专业认证大纲参考《机械控制工程基础》

机械控制工程基础教学大纲课程名称：机械控制工程基础英文名称： Mechanical control Engineering课程编号： 0811000215课程性质：必修学分/学时： 2.5/40。其中，讲授 34学时，实验 6 学时，上机 0 学时，实训 0 学时。课程负责人：唐宏宾先修课程： 高等数学、大学物理、电工与电子技术、理论力学一、课程目标机械控制工程基础主要介绍经典控制理论的基本概念、基本原理、基本分析 方法、工程设计方法及控制理论在机械工程中的应用。本课程不仅为学生学习有 关专业课程提供必要的基础理论知识，也为从事相关专业技术工作、科学研究工 作及管理工作提供重要的理论基础。通过本课程的学习，达到以下教学目标：1. 工程知识1.1 掌握必要的机械控制工程理论知识。1.2 能够应用械控制工程理论知识解决复杂工程技术问题。2. 问题分析2.1 能够理解并恰当表述机械控制工程实际问题。2.2能够找到合适的解决机械控制工程实际问题的程序与方法。2.3 在一定的限制条件下能够合理解决机械控制工程实际问题。3. 设计/开发解决方案能够运用机械控制工程理论知识进行产品规划与设计并体现创新意识。4.研究能够采用机械控制工程理论知识进行研究并合理设计实验方案。5.使用现代工具能够有效使用MATLAB软件对机械控制工程实际问题进行模拟、分析与预 测。二、课程内容及学时分配如表1所示。三、教学方法课程教学以课堂教学、实验教学、课外作业、综合讨论、网络课程等共同实 施。本课程将以“机械控制系统建模及性能分析”为主线，主要介绍机械控制系 统建模及性能分析的相关知识，重点培养学生应用机械控制工程理论知识并使用 现代工具软件分析、研究、解决复杂工程问题的能力。表 1 机械控制工程基础课程内容及学时分配知识单元知识点理论 学时实验 学时教学目标序号描述序号描述1自动控制的基本概念1绪论2控制系统的工作原理和基本组成2013控制系统的性能要求4控制理论的分类1数学模型的概念及建立控制系统微分方程 的基本方法2拉普拉斯变换、反变换及定理2控制系统的3传递函数的概念及求取方法821、2、数学模型4典型环节及其传递函数4、55控制系统方块图的绘制方法及其等效变换6梅逊公式求取传递函数的方法7实验1：控制系统的数学模型1一阶系统时域分析3控制系统的2二阶系统时域分析511、2、时域分析3时域性能指标及求取4、54实验2：控制系统的时域响应分析1频率特性的概念和物理意义控制系统的 频率特性分 析2频率特性的求取方法43典型环节的频率特性图711、2、4系统开环奈氏图的画法4、55系统开环波德图的画法6实验3：控制系统的频率特性分析1控制系统稳定性的概念和物理意义2控制系统稳定性的充要条件5控制系统的3劳斯稳定判据701、2、稳定性分析4奈氏稳定判据45波德稳定判据6稳定性裕量控制系统的 误差分析1控制系统稳态误差的概念1、42、62稳态误差的求取方法203减小系统稳态误差的方法1时域性能指标与频域性能指标的关系控制系统的2校正的概念及常用校正方式的结构和特点2、3、73PID控制32校正设计4、54校正设计的频率响应分析法5实验4：控制系统的校正设计11总计346本课程采用国家“十二五”规划教材，结合学生个性特点，因材施教。本课 程的课堂教学将充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学课件和辅导 材料，调动学习积极性，提高教学效率。本课程课堂教学流程如图 1 所示。上课能力提髙宜知获得其它收益否本章结束是下课改 进 敎 学改 进 教 学自学内容确定核心知识点 重点、难点讲授前次课内容回顾或 柞业讲评知识点、能力训练 例题、提问、讨论课堂总結本次课内容提要本次救学过程回顾本章知识小结作业下次课内容预告图 1 机械控制工程基础课堂教学流程 本课程安排5 次课外作业： 1.控制系统的数学模型 2.控制系统的时域分析 3.控制系统的频率特性分析4. 控制系统的稳定性分析5. 控制系统的误差分析四、考核内容及考核方式1. 考核内容(1) 机械控制工程理论基本概念的理解和掌握。如反馈、快速性、稳定性、 准确性、传递函数、频率特性、校正设计等。(2) 控制系统数学模型(微分方程、传递函数、频率特性)的建立方法。(3) 求取复杂控制系统方块图传递函数的方法。(4) 控制系统的时域分析方法及时域性能指标的求取。(5) 控制系统的频域分析方法及开环奈氏图、波德图的画法。(6) 应用劳斯判据、奈氏判据、波德判据判断控制系统的稳定性。(7) 控制系统稳误差的计算。(8) 常用的校正设计方法。2. 考核方式期末考试+平时成绩+实验成绩。其中：期末考试占总成绩80%，采用闭卷考试；平时成绩占总成绩10%，根 据出勤、作业、质疑、课堂讨论等情况评定；实验成绩占总成绩10%，根据实验 态度、实验方案、实验技能、实验报告等进行评定。五、教材与主要参考书1. 推荐教材1 王显正.控制理论基础(第二版)M.北京：科学出版社，20082 韩柳机械控制工程基础实验教程M.北京：国防工业出版社，20102. 主要参考书1 杨叔子.机械工程控制基础M.华中科技大学出版社，20072 王益群.控制工程基础M.北京：机械工业出版社，20083 王仲民.机械工程控制基础M.北京：国防工业出版社，2010六、附课程教学目标毕业要求关系表如表 2 所示。表 2 机械控制工程基础课程教学目标毕业要求关系表序 号毕业要求指标点机械控制工稈基础工程知识：能够将数学、自然科学、 工程基础和专业知识用于解决复 杂工程问题1.1掌握必要的数学与自然科学知识11.2掌握必要的工程基础与专业知识H1.3能够应用上述知识去解决机械工 程复杂工程技术问题M2问题分析：能够应用数学、自然科 学和工程科学的基本原理，识别、2.1能够理解并恰当表述工程实际问 题H序 号毕业要求指标点机械控制 工稈基础表达、并通过文献研究分析复杂工 程问题，以获得有效结论2.2能够找到合适的解决问题的程序 与方法M2.3在一定的限制条件下能够合理解 决问题L3设计/开发解决方案：能够设计针 对复杂工程问题的解决方案，设计 满足特定需求的系统、单元（部件）3.1能够运用机械制造等基本原理进 行工艺规程设计并体现创新意识3.2能够运用机械设计等基本理论与 方法进行产品设计与开发并体现创新 意识或工艺流程，并能够在设计环节中 体现创新意识，考虑社会、健康、 安全、法律、文化以及环境等因素3.3能够运用液压、自动控制等理论 进行产品规划与设计并体现创新意识H3.4 能在设计中考虑社会、健康、安 全、法律、文化以及环境等因素的影 响4研究：能够基于科学原理并采用科 学方法对复杂工程问题进行研究， 包括设计实验、分析与解释数据、 并通过信息综合得到合理有效的 结论4.1能够合理米用科学方法进行研究 并设计实验方案M4.2具备米集有效数据的能力5使用现代工具：能够针对复杂工程 问题，开发、选择与使用恰当的技 术、资源、现代工程工具和信息技 术工具，包括对复杂工程问题的预 测与模拟，并能够理解其局限性5.1在工程技术问题中，能够有效地 运用计算机技术、信息资源及工程工 具H5.2在解决工程实际问题中，能够选 择合适的计算机辅助设计工具5.3能够正确运用工具与资源对机械 工程复杂技术工程问题进行预测与模 拟M6工程与社会：能够基于工程相关背 景知识进行合理分析，评价专业工 程实践和复杂工程问题解决方案 对社会、健康、安全、法律以及文 化的影响，并理解应承担的责任6.1熟悉本专业相关的法律法规与安 全管理技术6.2能够对机械工程实践与复杂工程 技术问题解决方案的影响进行多维评 价7环境和可持续发展：能够理解和评 价针对复杂工程问题的专业工程 实践对环境、社会可持续发展的影 响7.1熟悉本专业相关的环境保护和可 持续发展的方针政策7.2能从可持续发展的角度对机械产 品进行评价8职业规范：具有人文社会科学素 养、社会责任感，能够在工程实践 中理解并遵守工程职业道德和规 范，履行责任8.1 了解人文社会科学基本知识，具 备一定的工程美学素养8.2 了解职业规范，具备正确的社会 责任感与工程职业伦理价值观9个人和团队：能够在多学科背景下 的团队中承担个体、团队成员以及9.1能够在团队中正确发挥个人作用9.2能够与团队成员保持协调与合作序 号毕业要求指标点机械控制 工稈基础负责人的角色10沟通：能够就复杂工程问题与业界 同行及社会公众进行有效沟通和 交流，包括撰写报告和设计文稿、 陈述发言、清晰表达或回应指令。 并具备一定的国际视野，能够在跨 文化背景下进行沟通和交流10.1具有较强的口头表达与沟通交 流能力10.2能撰写应用文和科技论文10.3 了解国外历史文化，具备一定的 跨文化父流能力11项目管理：理解并掌握工程管理原 理与经济决策方法，并能在多学科 环境中应用11.1在处理工程问题中能运用正确 的经济与管理思维11.2对工程问题能够进行经济分析， 并做出合理的决策12终身学习：具有自主学习和终身学 习的意识，有不断学习和适应发展 的能力12.1具有自觉搜集阅读与整理资料 的能力12.2 了解本专业发展前沿12.3具有终身学习的意识与能力注：表中“H （高）M （中）L （弱）”表示课程与各项毕业要求的关联度。