机械工程控制基础学习指导-教学大纲.docx

《机械工程控制基础学习指导》

教学大纲

课程信息

课程名称：机械工程控制基础学习指导

课程类别：专业基础课

课程性质：必修

计划学时：64

计划学分：4

先修课程：无

选用教材：《机械工程控制基础学习指导》，杨明、张华、王友林主编，2016年，电子工业出版社教材。

适用专业：《机械工程控制基础学习指导》是针对机电类专业自学考试《机械工程控制基础》课程的配套辅导课程，也可作为机械类、电子信息类和电气类专业学生的学习课程。

课程负责人：

课程简介

本课程介绍了机械工程控制原理及分析方法的基础知识和相关练习。包括拉普拉斯变换的数学方法、系统的数学模型、控制系统的时域分析、系统的频率特性、系统的稳定性、控制系统的校正与设计。

三、课程教学要求

序号

专业毕业要求

课程教学要求

关联程度

1

工程知识

包括考纲内容、重点与难点、内容提要、习题解答4个板块。清楚每个知识点的考试频率及易考题型掌握分析问题和解决问题的思路和方法，并对课程内容进一步融会贯通。

L

2

问题分析

随着现代科学和计算机技术的迅速发展，控制理论在机电系统中的应用越来越广泛。《机械工程控制基础》是机电类专业考试计划规足必考的一门重要的技术基础课。

H

3

设计/开发解决方案

在系统的学习后能使考生获得控制理论、机械工程基础及计算机仿真技术等相关知识，培养学生分析问题和解决问题的能力，为以后深入学习相关领域的内容、后续课程打好基础。

H

4

研究

5

使用现代工具

6

工程与社会

学生能够意识到机械工程控制基础课程重要性，机械工程控制基础的发展是社会快速发展的主要因素。学会将相应技术应用于实际生产和社会服务，为社会做出贡献。

L

7

环境和可持续发展

8

职业规范

9

个人和团队

参与活动，按要求进行学生分组，分担任务，学习配合。

H

10

沟通

通过以小组为单位的日常学习，达到相互促进的目的。学会进行跨文化沟通和合作，提高国际化视野和跨文化交流能力。

M

11

项目管理

12

终身学习

理解相关概念，学会进行终身学习和职业发展规划，不断拓展职业领域和发展空间。

H

注：“课程教学要求”栏中内容为针对该课程适用专业的专业毕业要求与相关教学要求的具体描述。“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为“H”“M”或“L”。“课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。

四、课程教学内容

章节

名称

主要内容

重难点关键词

学时

类型

1

绪论

控制理论的发展简史

机械工程控制论的研究对象

控制系统的基本概念

机械控制的应用实例

了解机械控制工程的基本概念、研究对象及任务，了解系统的信息传递、反馈和反馈控制等概念以及控制系统的分类，初步具备对实际系统建立功能框图的能力。

8

理论

2

拉普拉斯变换的数学方法

复数和复变函数

拉氏变换与拉氏反变换的定义

典型时间函数的拉氏变换

拉氏变换的性质

拉氏变换的数学方法

用拉氏变换解常微分方程

明确拉普拉斯变换，掌握拉氏变换的定义，并能根据定义求常用时间函数的拉氏变换；换求解线性微分方程的方法；初步学会用MatLab软件进行部分分式的分解。

12

理论

3

系统的数学模型

概述

系统微分方程的建立

传递函数

框图

明确为了分析和研究机械工程系统的动态特性，系统的数学模型，明确数学模型的含义，掌握采用解析法建立一些简单机电系统的数学模型的方法。

8

理论

4

控制系统的时域分析

时间响应

一阶系统的时间响应

二阶系统的时间响应

高阶系统的时间响应

瞬态响应的性能指标

系统误差分析

明确在对控制系统建立了数学模型。根据输入信号的性质在不同的领域对控制系统的性能进行分析和研究。

8

理论

5

系统的频率特性

频率特性

频率特性的对数坐标图

频率特性的极坐标图

最小相位系统的概念

开环频率特性与系统时域性能的关系

闭环频率特性与频域性能指标

明确频率特性的基本概念，频率特性与传递函数的关系，系统的动刚度与动柔度的概念，掌握频率特性的两种图形表示方法以及频率特性与时间响应之间的关系。

12

理论

6

系统稳定性

稳定性

劳斯-胡尔维斯稳定性判据

奈奎斯特稳定性判据

系统的相对稳定性

明确稳定性的概念，掌握判别系统稳定性的基本准则，掌握劳斯－胡尔茨稳定性判据和奈奎斯特稳定性判据以及系统相对稳定性的概念。

8

理论

7

控制系统的校正与设计

控制系统的性能指标与校正方式

PID校正器的设计

掌握系统的时域性能指标、频域性能指标以及它们之间的相互关系，各种校正方法的特点及其实现过程。

8

理论

梁建华

五、考核要求及成绩评定

序号

成绩类别

考核方式

考核要求

权重（%）

备注

1

期末成绩

期末考试

考试

50

百分制，60分为及格

2

平时成绩

课后作