材料成型控制工程基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱

材料成型控制工程基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱（ControlEngineeringBasistoShapetheMaterials）一、課程概況課程代碼學(xué) 分：2學(xué) 時：32先修課程：機械制圖A、材料科學(xué)基礎(chǔ)、工程力學(xué)A、機械設(shè)計基礎(chǔ)、互換性與測量技術(shù)、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)適用專業(yè)：材料成型及控制工程建議教材：李振亮.材料成型控制工程基礎(chǔ)教程.冶金工業(yè)出版社，2010.2課程歸口：航空與機械工程學(xué)院/飛行學(xué)院際復(fù)雜問題的能力。1.工藝控制領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。2.成型過程控制相關(guān)知識的了解和掌握。本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)方案中畢業(yè)要求觀測點1-3和5-1，對應(yīng)關(guān)系見下表。畢業(yè)要求觀測點（說明：H-強支撐）課程目標(biāo)目標(biāo)1目標(biāo)2畢業(yè)要求1-3（H）√畢業(yè)要求5-1（H）√三、課程內(nèi)容及要求（一）概述教學(xué)內(nèi)容生產(chǎn)過程自動化的發(fā)展概況。過程控制的要求和任務(wù)。過程控制系統(tǒng)的組成與分類。過程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。材料成型領(lǐng)域自動控制技術(shù)。基本要求了解控制理論與過程控制的區(qū)別。掌握過程控制的定義、組成、分類、特定及動態(tài)性能指標(biāo)。了解自動控制理論與技術(shù)在冶金、軋制生產(chǎn)中的應(yīng)用。來的聰明才智，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和家國情懷。（二）過程控制系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型教學(xué)內(nèi)容古典與現(xiàn)代控制理論研究方法。拉氏變換及反變換。傳遞函數(shù)?；疽笫煜ず驼莆绽献兓头醋儞Q的定義、性質(zhì)和相關(guān)計算。掌握傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)和等效變換。掌握常用的典型環(huán)節(jié)。的聰明才智，培養(yǎng)頑強的學(xué)習(xí)精神、學(xué)生的民族自豪感和家國情懷。（三）PID控制及其調(diào)節(jié)過程教學(xué)內(nèi)容PIDPIDP1DPIDMATLAB基本要求PID了解調(diào)節(jié)規(guī)律對系統(tǒng)動態(tài)過程的影響。PID的思維。（四）控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析教學(xué)內(nèi)容狀態(tài)空間描述。系統(tǒng)的可控性和可觀測性?？煽匦约翱捎^性與傳遞函數(shù)零極點對消的關(guān)系?；疽笫煜げ煌斎胱饔孟聽顟B(tài)空間表達式及其求解過程。掌握可控性和可觀測性的判定準(zhǔn)則，以及如何進行計算。理解現(xiàn)代控制理論和古典控制理論如何銜接。神。（五）系統(tǒng)的建模方法教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)辨識。傳遞函數(shù)建模。狀態(tài)方程的建模。基本要求了解建立被控對象數(shù)學(xué)模型的有關(guān)概念、方法。熟悉古典控制理論和現(xiàn)代控制理論在建立數(shù)學(xué)模型上的異同點。掌握應(yīng)用過渡響應(yīng)法和最小二乘法進行數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)辨識的原理。識事物、解決問題、指導(dǎo)行為。（六）最優(yōu)控制系統(tǒng)與自適應(yīng)控制系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容變分法。極大值原理及其應(yīng)用。線性二次型最優(yōu)控制。自適應(yīng)控制系統(tǒng)。基本要求掌握現(xiàn)代控制理論的主要研究內(nèi)容，最優(yōu)控制系統(tǒng)的分類、性能指標(biāo)、數(shù)學(xué)模型以及求解方法。掌握泛函數(shù)、變分法、哈密爾頓函數(shù)的概念，能夠從泛函和變分的角度理解“最小值原理”的實質(zhì)。聰明才智和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生堅定信念、刻苦學(xué)習(xí)、實事求是和敢于創(chuàng)新的精神。（七）自動控制技術(shù)在材料成型領(lǐng)域中的應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容連續(xù)式加熱爐生產(chǎn)過程生動控制。板帶鋼生產(chǎn)過程自動控制。高速線材生產(chǎn)過程自動控制。百米高速重軌預(yù)彎過程自動控制。基本要求掌握爐溫控制、爐膛壓力的控制方式與控制原理。掌握熱軋板帶厚度自動系統(tǒng)的基本形式和自動原理。了解高線生產(chǎn)工藝布置及各系統(tǒng)的硬件、軟件組成特定，并掌握相關(guān)控制原理。掌握預(yù)彎控制系統(tǒng)的特點及預(yù)彎控制原理。思政元素：通過介紹我國工匠在板帶軋制、高線生產(chǎn)方面曾經(jīng)遇到困難且不斷克服的過程，培養(yǎng)學(xué)生百折不撓、堅忍不拔的民族自強精神和艱苦奮斗、頑強的學(xué)習(xí)精神。教學(xué)內(nèi)容與課程目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系及學(xué)時分配如表所示。序號教學(xué)內(nèi)容支撐的課程目標(biāo)支撐的畢業(yè)要求觀測點講授學(xué)時實驗學(xué)時1概述目標(biāo)25-122過程控制系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型目標(biāo)11-363PID控制及其調(diào)節(jié)過程目標(biāo)11-364控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析目標(biāo)11-365系統(tǒng)的建模方法目標(biāo)11-346最優(yōu)控制系統(tǒng)與自適應(yīng)控制系統(tǒng)目標(biāo)11-347自動控制技術(shù)在材料成形領(lǐng)域中的應(yīng)用目標(biāo)25-14合計32四、課程實施（一）以控制理論學(xué)習(xí)和自動控制系統(tǒng)分析設(shè)計來組織教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)進程；采用多媒體教學(xué)手段，精選與課程相關(guān)的動畫、視頻、實例圖片，結(jié)合課程相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)發(fā)展的最新成果，提高課堂集中教學(xué)的效率。（二）通過強化過程考核來督促學(xué)生及時進入學(xué)習(xí)狀態(tài)，并依此客觀評判學(xué)生學(xué)習(xí)效果及解決實際問題的能力。（三動化水平，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐技能、分析問題和解決問題的能力。（四）主要教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量要求如表所示。主要教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量要求1備課按照教學(xué)大綱要求進行課程教學(xué)內(nèi)容的選擇和組織。根據(jù)各部分教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)思授課思路、技巧，選擇合適的教學(xué)方法。2講授（能夠采用現(xiàn)代信息技術(shù)輔助教學(xué)。有機融入思政元素，達成課程目標(biāo)。3作業(yè)布置與批改學(xué)生必須完成規(guī)定數(shù)量的作業(yè)，作業(yè)必須達到以下基本要求：按時按量完成作業(yè)，不缺交，不抄襲。格式規(guī)范、表述清晰。解題方法和步驟正確。學(xué)生的作業(yè)要按時全部批改，并及時進行講評。教師批改和講評作業(yè)要認(rèn)真、細致，按百分制評定成績并寫明日期。學(xué)生作業(yè)的平均成績是本課程總評成績中平時成績的重要組成部分。4課外答疑為了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，幫助學(xué)生更好地理解和消化所學(xué)知識、改進學(xué)習(xí)方法和思維方式，培養(yǎng)其獨立思考問題的能力，任課教師需每周安排一定時間進行課外答疑與輔導(dǎo)。5成績考核本課程考核的方式為閉卷筆試?？荚嚥扇〗炭挤蛛x，監(jiān)考由學(xué)院統(tǒng)一安排。有下列情況之一者，總評成績?yōu)椴患案瘢?/31/3五、考核方式（一）本課程的考核方式包括形成性考核和期末試卷考核。（二（非實驗（告等）成績的平均分（百分制計分。（三）學(xué)生課程總評成績按下式計分：課程總評成績=所有形成性考核成績的平均分×30%+期末考試成績×70%課程目標(biāo)與課程考核環(huán)節(jié)、權(quán)重的對應(yīng)關(guān)系見下表序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)總題分課程目標(biāo)達成權(quán)重1課程目標(biāo)1形成性考核1（控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)的穩(wěn)定性等課后作業(yè)）1000.3期末考核400.72課程目標(biāo)2形成性考核2（現(xiàn)代控制理論的基本知識及其分析方法等課后作業(yè)、應(yīng)用控制理論方法表達材料成型過程控制領(lǐng)域工程問題等課內(nèi)討論）1000.3期末考核600.7n（四）每個課程目標(biāo)達成度計算方法如下：n支撐該課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)j平均得分達成權(quán)重jnn支撐該課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)j總題分達成權(quán)重jj1六、有關(guān)說明（一）持續(xù)改進測點達成。（二）參考書目及學(xué)習(xí)資料謝成祥，張燕紅.自動控制原理[M].南京：東南大學(xué)出版社，2018．王軍.自動控制原理[M].北京:機械工業(yè)出版社,2012.苗宇.自動控制原理[M].2，2019.閆茂德. 現(xiàn)代控制理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2016.PAGEPAGE299附：一、形成性考核評分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)（90～100）良（80～89）中等（70～79）及格（60～69）不及格（<60）能合理完成系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立、系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷與系統(tǒng)的性能指標(biāo)分析與校正能完成系統(tǒng)的立、系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷與系統(tǒng)的性能指標(biāo)分析與校正按時完成任務(wù)，概念不夠清晰，能基本完成系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立、系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷與系統(tǒng)的性能指標(biāo)分析與校正不能按時完成任務(wù)，概念不能熟練準(zhǔn)確完清，不能完成課程成系統(tǒng)的數(shù)學(xué)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模目標(biāo)模型建立、系型建立、系統(tǒng)1統(tǒng)的穩(wěn)定性判的穩(wěn)定性判斷斷與系統(tǒng)的性與系統(tǒng)的性能能指標(biāo)分析與指標(biāo)分析與校校正正現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)知識及分好地應(yīng)用于實際控制系統(tǒng)的分析與綜合；能夠良好的理論聯(lián)系實際，應(yīng)用控制理論方法表達材料成型過程控制領(lǐng)域工程問題不能按時完成任務(wù)，不能應(yīng)用于實際控制系統(tǒng)的分析與綜合；不能能夠理論聯(lián)系實際，不能應(yīng)用控制理論方法表達材料成型過程控制領(lǐng)域工程問題務(wù)，很好掌握務(wù)，較好掌握按時完成任務(wù)，現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論基本掌握現(xiàn)代控基礎(chǔ)知識及分基礎(chǔ)知識及分制理論基礎(chǔ)知識析方法，能熟析方法，能應(yīng)及分析方法，