《機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 第2版》 教案大綱

1、*大學(xué)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱課程編號課程名稱機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程性質(zhì)必修學(xué) 時32學(xué) 分2學(xué)時分配授課：28實驗：4 上機(jī)：實踐：實踐（周）：考核方式閉卷考試，平時成績占30% ,期末成績占70% o開課學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院更新時間適用專業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)先修課程高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)、電工技術(shù)、電子技術(shù)一、教學(xué)內(nèi)容第一章緒論機(jī)械工程的開展與控制理論的應(yīng)用機(jī)械工程自動控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)械自動控制系統(tǒng)的分類對自動控制系統(tǒng)的基本要求教學(xué)難點：掌握反應(yīng)的概念與作用。教學(xué)重點：掌握機(jī)械控制系統(tǒng)組成和原理，了解機(jī)械控制基礎(chǔ)的研究對象和基本任務(wù)。第二章自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和

2、傳遞函數(shù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立非線性數(shù)學(xué)模型的線性化拉普拉斯變換傳遞函數(shù)系統(tǒng)方框圖和信號流圖工程實例中的數(shù)學(xué)模型與傳遞函數(shù)教學(xué)難點：系統(tǒng)微分方程的建立。教學(xué)重點：系統(tǒng)微分方程的建立，系統(tǒng)傳遞函數(shù)的推導(dǎo)及方框圖的簡化。第三章系統(tǒng)的時域分析法時域響應(yīng)概述典型的輸入信號控制系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)一階系統(tǒng)的時間響應(yīng)二階系統(tǒng)的時間響應(yīng)欠阻尼二階系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)高階系統(tǒng)的時域響應(yīng)教學(xué)難點：二階系統(tǒng)的計算。教學(xué)重點：二階系統(tǒng)響應(yīng)的五個性能指標(biāo)的定義及計算，系統(tǒng)誤差的分析與計算。第四章 控制系統(tǒng)的頻域分析法頻率特性的概述典型環(huán)節(jié)頻率特性的極坐標(biāo)圖系統(tǒng)奈奎斯特圖的畫法典型環(huán)節(jié)頻率特性的對數(shù)坐標(biāo)圖頻率特性的性能指標(biāo)最小

3、相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性及頻域性能指標(biāo)教學(xué)難點：繪制系統(tǒng)Bode圖。教學(xué)重點：頻率特性的定義及求法，頻率特性與系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出的關(guān)系，系統(tǒng)頻率特性的 極坐標(biāo)圖、對數(shù)極坐標(biāo)圖的作圖方法。第五章線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念及穩(wěn)定條件代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)幾何穩(wěn)定性判據(jù)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性工程實例中的穩(wěn)定性分析教學(xué)難點：Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)、Bode穩(wěn)定性判據(jù)。教學(xué)重點：幾種穩(wěn)定性判據(jù)，相對穩(wěn)定性指標(biāo)的計算及意義，Nquist穩(wěn)定性判據(jù)的應(yīng) 用。第六章控制系統(tǒng)的誤差分析和計算系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算減小穩(wěn)態(tài)誤差的途徑動態(tài)誤差系數(shù)工程實例中的誤差分析教學(xué)難點：動態(tài)誤差系數(shù)分

4、析與計算。教學(xué)重點：系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算方法，動態(tài)誤差系數(shù)的計算 和誤差分析。第七章根軌跡法根軌跡的基本概念繪制根軌跡的基本條件繪制根軌跡的基本規(guī)那么廣義根軌跡利用根軌跡分析系統(tǒng)的性能教學(xué)難點：利用幅值條件和相角條件繪制根軌跡。教學(xué)重點：根軌跡和系統(tǒng)特性之間的關(guān)系，繪制根軌跡的8項基本規(guī)那么，利用Matlab 軟件繪制根軌跡方法。第八章控制系統(tǒng)性能校正概述校正裝置及其性能串聯(lián)校正反應(yīng)校正和復(fù)合校正典型控制器的控制規(guī)律及設(shè)計控制系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計模型工程實例中的控制系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)難點：相位校正的原理和方法。教學(xué)重點：系統(tǒng)相位超前校正和相位滯后校正的原理和方法。二、教學(xué)要求第一章緒

5、論教學(xué)要求：掌握機(jī)械工程控制理論的研究對像和基本任務(wù)；熟悉機(jī)械工程控制系統(tǒng)的反 饋及系統(tǒng)的組成和對控制系統(tǒng)的基本要求；了解機(jī)械工程控制系統(tǒng)的分類。第二章 自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)教學(xué)要求：掌握數(shù)學(xué)模型在控制理論中的作用和建立方法；熟悉拉普拉斯變換和系統(tǒng)傳 遞函數(shù)的推導(dǎo)及方框圖的簡化；掌握建立數(shù)學(xué)模型的基本方法和技巧。第三章系統(tǒng)的時域分析法教學(xué)要求：掌握求系統(tǒng)時間響應(yīng)函數(shù)的一般方法；理解時間響應(yīng)瞬態(tài)性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)性 能指標(biāo)的物理意義和計算方法；了解性能指標(biāo)對系統(tǒng)性能的影響；掌握衡量時間響應(yīng)性能的 性能指標(biāo)評價。第四章控制系統(tǒng)的頻域分析法教學(xué)要求：熟悉頻率特性的含義和求法；掌握頻率特性的圖

6、形表示法和作圖方法；熟悉 頻率特性與系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出的關(guān)系；掌握頻率特性的性能指標(biāo)及工程應(yīng)用；了解最小相位系統(tǒng) 和非最小相位系統(tǒng)的概念。第五章線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性教學(xué)要求：掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念；熟悉系統(tǒng)穩(wěn)定性的判據(jù)和方法；了解系統(tǒng)的相對穩(wěn) 定性指標(biāo)的計算及意義；熟悉穩(wěn)定性分析的工程應(yīng)用。第六章根軌跡法教學(xué)要求：了解根軌跡和系統(tǒng)特性之間的關(guān)系；掌握繪制根軌跡的8項基本規(guī)那么；熟悉 利用Matlab軟件繪制根軌跡的方法；掌握利用幅值條件和相角條件繪制根軌跡的方法。第七章控制系統(tǒng)的誤差分析和計算教學(xué)要求：熟悉系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念；掌握系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算方法和減小穩(wěn)態(tài)誤 差的方法；了解系統(tǒng)動態(tài)誤差系數(shù)的計算和誤差分析。第八章控制系統(tǒng)性能校正教學(xué)要求：了解衡量系統(tǒng)性能的量化指標(biāo)；熟悉系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)速度、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)精度、 穩(wěn)定性等指標(biāo)體系；掌握系統(tǒng)相位超前校正和相位滯后校正的原理和方法；熟練掌握控制器 類型和設(shè)計方法。三、章節(jié)學(xué)時分配章次總課時課堂講授實驗上機(jī)實踐備注12226636424445446422722844總計32284四、教材與主要參考資料教材1李連進(jìn).機(jī)械工程控制基礎(chǔ).2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022.參考資料1曾孟雄.機(jī)械工程控制基礎(chǔ).1版.北京：電子工業(yè)出版社，2011.2董明曉.機(jī)械工程控