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《控制工程基础》课程教学大纲

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《控制工程基础》课程教学大纲

 

课程名称:控制工程基础

英文名称:Foundation of control engineering

课程类型:专业平台

总学时及学分:48学时、3学分

适应对象:机械电子工程

主要先修课程:高等数学、大学物理、电工电子技术、程序设计基础、机械原理等

执行日期:2017年9月

一、 课程的性质与任务

性质:《控制工程基础》是机械电子工程专业设置的一门专业基础课。

任务:通过对经典控制理论的有关基本概念、基本原理、基本分析方法、设计校正和工程设计方法,使学生掌握自动控制系统的基本概念和自动控制系统分析、设计(校正)的基本方法,初步掌握分析调试、设计系统技能,了解运用 MATLAB 进行控制系统辅助分析设计的方法,为专业课的学习和进一步深造打下必要的理论基础,掌握必要的基本技能。

二、 课程的教学目标

知识目标:通过本课程教学使学生理解自动控制系统的基本概念,掌握简单系统的建模方法,掌握对线性定常系统的稳定性、快速性和控制精度的基本分析方法以及自动控制系统分析、设计(校正)的基本方法,能熟练使用时域响应法和频率特性法分析与设计控制系统和控制器,对非线性系统也能进行初步的分析,了解运用MATLAB进行控制系统辅助分析设计的方法,为专业课的学习和进一步深造打下必要的理论基础,掌握必要的基本技能。

能力目标:培养学生合理地选择和使用自动控制系统的能力,培养学生具备独立分析、解决自动控制系统原理与应用等方面的能力。培养学生的自主学习能力;培养学生查阅期刊、杂志、网上资源解决实际问题的能力。

素质目标:结合本课程的特点,注意培养学生的辩证唯物主义世界观与学生分析问题、解决问题的综合素质严谨细致的工作作风,精益求精的工作态度,追求完美的创新精神。

三、 教学内容及其基本要求

第一章 自动控制系统的基本知识

教学内容

自动控制理论的发展;自动控制系统的基本概念和组成;构成自动控制系统的各个环节及各自职能;自动控制系统的分类方法;自动控制系统的基本要求;

教学基本要求

了解自动控制系统的组成及基本控制方式;了解自动控制系统的分类;了解对自动控制系统的性能要求;了解自动控制系统的理论发展。

教学重点:

自动控制系统的组成及基本控制方式;自动控制系统的分类及对自动控制系统的性

能要求。

教学难点:

自动控制系统的组成及基本控制方式;对自动控制系统的性能要求。

第二章 控制系统的数学模型

教学内容

控制系统微分方程的列写;传递函数的概念及典型环节传递函数及其动态响应;

控制系统的动态结构图的概念、绘制及等效变换法则;反馈控制系统的传递函数的求法;

教学基本要求

掌握控制系统微分方程的列写;掌握传递函数的概念及典型环节的传递函数及其动态响应;掌握控制系统动态结构图的概念、绘制及等效变换法则;掌握反馈控制系统的传递函数的求法。

教学重点:

控制系统微分方程的列写;拉普拉斯变换及其反变换;传递函数的概念及典型环节的传递函数;控制系统动态结构图的概念、绘制及等效变换法则;反馈控制系统的传递函数的分析。

教学难点:

控制系统微分方程的列写;拉普拉斯变换及其反变换;传递函数的概念及典型环节

的传递函数;控制系统动态结构图的概念、绘制及等效变换法则;反馈控制系统的传递函数的分析。

第三章 控制系统的时域分析方法

教学内容

一阶系统及二阶系统的时域分析;控制系统的稳定性分析;控制系统的稳态误差分析;

教学基本要求

掌握典型输入信号和阶跃响应的性能指标;掌握一阶系统及二阶系统的动态性能分析;掌握稳定性的概念、定义和代数稳定判据;掌握稳态误差的概念及计算方法;

教学重点:典型输入信号和阶跃响应的性能指标;一阶系统及二阶系统

的动态性能分析;稳定性的概念、定义和代数稳定判据;稳态误差的概念及计算方法;

教学难点:一阶及二阶系统的动态性能分析;稳态误差的概念及计算方法;

第四章 根轨迹分析法

教学内容:

根轨迹的基本概念;根轨迹的绘制规则及分析;

教学基本要求

掌握根轨迹的基本概念;掌握绘制根轨迹规则及分析;

教学重点:根轨迹的基本概念;绘制根轨迹规则及分析;

教学难点:绘制根轨迹规则及分析;

第五章 频域分析

教学内容

频率特性的基本概念、典型环节的频率特性及开环系统频率特性图的绘制;频域稳定性判据;开环频率特性与系统性能的关系;

教学基本要求

了解频率特性的基本概念;掌握典型环节的频率特性及绘制方法;掌握系统的开环频率特性及绘制方法;掌握奈奎斯特稳定判据及应用;掌握利用开环频率特性分析系统的性能;

教学重点:典型环节的频率特性及绘制方法;系统的开环频率特性及绘

制方法;奈奎斯特稳定判据及应用;利用开环频率特性分析系统的性能;

教学难点:利用开环频率特性分析系统的性能;

第六章 控制系统的校正

教学内容

系统校正的基本概念;频率法串联校正及反馈校正;

教学基本要求

掌握控制系统校正的基本概念及方法;掌握自动控制系统的频率法校正(串联校正);

教学重点:掌握控制系统校正的基本概念及方法;自动控制系统的频率

法校正(串联校正);

教学难点:自动控制系统的频率法校正(串联校正);

第七章 离散控制系统

教学内容

离散控制系统的基本概念;信号的采样与保持;

教学基本要求

了解采样控制系统的基本概念;了解Z变换以及Z反变换;了解采样控制系统的数学模型;了解对采样控制系统的分析;

教学重点:离散控制系统的基本概念

教学难点:离散控制系统的基本概念;

四、 各教学环节学时分配    

《控制工程基础》课程教学大纲

五、 教学建议

1.建议在课堂教学中,采用直观性教学,利用多媒体虚拟演示并辅助实验课,帮助学生了解课程在实际工程中的应用等;

2.鼓励学生积极思考,采用课堂分组竞赛讨论方式、激发学生学习积极主动性。

3.鉴于本课程实践性较强,要求学生按时完成作业,教师也要及时批改、讲评作业。

4.进行实验时,进行实验分组,完成实验内容。 

六、 考核评价方法及要求

考核方式:考试

总评成绩=平时成绩(含实践)+期末考试成绩

平时成绩占30%

  期末成绩占70%

七、 教材与主要教学参考资源

推荐教材及参考资源:

韩敏:自动控制原理[M]人民邮电出版社,2015

胡寿松:自动控制原理(第五版)[M]科学出版社,2007

于希宁:自动控制原理[M]中国电力出版社,2007

刘琪:自动控制工程基础与应用[M]航空工业出版社,2007

制定者:(孙晓燕、2017年8月)  

                                         审核者:(李焕娜、2017年8月)

                                         批准者:( 张景 、2017年8月)


2018-2019学年第一学期
第(教学周)

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