《机械控制工程基础》课程教学大纲 The Machine Control Engineering Foundation

《机械控制工程基础》课程教学大纲课程名称：《机械控制工程基础》课程编号：803081英文名称：TheMachineControlEngineeringFoundation课程属性：必修课学时：48学时学分：2.5先修课程：高等数学、复变函数、积分变换适用专业：机械设计制造及其自动化专业本科一、课程简介《机械控制工程基础》课程是机械设计制造及其自动化专业一门必修的专业基础课，是相关专业的一门主干课程之一，该课程以工程数学、物理、电工电子等相关学科为理论基础，以机械工程中的系统动力学问题为研究对像，运用信息传递与信息处理的方法与手段，分析解决机械工程中的动态特性与控制等问题。本课程几乎涉及到机械设计制造类学生在学习本课程前所学的全部数学知识，特别是复变函数、积分变换，要用到有关动力学知识，特别是机械振动理论与交流电路理论，因此在学习本课程，应有良好的数学、力学、电学的基础，还要有一定的机械工程方面的专业知识和其它学科的知识。二、课程内容及学时分配教学环节课时安排讲课上机合计习题课讨论课实验课其它404448第一单元：绪论（建议学时数：2学时）【学习目的和要求】本部分的教学目的是使学生对机械工程控制论有一个全面概括的了解。认识机械工程控制论的研究对像和任务，探讨系统的反馈及系统的组成；系统分类及对控制系统的基本要求等概念。通过本部分学习，学生应掌握控制理论的基本体系和研究内容；自动控制系统组成和原理。【重点】机械工程控制论的研究对象和基本任务，本课程的研究对象和基本任务；反馈的概念与作用；自动控制系统组成和原理；对控制系统的基本要求；控制系统的分类【难点】反馈的概念与作用第二单元：系统的数学模型（建议学时数：10学时）【学习自的和要求】本部分的教学目的是使学生掌握数学模型在控制理论中的作用和建立方法。通过本部分学习，使学生要能对一般简单的系统建立数学模型并掌握建立数学模型的基本方法和技巧【重点】数学模型的基本概念；微分方程的建立方法和步骤；递函数的概念及求法；典型环节传递函数的建立；系统方块图的化简方法和应用

《机械控制工程基础》课程教学大纲 课程名称：《机械控制工程基础》 课程编号：803081 英文名称：The Machine Control Engineering Foundation 课程属性：必修课 学 时：48学时 学 分：2.5 先修课程：高等数学、复变函数、积分变换 适用专业：机械设计制造及其自动化专业本科 一、课程简介 《机械控制工程基础》课程是机械设计制造及其自动化专业一门必修的专业基础课，是相关专 业的一门主干课程之一，该课程以工程数学、物理、电工电子等相关学科为理论基础，以机械工程 中的系统动力学问题为研究对像，运用信息传递与信息处理的方法与手段，分析解决机械工程中的 动态特性与控制等问题。 本课程几乎涉及到机械设计制造类学生在学习本课程前所学的全部数学知识，特别是复变函 数、积分变换，要用到有关动力学知识，特别是机械振动理论与交流电路理论，因此在学习本课 程，应有良好的数学、力学、电学的基础，还要有一定的机械工程方面的专业知识和其它学科的知 识。 二、课程内容及学时分配 教 学 环 节 课 时 安 排 讲课 习题课 讨论课 实验课 上机 其它 合计 40 4 4 48 第一单元：绪论（建议学时数：2 学时） 【学习目的和要求】 本部分的教学目的是使学生对机械工程控制论有一个全面概括的了解。认识机械工程控制论的 研究对像和任务，探讨系统的反馈及系统的组成；系统分类及对控制系统的基本要求等概念。通过 本部分学习，学生应掌握控制理论的基本体系和研究内容；自动控制系统组成和原理。 【重点】 机械工程控制论的研究对象和基本任务，本课程的研究对象和基本任务；反馈的概念与作用； 自动控制系统组成和原理；对控制系统的基本要求；控制系统的分类。 【难点】 反馈的概念与作用 第二单元：系统的数学模型（建议学时数：10学时） 【学习目的和要求】 本部分的教学目的是使学生掌握数学模型在控制理论中的作用和建立方法。通过本部分学习， 使学生要能对一般简单的系统建立数学模型并掌握建立数学模型的基本方法和技巧。 【重点】 数学模型的基本概念；微分方程的建立方法和步骤；递函数的概念及求法；典型环节传递函数 的建立；系统方块图的化简方法和应用

【难点】典型环节传递函数的建立；方块图化简中的分支点和比较点的移动等效原则。第三单元时间响应分析（建议学时数：10学时）【学习自的和要求】本部分的教学自的是使学生掌握时间响应概念及求法；掌握衡量时间响应性能的性能指标及求法；了解性能指标对系统的影响。通过本部分学习，学生要掌握求系统时间响应的一般方法；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【重点】时间响应及其组成；一阶系统响应；二阶系统响应；二阶系统响应的瞬态性能指标及计算；稳态性能指标（系统误差）分析计算等。【难点】一阶、二阶系统时间响应的计算，系统误差的定义及计算。第四单元频率特性分析（建议学时数：12学时）【学习目的和要求】频率特性分析是系统时间响应的一种特例，在经典控制理论中占有重要的地位和作用，特别是将频率特性分析用于系统的稳定性分析和系统的校正会带来极大的方便。通过学习学生要掌握频率特性的求法和含义；频率特性和稳态输出的关系；频率特性的图形表示法。【重点】频率特性的定义及求法；典型环节的频率特性；频率特性与系统稳态输出的关系；频率特性的极坐标图；频率特性的对数极坐标图；开环与闭环频率特性的关系等。【难点】掌握系统频率特性的极坐标图、对数极坐标图的作图方法。第五单元稳定性分析（建议学时数：10学时）【学习目的和要求】稳定是系统正常工作的前提和条件，本部分的教学目的是使学生掌握系统稳定性的概念；稳定性的判别方法。通过学习学生要掌握系统稳定的判别条件和判别方法；掌握相对稳定性指标的意义和计算。【重点】稳定的定义；系统稳定的充分必要条件：时域稳定性判别方法Routh判据：频域稳定性判别方法Nquist判据和Bood判据；系统相对稳定性的概念和指标。本部分重点是：判别方法中的Nquist判据的应用；相对稳定性指标的计算及意义。【难点】掌握稳定的判别条件和判别方法；掌握相对稳定性指标的计算三、考核方式及要求期未考试成绩占总成绩的70%，平时成绩占总成绩的30%，平时成绩根据出勤及作业情况评判四、教材及参考书1.教材：《机械控制工程基础》，玄兆燕等，电子工业出版社。2.参考书：《机械控制工程基础》，杨叔子等，华中科技大学出版社《机械控制工程基础》，朱骥北，机械工业出版社；《机械控制工程基础》，张伯鹏，机械工业出版社

【难点】 典型环节传递函数的建立；方块图化简中的分支点和比较点的移动等效原则。 第三单元 时间响应分析（建议学时数：10 学时） 【学习目的和要求】 本部分的教学目的是使学生掌握时间响应概念及求法；掌握衡量时间响应性能的性能指标及求 法；了解性能指标对系统的影响。通过本部分学习，学生要掌握求系统时间响应的一般方法；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。 【重点】 时间响应及其组成；一阶系统响应；二阶系统响应；二阶系统响应的瞬态性能指标及计算；稳 态性能指标（系统误差）分析计算等。 【难点】 一阶、二阶系统时间响应的计算，系统误差的定义及计算。 第四单元 频率特性分析（建议学时数：12学时） 【学习目的和要求】 频率特性分析是系统时间响应的一种特例，在经典控制理论中占有重要的地位和作用，特别是 将频率特性分析用于系统的稳定性分析和系统的校正会带来极大的方便。通过学习学生要掌握频率 特性的求法和含义；频率特性和稳态输出的关系；频率特性的图形表示法。 【重点】 频率特性的定义及求法；典型环节的频率特性；频率特性与系统稳态输出的关系；频率特性的 极坐标图；频率特性的对数极坐标图；开环与闭环频率特性的关系等。 【难点】 掌握系统频率特性的极坐标图、对数极坐标图的作图方法。 第五单元 稳定性分析（建议学时数：10 学时） 【学习目的和要求】 稳定是系统正常工作的前提和条件，本部分的教学目的是使学生掌握系统稳定性的概念；稳定 性的判别方法。通过学习学生要掌握系统稳定的判别条件和判别方法；掌握相对稳定性指标的意义 和计算。 【重点】 稳定的定义；系统稳定的充分必要条件；时域稳定性判别方法Routh判据；频域稳定性判别方法 Nquist判据和Bood判据；系统相对稳定性的概念和指标。本部分重点是：判别方法中的Nquist判据 的应用；相对稳定性指标的计算及意义。 【难点】 掌握稳定的判别条件和判别方法；掌握相对稳定性指标的计算 三、考核方式及要求 期末考试成绩占总成绩的70%，平时成绩占总成绩的30%，平时成绩根据出勤及作业情况评判。 四、教材及参考书 1.教材： 《机械控制工程基础》，玄兆燕等，电子工业出版社。 2.参考书：《机械控制工程基础》，杨叔子等，华中科技大学出版社 《机械控制工程基础》，朱骥北，机械工业出版社； 《机械控制工程基础》，张伯鹏，机械工业出版社

五、责任认定1.大纲执笔人：玄兆燕2.大纲审定人：杨文生3.制定时间：2011年11月

五、责任认定 1.大纲执笔人：玄兆燕 2.大纲审定人：杨文生 3.制定时间：2011年11月