偏差电压；
（3）经放大器放大后，放大器输出电压；
（4）输入到直流伺服电机，输出；
（5）经齿轮减速器，传给丝杠，丝杠输出转角；
（6）丝杠通过螺母收运动传给工作台，工作台输出直线运动；
