《控制工程基礎(chǔ) (2)》課程教學(xué)大綱

《控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱課程代碼：ABJD0438課程中文名稱:控制工程基礎(chǔ)課程英文名稱：FundamentalsofEngineeringControl課程性質(zhì)：必修課程學(xué)分?jǐn)?shù)：2.5學(xué)分課程學(xué)時(shí)數(shù)：40學(xué)時(shí)授課對(duì)象：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)本課程的前導(dǎo)課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電工電子技術(shù)一、課程簡(jiǎn)介控制工程基礎(chǔ)是研究各類控制系統(tǒng)共性的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)科學(xué)，具有科學(xué)方法論的鮮明特點(diǎn)，研究的問(wèn)題帶有普遍性，對(duì)工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義，該課程的開(kāi)設(shè)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用控制原理的基本方法，提高分析和解決各種工程問(wèn)題的能力奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。控制工程基礎(chǔ)在為學(xué)生構(gòu)筑合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)方面，在大學(xué)教育中起著重要的作用。《控制工程基礎(chǔ)》是控制學(xué)科的基礎(chǔ)理論，是一門(mén)理論性較強(qiáng)的工程科學(xué)，本課程的主要目的是研究與討論控制系統(tǒng)的一般規(guī)律，從而設(shè)計(jì)出合理的自動(dòng)控制系統(tǒng)，滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和各種工程上的需要。學(xué)生通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握古典控制理論的基本原理，為具備建立實(shí)際系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并分析其各項(xiàng)性能指標(biāo)的能力，為將來(lái)學(xué)習(xí)掌握高科技奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。二、教學(xué)基本內(nèi)容和要求各章內(nèi)容的學(xué)習(xí)目的、重點(diǎn)、難度、1.自動(dòng)控制系統(tǒng)的概述目的：要求學(xué)生了解控制系統(tǒng)的概念、發(fā)展、組成及要求重點(diǎn)：自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及反饋的概念2.控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述方法目的：要求學(xué)生學(xué)會(huì)分析實(shí)際的系統(tǒng)并能建立數(shù)學(xué)模型，掌握拉氏變換和反變換的方法，掌握傳遞函數(shù)的概念，能用簡(jiǎn)化方塊圖和梅遜公式求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。重點(diǎn)：建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及微分方程、拉氏變換及拉氏反變換、典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)、系統(tǒng)方塊圖及其簡(jiǎn)化、梅遜公式難點(diǎn)：拉氏變換及拉氏反變換、梅遜公式3.時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)分析目的：要求學(xué)生了解時(shí)域響應(yīng)和典型輸入信號(hào)的概念，掌握一階、二階系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程，掌握時(shí)域性能指標(biāo)的分析方法。重點(diǎn)：一階、二階系統(tǒng)瞬態(tài)過(guò)程及性能指標(biāo)的求法難點(diǎn)：二階系統(tǒng)瞬態(tài)過(guò)程、干擾引起的誤差4.控制系統(tǒng)的頻率特性目的：要求學(xué)生掌握頻率特性的概念，學(xué)會(huì)求幅頻特性和相頻特性，掌握極坐標(biāo)圖、對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖的繪制方法，并能由頻率特性曲線求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。重點(diǎn)：極坐標(biāo)圖、對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖的繪制難點(diǎn)：控制系統(tǒng)的閉環(huán)頻響5.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析目的：要求學(xué)生掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念；系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件；代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)；乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)；應(yīng)用乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)分析延時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；由伯德圖判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。重點(diǎn)：代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)、乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)、由伯德圖判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。難點(diǎn)：乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)6.控制系統(tǒng)的誤差分析與計(jì)算目的：要求學(xué)生掌握穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念、輸入和干擾引起的穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算方法，了解減小系統(tǒng)誤差的途徑及動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)的計(jì)算方法。重點(diǎn)：靜態(tài)誤差的計(jì)算方法難點(diǎn)：干擾引起的穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算方法7控制系統(tǒng)的綜合與校正目的：要求學(xué)生掌握系統(tǒng)的校正的概念以及幾種校正方法。重點(diǎn)：超前、滯后及超前滯后校正。難點(diǎn)：反饋校正三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及基本要求實(shí)驗(yàn)一控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：畫(huà)出比例、慣性、積分的電子模擬電路圖。觀察并記錄這些典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)波形。實(shí)驗(yàn)要求：1、畫(huà)出四種典型環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)電路圖，并注明參數(shù)。2、測(cè)量并記錄各種典型環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)，并注明時(shí)間坐標(biāo)軸。3、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫(xiě)出心得體會(huì)。實(shí)驗(yàn)二二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：記錄等幅振蕩、衰減振蕩及無(wú)振蕩時(shí)的W值，算出K值；在示波器上觀察不同K值下的瞬態(tài)響應(yīng)曲線；并由圖記下相應(yīng)的σp、tp和ts的值。實(shí)驗(yàn)要求：畫(huà)出二階系統(tǒng)在等幅振蕩、衰減振蕩及無(wú)振蕩時(shí)的3條瞬態(tài)響應(yīng)曲線，并注明時(shí)間坐標(biāo)軸。實(shí)驗(yàn)三系統(tǒng)頻率特性的測(cè)試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：觀察RC電路和CR電路的李沙育圖形，從示波器上記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)要求：求出RC和CR網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)，并求出它們的相頻特性。將計(jì)算出的相頻特性和實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果進(jìn)行比較。四、教學(xué)方法與手段控制工程基礎(chǔ)課程的教學(xué)堅(jiān)持以“學(xué)生為中心”的原則，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，以“案例”教學(xué)來(lái)驅(qū)動(dòng)、啟發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。教學(xué)方法與手段要服從于教學(xué)內(nèi)容，要著眼于人才培養(yǎng)。五、教學(xué)學(xué)時(shí)分配章節(jié)與內(nèi)容課時(shí)作業(yè)量備注自動(dòng)控制系統(tǒng)的概述2控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述方法83時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)分析83控制系統(tǒng)的頻率特性63控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析42控制系統(tǒng)的誤差分析與計(jì)算42控制系統(tǒng)的綜合與校正22合計(jì)3415六、考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)1、考核方法：考查2、成績(jī)?cè)u(píng)定：分為優(yōu)、良、中、及格、不及格五個(gè)等級(jí)，主要依據(jù)考勤，課堂作業(yè)，課后作業(yè)，實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定。七、教學(xué)參考資源1、參考書(shū)目：（1）董景新主編《控制工程基礎(chǔ)》（