教学大纲范例2016

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《控制工程基础》教学大纲

课程类别:学科基础教育课程 课程名称:控制工程基础

开课单位:机电工程学院 课程编号:02011506

总 学 时:40 学 分:2.5

适用专业:能源与动力工程专业

先修课程:高等数学、线性代数,复变函数、大学物理

一、课程在教学计划中的地位、作用

《控制工程基础》是以控制理论为基础,主要是以机械工程系统为研究对象的广义系统动力学;同时,它又是一种方法论。学习本课程的目的在于使学生能以动力学的观点而不是静力学的观点去看待一个机械工程系统。特别重要的是,培养学生从整体而不是分离的角度,从整个系统中信息之传递,转换和反馈等角度来分析系统的“动态行为”。具体的讲,应能结合过程实际,应用控制理论中的基础本方法来分析,研究和解决其中的问题。这有两大方面:(1)对生产过程中存在的问题能够以控制论的观点和思想方法进行科学分析,以找出问题的本质和有效的解决方法;(2)如何控制一个机械系统,使之按预定的规律运动,以达到预定的技术经济指标,为实现最佳控制打下基础。

二、课程内容、基本要求

第一章 绪论

1、 掌握机械控制工程基础的基本含义、研究对象和任务

2、 掌握系统、信息传递、反馈、反馈控制的基本概念

3、 了解本课程的特点

第二章 系统的数学模型

1、 掌握建立机械工程系统微分方程,熟练线性与非线性,定常与时变等不同系统之主要区别

2、 掌握拉氏变换的基本特征和拉氏变换的基本方法

3、 掌握典型时间函数拉氏变化的结果

4、 掌握传递函数的数学物理意义

5、 熟练掌握方框图的简化方法,传递函数的处理方法及方框图与传递函数的相互关系

第三章 系统的时间响应分析

1、 掌握时间响应的概念以及常用的几种典型输入信号

2、掌握一阶单位阶跃响应、一阶单位斜波响应和一阶单位脉冲响应的瞬态响应分析以及响应之间的关系

3、掌握二阶系统的单位脉冲和单位阶跃响应的瞬态响应分析以及响应之间的关系

4、掌握瞬态响应的性能指标:上升时间、调节时间、峰值时间和超调量与二阶系统之间的关系5、熟练掌握稳态误差的分析计算

第四章 系统的频率特性分析

1、 掌握频率响应、频率特性的概念,理解频率特性的物理意义和数学本质 2、掌握频率特性的图解方法:Nyquist图和Bode图

3、掌握典型环节的频率特性

4、熟练掌握系统福相曲线和对数频率特性曲线的绘制方法

5、了解最小相位系统的定义及特点,了解频域性能指标和时域性能指标之间的关系

第五章 系统的稳定性

1、理解稳定性的基本概念,掌握稳定行的充要条件和必要条件

2、掌握劳斯稳定性判据

3、熟练掌握奈奎斯特稳定判据和伯德判据的判断方法及应用

4、掌握系统的相对稳定性——相位裕量和幅值裕量的应用

第六章 系统的性能指标与校正

1、了解系统的性能指标

2、掌握串联校正与并联校正方法及采用这些方法的优点

3、了解反馈和顺馈校正

第七章 计算机控制系统

1、计算机控制系统概述

2、线性离散系统的数学模型

3、线性离散系统的分析方法

4、计算机控制系统的模拟化设计方法

三、实验

实验一 Matlab仿真实验

1、学会用Matlab建立系统的数学模型

2、学会用Matlab进行系统的时域、频域分析

四、学时分配

章节名称 讲授(学时) 实验(学时) 小记

第一章 绪论 2 0 2

第二章 系统的数学模型 8 0 8

第三章 系统的时间响应分析 6 0 6

第四章 系统的频率特性分析 8 0 8

第五章 系统的稳定性 6 6

第六章 系统的性能指标与校正 4 4

第七章 计算机控制系统 4 4

Matlab仿真实验 0 2 2

合计 38 2 40

五、主要参考书

《控制工程基础》董景新、《机械工程控制基础》杨叔子

六、考核要求与方式(包括作业、测验、考试等及其所占比例)

考试