《机械工程控制基础 第2版》 教案大纲.docx

*大学机械工程控制基础课程教学大纲课程编号课程名称机械工程控制基础课程性质必修学 时32学 分2学时分配授课：28实验：4 上机：实践：实践（周）：考核方式闭卷考试，平时成绩占30% ,期末成绩占70% o开课学院机械工程学院更新时间适用专业机械设计制造及其自动化专业先修课程高等数学、大学物理、理论力学、电工技术、电子技术一、教学内容第一章绪论1.1 机械工程的开展与控制理论的应用机械工程自动控制系统的基本结构及工作原理1.2 机械自动控制系统的分类对自动控制系统的基本要求教学难点：掌握反应的概念与作用。教学重点：掌握机械控制系统组成和原理，了解机械控制基础的研究对象和基本任务。第二章自动控制系统的数学模型和传递函数系统数学模型的建立2.1 非线性数学模型的线性化拉普拉斯变换2.2 传递函数系统方框图和信号流图2.3 工程实例中的数学模型与传递函数教学难点：系统微分方程的建立。教学重点：系统微分方程的建立，系统传递函数的推导及方框图的简化。第三章系统的时域分析法时域响应概述3.1 典型的输入信号3.2 控制系统的时域性能指标3.3 一阶系统的时间响应3.4 二阶系统的时间响应3.5 欠阻尼二阶系统的时域性能指标3.6 高阶系统的时域响应教学难点：二阶系统的计算。教学重点：二阶系统响应的五个性能指标的定义及计算，系统误差的分析与计算。第四章 控制系统的频域分析法4.1 频率特性的概述4.2 典型环节频率特性的极坐标图4.3 系统奈奎斯特图的画法4.4 典型环节频率特性的对数坐标图4.5 频率特性的性能指标4.6 最小相位系统和非最小相位系统4.7 闭环频率特性及频域性能指标教学难点：绘制系统Bode图。教学重点：频率特性的定义及求法，频率特性与系统稳态输出的关系，系统频率特性的 极坐标图、对数极坐标图的作图方法。第五章线性控制系统的稳定性5.1 系统稳定性的基本概念及稳定条件5.2 代数稳定性判据5.3 几何稳定性判据5.4 系统的相对稳定性5.5 工程实例中的稳定性分析教学难点：Nyquist稳定性判据、Bode稳定性判据。教学重点：几种稳定性判据，相对稳定性指标的计算及意义，Nquist稳定性判据的应 用。第六章控制系统的误差分析和计算6.1 系统稳态误差的基本概念6.2 系统稳态误差的计算6.3 减小稳态误差的途径6.4 动态误差系数6.5 工程实例中的误差分析教学难点：动态误差系数分析与计算。教学重点：系统稳态误差的基本概念，系统稳态误差的计算方法，动态误差系数的计算 和误差分析。第七章根轨迹法7.1 根轨迹的基本概念7.2 绘制根轨迹的基本条件7.3 绘制根轨迹的基本规那么7.4 广义根轨迹7.5 利用根轨迹分析系统的性能教学难点：利用幅值条件和相角条件绘制根轨迹。教学重点：根轨迹和系统特性之间的关系，绘制根轨迹的8项基本规那么，利用Matlab 软件绘制根轨迹方法。第八章控制系统性能校正8.1 概述8.2 校正装置及其性能8.3 串联校正8.4 反应校正和复合校正8.5 典型控制器的控制规律及设计8.6 控制系统的最优设计模型8.7 工程实例中的控制系统设计教学难点：相位校正的原理和方法。教学重点：系统相位超前校正和相位滞后校正的原理和方法。二、教学要求第一章绪论教学要求：掌握机械工程控制理论的研究对像和基本任务；熟悉机械工程控制系统的反 馈及系统的组成和对控制系统的基本要求；了解机械工程控制系统的分类。第二章 自动控制系统的数学模型和传递函数教学要求：掌握数学模型在控制理论中的作用和建立方法；熟悉拉普拉斯变换和系统传 递函数的推导及方框图的简化；掌握建立数学模型的基本方法和技巧。第三章系统的时域分析法教学要求：掌握求系统时间响应函数的一般方法；理解时间响应瞬态性能指标和稳态性 能指标的物理意义和计算方法；了解性能指标对系统性能的影响；掌握衡量时间响应性能的 性能指标评价。第四章控制系统的频域分析法教学要求：熟悉频率特性的含义和求法；掌握频率特性的图形表示法和作图方法；熟悉 频率特性与系统稳态输出的关系；掌握频率特性的性能指标及工程应用；了解最小相位系统 和非最小相位系统的概念。第五章线性控制系统的稳定性教学要求：掌握系统稳定性的概念；熟悉系统稳定性的判据和方法；了解系统的相对稳 定性指标的计算及意义；熟悉稳定性分析的工程应用。第六章根轨迹法教学要求：了解根轨迹和系统特性之间的关系；掌握绘制根轨迹的8项基本规那么；熟悉 利用Matlab软件绘制根轨迹的方法；掌握利用幅值条件和相角条件绘制根轨迹的方法。第七章控制系统的误差分析和计算教学要求：熟悉系统稳态误差的基本概念；掌握系统稳态误差的计算方法和减小稳态误 差的方法；了解系统动态误差系数的计算和误差分析。第八章控制系统性能校正教学要求：了解衡量系统性能的量化指标；熟悉系统的瞬态响应速度、稳态响应精度、 稳定性等指标体系；掌握系统相位超前校正和相位滞后校正的原理和方法；熟练掌握控制器 类型和设计方法。三、章节学时分配章次总课时课堂讲授实验上机实践备注12226636424445446422722844总计32284四、教材与主要参考资料教材1李连进.机械工程控制基础.2版.北京：机械工业出版社，2022.参考资料1曾孟雄.机械工程控制基础.1版.北京：电子工业出版社，2011.2董明晓.机械工程控制基础.1版.北京：电子工业出版社，2010.3熊良才等.机械工程控制基础学习辅导.4版.武汉：华中科技大学出版社，2003.4杨叔子等.机械工程控制基础.6版.武汉：华中科技大学出版社，2011.执笔:审核:批准: