《控制工程基礎(chǔ)》教學(xué)大綱

1、控制工程基礎(chǔ)教學(xué)大綱大綱說明課程代碼：3325052總學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)（講課40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）總學(xué)分：3課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課，必修適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)預(yù)修要求：高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、電工技術(shù)一、課程的性質(zhì)、目的、任務(wù)：(一) 課程性質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)課，必修(二) 目的與任務(wù)通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生具有分析、綜合電氣自動(dòng)化、儀表自動(dòng)化及工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備中自控系統(tǒng)的能力。二、課程教學(xué)的基本要求通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握自動(dòng)控制的基本原理和基本分析方法，并能應(yīng)用基本原理對(duì)典型的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析與綜合。三、教學(xué)方法和教學(xué)手段的建議采用以教師講授為主，并結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)手段如多媒體教室等。

2、四、課程習(xí)題要求 習(xí)題的基本要求是：鞏固和深入理解所學(xué)過的基本概念、基本理論，提高計(jì)算技能和作圖能力。運(yùn)用所學(xué)得的知識(shí)分析和計(jì)算典型及實(shí)際的控制系統(tǒng)問題，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。 習(xí)題可包括思考題和計(jì)算題，課外習(xí)題和課內(nèi)習(xí)題五、大綱的使用說明本大綱適用于本科學(xué)校機(jī)電工程專業(yè)，因本課程涉及高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、電工原理、電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)、半導(dǎo)體變流技術(shù)等多門基礎(chǔ)課的知識(shí)，故適宜在二年級(jí)下開設(shè)，在講授時(shí)，要注意聯(lián)系和復(fù)習(xí)。講授內(nèi)容可按學(xué)時(shí)作適當(dāng)增刪。大綱正文第一章 控制系統(tǒng)的基本概念 學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)（講課2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）本章講授要點(diǎn)：控制系統(tǒng)的工作原理、組成、基本要求

3、、基本類型本章講授重點(diǎn)：控制系統(tǒng)的工作原理、基本要求本章講授難點(diǎn)：控制系統(tǒng)的工作原理1.1 控制系統(tǒng)的工作原理及其組成1.1.1工作原理1.1.2開環(huán)控制和閉環(huán)控制1.1.3閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成1.2 控制系統(tǒng)的基本類型1.2.1按輸入量的特征分類1.2.2按系統(tǒng)中傳遞信號(hào)的性質(zhì)分類1.3 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求1.4 控制工程發(fā)展概況習(xí)題：1；2；3第二章 數(shù)學(xué)模型 學(xué)時(shí)（講課10學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）本章講授要點(diǎn)：突出強(qiáng)調(diào)參數(shù)模型的必要性以及參數(shù)模型的基本要素及其表達(dá)，掌握傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖和它們的變換關(guān)系本章講授重點(diǎn)：傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖和它們的變換關(guān)系本章講授難點(diǎn)：傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖和它們的變換關(guān)系

4、2.1控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程2.2拉氏變和反換變換2.3 傳遞函數(shù)2.4系統(tǒng)方框圖和信號(hào)流圖2.5控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)推導(dǎo)舉例機(jī)電系統(tǒng)2.5非線性數(shù)學(xué)模型的線性化習(xí)題：1；2；3；4；5；6；9；10；11；12；13；14第三章 時(shí)域分析法 學(xué)時(shí)：10學(xué)時(shí)（講課10學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）本章講授要點(diǎn)：一階、二階、高階系統(tǒng)的分析，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及穩(wěn)態(tài)誤差分析本章講授重點(diǎn)：一階、二階的時(shí)域分析，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及穩(wěn)態(tài)誤差分析本章講授難點(diǎn)：一階、二階的時(shí)域分析3.1典型輸入信號(hào)3.2一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)3.3二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)3.4高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)3.5誤差的分析和計(jì)算3.6穩(wěn)定性分析習(xí)題：1；2；4；

5、5；6；7；8；9；10；11；12；13；14；15；16第四章 頻域分析法 學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)（講課2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）本章講授要點(diǎn)：頻率特性的概念及作圖方法，運(yùn)用系統(tǒng)的頻率特性對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行定性分析和定量估算，奈氏判據(jù)、玻德判據(jù)的準(zhǔn)則和方法本章講授重點(diǎn)：掌握典型環(huán)節(jié)的頻率特性、熟練掌握系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)頻率曲線和開環(huán)幅相頻率曲線的繪制及奈氏判據(jù)、玻德判據(jù)本章講授難點(diǎn)：開環(huán)對(duì)數(shù)頻率曲線和開環(huán)幅相頻率曲線的繪制4.1頻率特性的基本概念4.2典型環(huán)節(jié)的頻率特性圖4.3系統(tǒng)開環(huán)頻率特性圖4.4頻域穩(wěn)定性判據(jù)4.7用系統(tǒng)開環(huán)頻率特性分析閉環(huán)系統(tǒng)性能習(xí)題：5；8；9；10；12；14；16；17；20；2

6、3第五章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正 學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)（講課2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）本章講授要點(diǎn)：PID控制規(guī)律及其實(shí)現(xiàn)；采用頻率法，利用校正裝置將原有系統(tǒng)的特性加以修正和改造，使得系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)給定的性能要求本章講授重點(diǎn)：頻率法校正本章講授難點(diǎn)：頻率法校正5.1概述5.2 PID控制規(guī)律5.3 PID控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)5.4頻率法設(shè)計(jì)和校正5.5并聯(lián)校正和復(fù)合校正習(xí)題：1；2；3；4；5本課程對(duì)學(xué)生自學(xué)的要求自學(xué)所推薦的參考書課時(shí)數(shù)分配表：序 號(hào)內(nèi) 容學(xué) 時(shí)講 課實(shí) 驗(yàn)小 計(jì)1第一章 控制系統(tǒng)的基本概念2022第二章 數(shù)學(xué)模型8083第三章 時(shí)域分析法104144第四章 頻域分析法102125第五章 控制系統(tǒng)的設(shè)

7、計(jì)和校正10212合 計(jì)40848考試方式和考核要求本課程采用閉卷考試。對(duì)上課缺席、作業(yè)缺交超過學(xué)校規(guī)定者不能參加期末考試，成績(jī)以零分計(jì)。推薦教材與參考書目自動(dòng)控制原理 張希周主編 重慶大學(xué)出版社自動(dòng)控制原理 黃家英主編 東南大學(xué)出版社自動(dòng)控制原理 孫虎章主編 中央廣播電視大學(xué)出版社現(xiàn)代控制工程 緒方勝?gòu)┲骶?盧伯英譯 科學(xué)出版社the real implementation of the "quasi, ruthless. Tough," requirement, carry forward the spirit of a nail, and the corrective

8、 measures The implementation of the nerve endings, do not let the rectification is not in place, not to retreat, the people are not satisfied. Pin four is to adhere to the reform and innovation. To reform the way of thinking and innovative courage to turn style, against four winds, the courage to fa

9、ce the contradictions, good at solving the chronic ills, dare to break the outdated customs and bad habits Hensha unhealthy tendencies, trees, fresh healthy. The five is to adhere to tackling the problem. That is the wind Su Ji and the education supervision combined, in order to establish a new syst

10、em to promote the normalization of style building, long-term, to enhance the party spirit of honest and pragmatic people thought conscious action. The six is to insist on the completion of the third grasp the overall situation. Activity and end This year the goal of safety production work plan for n

11、ext year, work together, to promote the activities and the work of production safety with both hands, two promotion, two not mistake. Two, rectification of the overall objectives and specific objectives: (a) the overall path around the "four focus", carried out the outstanding problems of

12、the special rectification, the full implementation of the central and provincial Party committee clear the rectification task, effectively curb the "four winds", realize the overall improvement of Party and government. The point is: focus on the people, the people, convenience, and resolut

13、ely curb the bureaucratic style of work; looking to stimulate grassroots vitality, resolutely curb the Wenshan sea; focus on the cadres honest, clean government, politics, and resolutely curb exceed the standard Quasi occupied office space, Gongjusiyong, public funds, extravagance of the wind; focus

14、 on establish a correct view of achievements, the concept of power, and resolutely curb acts against the interests of the masses. Accelerate the system reform and construction, improve the people honest and pragmatic normalization system, constantly consolidate and expand educational practice achiev

15、ements, make people satisfied. The recent reform goal: Political Quality Bureau and all Party members and cadres, further improve the quality of the business; the "four winds", "two" problem has been effectively solved. The middle goal of the reform: "opposition party and go

16、vernment austerity waste控制工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)大綱一、總則1.本大綱適用范圍1）大綱相關(guān)的課程名稱和課程屬性課程名稱：控制工程基礎(chǔ) 課程屬性：學(xué)科基礎(chǔ)課程2）本大綱的適用范圍適用于本科機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化3）實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)8個(gè)學(xué)時(shí)2.本大綱的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笞詣?dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)是自動(dòng)控制理論課的一部分，它的目的和要求是1)通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解和掌握自動(dòng)控制理論的基本概念、控制系統(tǒng)的分析方法和設(shè)計(jì)方法2)學(xué)習(xí)和掌握系統(tǒng)模擬電路的構(gòu)成和測(cè)試技術(shù)3)提高應(yīng)用計(jì)算機(jī)的能力和水平3.本實(shí)驗(yàn)課程的重點(diǎn)和內(nèi)容1）典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)2）控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析3）系統(tǒng)頻率特性測(cè)量4）連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正4本

17、大綱所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)所使用的設(shè)備由計(jì)算機(jī)、A/D、D/A接口板、模擬實(shí)驗(yàn)電路、打印機(jī)及直流穩(wěn)壓電源組成，其中計(jì)算機(jī)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)分別起信號(hào)產(chǎn)生、測(cè)量、顯示、系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理的作用，模擬電路起被控對(duì)象的作用，板上裝有6個(gè)運(yùn)算放大器，與電阻、電容相配合，可以構(gòu)成多種特性的被控對(duì)象，在計(jì)算機(jī)機(jī)箱內(nèi)，插有A/D、D/A接口板，它起模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換作用，可根據(jù)軟件產(chǎn)生不同的信號(hào)（階躍、三角、正弦），直流穩(wěn)壓電源12V、負(fù)12V，為模擬電路供電。該套實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)控制元件，也可以構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，并對(duì)其理論特性進(jìn)行測(cè)量，所有的自動(dòng)控制理論課實(shí)驗(yàn)都是在這套裝置上完成的。

18、二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和學(xué)時(shí)安排1.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一 典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)1）實(shí)驗(yàn)類型 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)2）實(shí)驗(yàn)開設(shè)屬性 必開實(shí)驗(yàn)3）學(xué)時(shí)數(shù) 2個(gè)學(xué)時(shí)4）實(shí)驗(yàn)?zāi)康腶：學(xué)習(xí)構(gòu)成典型環(huán)節(jié)的模擬電路，了解電路參數(shù)對(duì)環(huán)節(jié)特性的影響b: 學(xué)習(xí)典型環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)的測(cè)量方法，并學(xué)會(huì)由階躍響應(yīng)曲線計(jì)算典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)5) 實(shí)驗(yàn)要求a：畫出慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、比例加微分環(huán)節(jié)的模擬電路圖，用坐標(biāo)紙畫出所記錄的慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、比例加微分環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線b：由階躍響應(yīng)曲線計(jì)算出慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，并與電路計(jì)算結(jié)果相比較2.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二 二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)1）實(shí)驗(yàn)類型 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)2）實(shí)驗(yàn)開設(shè)屬性 必開實(shí)驗(yàn)3）學(xué)時(shí)數(shù) 2個(gè)學(xué)時(shí)4）實(shí)驗(yàn)?zāi)康腶：研究二階系統(tǒng)的二個(gè)重要參數(shù)阻尼比和無阻尼自然頻率對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響b：學(xué)會(huì)根據(jù)系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線確定傳遞函數(shù)5) 實(shí)驗(yàn)要求a：畫出