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控制工程基礎(chǔ)編碼:ME04027Code:ME04027課程名稱:控制工程基礎(chǔ)CourseTitle:TheBasisofControlEngineering課程類別:學(xué)類核心 Coursecategory:CoreCoursesinGeneralCategory學(xué)分:2 Credit(s):2開課單位:機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院OfferingCollege/School:CollegeofMechanical&VehicleEngineering課程描述:本課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、車輛工程、熱能專業(yè)的專業(yè)核心課程,是一門比較抽象的技術(shù)基礎(chǔ)課。通過該課程的教學(xué)使學(xué)生能夠掌握古典控制理論的基本概念、基本理論和基本分析方法,主要掌握常見系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的時(shí)域分析及頻域分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷等內(nèi)容,了解系統(tǒng)辨識(shí)及系統(tǒng)校正的基本方法,為學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)后續(xù)專業(yè)課程,如計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、機(jī)電傳動(dòng)與控制等打下必不可少的基礎(chǔ),并逐漸培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。通過學(xué)習(xí)本課程,學(xué)生獲得機(jī)械工程相關(guān)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能,鍛煉和提升分析解決復(fù)雜機(jī)械工程實(shí)際問題的能力、自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等多方面的能力。Coursedescription:Thiscourseistherequiredcourseformechanicaldesign,manufacturingandautomation,vehicleengineeringandpowerengineering.It’sanabstracttechnical
basiccourse.Throughthecourseof
learning,studentsareableto
masterthebasicconcepts,
basictheoryof
classical
controltheory
andthebasic
analysismethod.Themain
contentsinclude:building
common
mathematicalmodelofthesystem,timedomainanalysis
andfrequencydomain
analysisofa
secondorderand
two
ordersystemandthesystemstability
judgment
etc.Studentsshouldunderstandthebasic
calibrationmethods
ofsystemidentificationand
systemcorrectiontolaythefoundationofstudyingtherelevantfollow-up
professionalcourses,
suchasthe
basisofcomputer
controltechnology,
electromechanicaltransmissionandcontrol,whichgradually
developstudent’sabilitytoanalyzeandsolvetheproblem.Throughthiscourse,studentscanacquirethebasictheories,thebasicknowledgeandthebasicskillsinmechanicalengineering,fosterandimprovetheirabilitiessuchasanalyzingandsolvingcomplexpracticalengineeringproblemsandindependentlearningandindependentinnovation.課程內(nèi)容(一)課程教學(xué)目標(biāo)通過本課程的教學(xué),使學(xué)生具備以下能力:具有解決復(fù)雜機(jī)械工程問題所需的機(jī)械制造基礎(chǔ)知識(shí)及其應(yīng)用能力(畢業(yè)要求1.3)。在考慮安全與健康、法律法規(guī)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、文化、社會(huì)等制約因素的前提下,能夠針對(duì)復(fù)雜機(jī)械工程問題進(jìn)行分析,提出并確定相應(yīng)解決方案。(畢業(yè)要求3.1)。(二)基本教學(xué)內(nèi)容第一章、緒論教學(xué)目的:通過本章的學(xué)習(xí),要求學(xué)生了解機(jī)械控制工程的研究對(duì)象和任務(wù);掌握控制系統(tǒng)的分類;掌握反饋和反饋控制;了解控制系統(tǒng)的基本要求。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。相應(yīng)畢業(yè)要求:1.3教學(xué)內(nèi)容:1.機(jī)械控制工程的研究對(duì)象和任務(wù);2.控制系統(tǒng)的分類;3.反饋和反饋控制;4.控制系統(tǒng)的基本要求。學(xué)時(shí)分配:課堂教學(xué)1學(xué)時(shí)補(bǔ)充章節(jié)拉普拉斯變換教學(xué)目的:通過本章的學(xué)習(xí),要求學(xué)生掌握拉氏變換的概念;掌握常用函數(shù)的拉氏變換;了解拉氏變換的基本性質(zhì);掌握拉氏反變換;能夠應(yīng)用拉氏變換求解線性微分方程。培養(yǎng)學(xué)生理論分析能力。教學(xué)重點(diǎn):掌握拉氏變換的概念和常用函數(shù)的拉氏變換;掌握拉氏反變換。教學(xué)難點(diǎn):應(yīng)用拉氏變換求解線性微分方程。相應(yīng)畢業(yè)要求:1.3教學(xué)內(nèi)容:1.拉氏變換的概念;2.常用函數(shù)的拉氏變換;3.拉氏變換的基本性質(zhì);4.拉氏反變換;5.應(yīng)用拉氏變換求解線性微分方程。學(xué)時(shí)分配:課堂教學(xué)2學(xué)時(shí)第二章、傳遞函數(shù)教學(xué)目的:通過本章的學(xué)習(xí),要求學(xué)生掌握系統(tǒng)微分方程的建立及非線性方程的線性化;掌握傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)及典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù);了解系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖及其簡(jiǎn)化;掌握相似原理。培養(yǎng)學(xué)生理論分析能力。培養(yǎng)學(xué)生分析連續(xù)控制系統(tǒng)等的初步能力。教學(xué)重點(diǎn):微分方程的建立、典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖及其簡(jiǎn)化。教學(xué)難點(diǎn):系統(tǒng)傳遞函數(shù)的建立和系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖簡(jiǎn)化。相應(yīng)畢業(yè)要求:1.3教學(xué)內(nèi)容:1.系統(tǒng)微分方程的建立及非線性方程的線性化;2.傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)及典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù);3.系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖及其簡(jiǎn)化;4.相似原理。學(xué)時(shí)分配:課堂教學(xué)4學(xué)時(shí)第三章、時(shí)間響應(yīng)分析教學(xué)目的:通過本章的學(xué)習(xí),要求學(xué)生了解系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)及其組成;了解典型輸入信號(hào);掌握一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析;掌握系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)及其與系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系;了解高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析;掌握系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算。培養(yǎng)學(xué)生理論分析能力。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)理論和技術(shù)手段分析和解決機(jī)械控制工程實(shí)際問題的能力。教學(xué)重點(diǎn):一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析;二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析;系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的分析與計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn):系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)及其與系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系。相應(yīng)畢業(yè)要求:3.1教學(xué)內(nèi)容:1.系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)及其組成;2.典型輸入信號(hào);3.一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析;4.二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析;5.系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)及其與系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系;6.高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析;7.系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的分析與計(jì)算。學(xué)時(shí)分配:課堂教學(xué)5學(xué)時(shí)第四章、頻率特性分析教學(xué)目的:通過本章的學(xué)習(xí),要求學(xué)生掌握頻率響應(yīng)和頻率特性的基本概念;掌握頻率特性的求取、兩種表示方法及特點(diǎn);掌握典型環(huán)節(jié)的頻率特性圖和極坐標(biāo)圖(Nyquist圖)的繪制;掌握典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖(Bode圖);掌握開環(huán)系統(tǒng)Bode圖的繪制;理解最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)及其幅頻和相頻特性。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)理論和技術(shù)手段分析和解決機(jī)械控制工程實(shí)際問題的能力。教學(xué)重點(diǎn):頻率響應(yīng)和頻率特性的基本概念;頻率特性的求取、兩種表示方法及特點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn):典型環(huán)節(jié)的頻率特性圖和極坐標(biāo)圖(Nyquist圖)的繪制;典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖(Bode圖);開環(huán)系統(tǒng)Bode圖的繪制。相應(yīng)畢業(yè)要求:3.1教學(xué)內(nèi)容:1.頻率響應(yīng)和頻率特性的基本概念;2.頻率特性的求取、兩種表示方法及特點(diǎn);3.典型環(huán)節(jié)的頻率特性圖和極坐標(biāo)圖(Nyquist圖)的繪制;4.典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖(Bode圖);5.開環(huán)系統(tǒng)Bode圖的繪制;6.最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)及其幅頻和相頻特性。學(xué)時(shí)分配:課堂教學(xué)8學(xué)時(shí),小班討論2學(xué)時(shí)第五章、系統(tǒng)的穩(wěn)定性教學(xué)目的:通過本章的學(xué)習(xí),要求學(xué)生掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念;理解勞斯(Routh)穩(wěn)定判據(jù)和Nyquist穩(wěn)定判據(jù);能夠判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性;理解系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)理論和技術(shù)手段分析和解決機(jī)械控制工程實(shí)際問題的能力。教學(xué)重點(diǎn):系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念和穩(wěn)定判據(jù)。教學(xué)難點(diǎn):Nyquist穩(wěn)定判據(jù);系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。相應(yīng)畢業(yè)要求:3.1教學(xué)內(nèi)容:1.系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念;2.勞斯(Routh)穩(wěn)定判據(jù);3.Nyquist穩(wěn)定判據(jù);4.系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。學(xué)時(shí)分配:課堂教學(xué)5學(xué)時(shí)第六章、系統(tǒng)的性能分析與校正教學(xué)目的:通過本章的學(xué)習(xí),要求學(xué)生了解系統(tǒng)的性能指標(biāo);了解系統(tǒng)的校正。教學(xué)重點(diǎn):系統(tǒng)校正的基本概念。教學(xué)難點(diǎn):系統(tǒng)的校正。相應(yīng)畢業(yè)要求:3.1教學(xué)內(nèi)容:1.系統(tǒng)的性能指標(biāo);2.系統(tǒng)的校正。學(xué)時(shí)分配:課堂教學(xué)1學(xué)時(shí),小班討論2學(xué)時(shí)考核方式本課程考核采用閉卷考試的形式期評(píng)成績(jī)占比:1.平時(shí)成績(jī)一(作業(yè)、考勤、課堂討論)占30%2.平時(shí)成績(jī)二(實(shí)驗(yàn))占20%3.期末考試成績(jī)(閉卷)占50%持續(xù)改進(jìn)方法1、采用先進(jìn)的教學(xué)手段、方法和教
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