機(jī)械控制綜合實(shí)習(xí)教學(xué)大綱

機(jī)械控制綜合實(shí)習(xí)教學(xué)大綱一、基本信息課程代碼：實(shí)驗(yàn)課程名稱(chēng)：機(jī)械控制綜合實(shí)驗(yàn)英文名稱(chēng)：ExperimentofElectricalTechnology課程總學(xué)時(shí)：32總學(xué)分：2.0實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：1周適用對(duì)象：機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)二、實(shí)驗(yàn)課程的性質(zhì)與任務(wù)本實(shí)驗(yàn)課是與《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》課程相配套的實(shí)驗(yàn)課程。培養(yǎng)學(xué)生從控制論的角度認(rèn)識(shí)和理解系統(tǒng)問(wèn)題，鞏固基本概念和原理、分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的技術(shù)和方法，鍛煉基本的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)任務(wù)：1．認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，預(yù)習(xí)與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的理論知識(shí)，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法。2．熟悉所用實(shí)驗(yàn)設(shè)備及應(yīng)用軟件的使用方法。3．按實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行接線(xiàn)和操作。4．在實(shí)驗(yàn)中注意觀察，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)與圖像，并能分析和解決在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和問(wèn)題。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的與要求實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生進(jìn)一步了解和掌握自動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)概念、控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)方法。2．學(xué)習(xí)和掌握分析設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的各種仿真方法。3．提高應(yīng)用計(jì)算機(jī)的能力和水平。4．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，并獲得科學(xué)研究的初步訓(xùn)練。要求：掌握與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的理論知識(shí)，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法；熟悉所用實(shí)驗(yàn)設(shè)備及應(yīng)用軟件的使用方法；掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能并記錄有關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能分析和解決在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和問(wèn)題；實(shí)驗(yàn)后認(rèn)真編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)論明確。四、考核辦法和成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)考核辦法：教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生應(yīng)按照教學(xué)大綱或指導(dǎo)書(shū)的要求提交自己撰寫(xiě)的綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告后，才能參加考核。考核內(nèi)容包括三個(gè)方面：（一）思想品德、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)紀(jì)律等，占實(shí)習(xí)總成績(jī)的20%。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)期間如有嚴(yán)重違紀(jì)行為，造成惡劣影響者，可按綜合成績(jī)不及格評(píng)定。（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)中基本理論運(yùn)用、基本技能、動(dòng)手能力等占實(shí)驗(yàn)教學(xué)總成績(jī)的50%。（三）綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告是學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間學(xué)習(xí)和工作的總結(jié)，應(yīng)反映學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力、實(shí)踐教學(xué)心得體會(huì)及合理化建議等。報(bào)告必須由學(xué)生獨(dú)立撰寫(xiě)完成，占實(shí)驗(yàn)教學(xué)總成績(jī)的30%。綜合實(shí)驗(yàn)成績(jī)采用五級(jí)記分制記入學(xué)生成績(jī)表內(nèi)。成績(jī)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)為：90分以上為優(yōu)秀；80～89分為良好；70～79分為中等；60～69分為及格；60分以下為不及格。成績(jī)?cè)u(píng)定的基本準(zhǔn)則：優(yōu)秀：能完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，達(dá)到教學(xué)大綱規(guī)定的全部要求；實(shí)驗(yàn)報(bào)告能對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行全面、系統(tǒng)的總結(jié)，并運(yùn)用所學(xué)理論對(duì)某些問(wèn)題加以分析，有一定的獨(dú)立見(jiàn)解；實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間表現(xiàn)好，積極參加勞動(dòng)，無(wú)違紀(jì)現(xiàn)象。良好：能完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，達(dá)到教學(xué)大綱規(guī)定的全部要求；實(shí)驗(yàn)報(bào)告能對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全面、系統(tǒng)的總結(jié)；實(shí)驗(yàn)期間表現(xiàn)較好，能積極參加勞動(dòng)，無(wú)違紀(jì)現(xiàn)象。中等：能完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，達(dá)到教學(xué)大綱規(guī)定的全部要求；實(shí)驗(yàn)報(bào)告能對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行較為全面的總結(jié)；實(shí)驗(yàn)期間表現(xiàn)較好，能積極參加勞動(dòng)，無(wú)違紀(jì)現(xiàn)象。及格：能完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，達(dá)到教學(xué)大綱規(guī)定的主要要求；能完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，內(nèi)容基本正確；實(shí)驗(yàn)期間勞動(dòng)態(tài)度一般，無(wú)違紀(jì)現(xiàn)象。不及格：未達(dá)到教學(xué)大綱的基本要求，實(shí)驗(yàn)報(bào)告馬虎潦草，內(nèi)容有明顯錯(cuò)誤；在實(shí)驗(yàn)期間因故請(qǐng)假缺席的時(shí)間超過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間的三分之一以上者或?qū)嶒?yàn)教學(xué)中無(wú)故曠課超過(guò)三分之一以上者，實(shí)驗(yàn)綜合成績(jī)?cè)u(píng)定為不及格。五、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)自編《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》（電子版）六、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容與要求實(shí)驗(yàn)一典型環(huán)節(jié)的模擬研究實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：3每組人數(shù)：3~4人實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.熟悉并掌握TD-ACC+設(shè)備的使用方法及各典型環(huán)節(jié)模擬電路的構(gòu)成方法。2.熟悉各種典型環(huán)節(jié)的理想階躍響應(yīng)曲線(xiàn)和實(shí)際階躍響應(yīng)曲線(xiàn)。對(duì)比差異、分析原因。3.了解參數(shù)變化對(duì)典型環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)特性的影響。教學(xué)要求：1.遵守實(shí)驗(yàn)室紀(jì)律，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不得隨意走動(dòng)、大聲喧嘩。2.實(shí)驗(yàn)前，按實(shí)驗(yàn)要求事先復(fù)習(xí)與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的理論知識(shí)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，了解?shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中務(wù)必帶上教材和實(shí)驗(yàn)文檔，認(rèn)真聽(tīng)講，注意觀察思考，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)和程序，每次實(shí)驗(yàn)成績(jī)根據(jù)完成情況給予評(píng)分。3.按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)要求進(jìn)行接線(xiàn)和操作，經(jīng)檢查和指導(dǎo)老師同意后再通電。小心使用機(jī)器，以免出現(xiàn)意外故障，若機(jī)器出現(xiàn)硬件故障，可報(bào)告并請(qǐng)求老師協(xié)調(diào)維護(hù)，勿喧嘩和起哄。4.禁止在實(shí)驗(yàn)室中做與實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的事情，特別是玩游戲者，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)本課程總成績(jī)將減10分，發(fā)現(xiàn)兩次總成績(jī)按0分處理。5.按規(guī)定時(shí)間完成并上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告字跡要清楚，結(jié)論要明確，并寫(xiě)出程序流程圖、程序、并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、完成思考題等。6.實(shí)驗(yàn)后應(yīng)斷電并返回WINDOWS下關(guān)閉計(jì)算機(jī)，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前的情況。教學(xué)方法：1.教師進(jìn)行先行實(shí)驗(yàn)，對(duì)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料仔細(xì)檢查，以保證實(shí)驗(yàn)的效果和安全。2.在學(xué)生實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的和要求、依據(jù)的原理、儀器設(shè)備安裝使用的方法、實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程等，通過(guò)講授或談話(huà)作充分的說(shuō)明，必要時(shí)進(jìn)行示范，以增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的自覺(jué)性。3.小組實(shí)驗(yàn)盡可能使每個(gè)學(xué)生都親自動(dòng)手。4.在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中,教師巡視指導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和方法的教育。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，由師生或由教師進(jìn)行小結(jié)，并由學(xué)生寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提要：1．按1.1.3節(jié)中所列舉的比例環(huán)節(jié)的模擬電路圖將線(xiàn)接好。檢查無(wú)誤后開(kāi)啟設(shè)備電源。2．將信號(hào)源單元的“ST”端插針與“S”端插針用“短路塊”短接。由于每個(gè)運(yùn)放單元均設(shè)置了鎖零場(chǎng)效應(yīng)管，所以運(yùn)放具有鎖零功能。將開(kāi)關(guān)分別設(shè)在“方波”檔和“500ms～12s”檔，調(diào)節(jié)調(diào)幅和調(diào)頻電位器，使得“OUT”端輸出的方波幅值為1V，周期為10s左右。3．將2中的方波信號(hào)加至環(huán)節(jié)的輸入端Ui，用示波器的“CH1”和“CH2”表筆分別監(jiān)測(cè)模擬電路的輸入U(xiǎn)i端和輸出U0端，觀測(cè)輸出端的實(shí)際響應(yīng)曲線(xiàn)U0(t)，記錄實(shí)驗(yàn)波形及結(jié)果。4．改變幾組參數(shù)，重新觀測(cè)結(jié)果。5．用同樣的方法分別搭接積分環(huán)節(jié)、比例積分環(huán)節(jié)、比例微分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)和比例積分微分環(huán)節(jié)的模擬電路圖。觀測(cè)這些環(huán)節(jié)對(duì)階躍信號(hào)的實(shí)際響應(yīng)曲線(xiàn)，分別記錄實(shí)驗(yàn)波形及結(jié)果。實(shí)驗(yàn)二典型系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：3每組人數(shù)：3~4人實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.研究二階系統(tǒng)的特征參量(ξ、ωn)對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響。2.研究二階對(duì)象的三種阻尼比下的響應(yīng)曲線(xiàn)及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.熟悉Routh判據(jù)，用Routh判據(jù)對(duì)三階系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。教學(xué)要求：1.遵守實(shí)驗(yàn)室紀(jì)律，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不得隨意走動(dòng)、大聲喧嘩。2.實(shí)驗(yàn)前，按實(shí)驗(yàn)要求事先復(fù)習(xí)與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的理論知識(shí)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，了解?shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中務(wù)必帶上教材和實(shí)驗(yàn)文檔，認(rèn)真聽(tīng)講，注意觀察思考，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)和程序，每次實(shí)驗(yàn)成績(jī)根據(jù)完成情況給予評(píng)分。3.按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)要求進(jìn)行接線(xiàn)和操作，經(jīng)檢查和指導(dǎo)老師同意后再通電。小心使用機(jī)器，以免出現(xiàn)意外故障，若機(jī)器出現(xiàn)硬件故障，可報(bào)告并請(qǐng)求老師協(xié)調(diào)維護(hù)，勿喧嘩和起哄。4.禁止在實(shí)驗(yàn)室中做與實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的事情，特別是玩游戲者，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)本課程總成績(jī)將減10分，發(fā)現(xiàn)兩次總成績(jī)按0分處理。5.按規(guī)定時(shí)間完成并上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告字跡要清楚，結(jié)論要明確，并寫(xiě)出程序流程圖、程序、并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、完成思考題等。6.實(shí)驗(yàn)后應(yīng)斷電并返回WINDOWS下關(guān)閉計(jì)算機(jī)，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前的情況。教學(xué)方法：1.教師進(jìn)行先行實(shí)驗(yàn)，對(duì)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料仔細(xì)檢查，以保證實(shí)驗(yàn)的效果和安全。2.在學(xué)生實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的和要求、依據(jù)的原理、儀器設(shè)備安裝使用的方法、實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程等，通過(guò)講授或談話(huà)作充分的說(shuō)明，必要時(shí)進(jìn)行示范，以增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的自覺(jué)性。3.小組實(shí)驗(yàn)盡可能使每個(gè)學(xué)生都親自動(dòng)手。4.在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中,教師巡視指導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和方法的教育。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，由師生或由教師進(jìn)行小結(jié)，并由學(xué)生寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提要：1.信號(hào)源單元的“ST”端插針與“S”端插針用“短路塊”短接。由于每個(gè)運(yùn)放單元均設(shè)置了鎖零場(chǎng)效應(yīng)管，所以運(yùn)放具有鎖零功能。將開(kāi)關(guān)分別設(shè)在“方波”檔和“500ms～12s”檔，調(diào)節(jié)調(diào)幅和調(diào)頻電位器，使得“OUT”端輸出的方波幅值為1V，周期為10s左右。2.典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標(biāo)的測(cè)試(1)按模擬電路圖接線(xiàn)，將方波信號(hào)接至輸入端，取R=10K。(2)用示波器觀察系統(tǒng)響應(yīng)曲線(xiàn)C(t)，測(cè)量并記錄超調(diào)MP、峰值時(shí)間tp和調(diào)節(jié)時(shí)間tS。(3)分別按R=20K；40K；100K；改變系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益，觀察響應(yīng)曲線(xiàn)C(t)，測(cè)量并記錄性能指標(biāo)MP、tp和tS，及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并將測(cè)量值和計(jì)算值進(jìn)行比較(實(shí)驗(yàn)前必須按公式計(jì)算出)。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1.2-1中。表1.2-2中已填入了一組參考測(cè)量值，供參照。3.典型三階系統(tǒng)的性能(1)按圖接線(xiàn)，將方波信號(hào)接至輸入端，取R=30K。(2)觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線(xiàn)，并記錄波形。(3)減小開(kāi)環(huán)增益(R=41.7K；100K)，觀察響應(yīng)曲線(xiàn)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表中。表中已填入了一組參考測(cè)量值，供參照。實(shí)驗(yàn)三線(xiàn)性系統(tǒng)的根軌跡分析實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：3每組人數(shù)：3~4人實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.根據(jù)對(duì)象的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，做出根軌跡圖。2.掌握用根軌跡法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證根軌跡方法。教學(xué)要求：1.遵守實(shí)驗(yàn)室紀(jì)律，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不得隨意走動(dòng)、大聲喧嘩。2.實(shí)驗(yàn)前，按實(shí)驗(yàn)要求事先復(fù)習(xí)與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的理論知識(shí)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，了解?shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中務(wù)必帶上教材和實(shí)驗(yàn)文檔，認(rèn)真聽(tīng)講，注意觀察思考，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)和程序，每次實(shí)驗(yàn)成績(jī)根據(jù)完成情況給予評(píng)分。3.按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)要求進(jìn)行接線(xiàn)和操作，經(jīng)檢查和指導(dǎo)老師同意后再通電。小心使用機(jī)器，以免出現(xiàn)意外故障，若機(jī)器出現(xiàn)硬件故障，可報(bào)告并請(qǐng)求老師協(xié)調(diào)維護(hù)，勿喧嘩和起哄。4.禁止在實(shí)驗(yàn)室中做與實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的事情，特別是玩游戲者，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)本課程總成績(jī)將減10分，發(fā)現(xiàn)兩次總成績(jī)按0分處理。5.按規(guī)定時(shí)間完成并上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告字跡要清楚，結(jié)論要明確，并寫(xiě)出程序流程圖、程序、并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、完成思考題等。6.實(shí)驗(yàn)后應(yīng)斷電并返回WINDOWS下關(guān)閉計(jì)算機(jī)，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前的情況。教學(xué)方法：1.教師進(jìn)行先行實(shí)驗(yàn)，對(duì)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料仔細(xì)檢查，以保證實(shí)驗(yàn)的效果和安全。2.在學(xué)生實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的和要求、依據(jù)的原理、儀器設(shè)備安裝使用的方法、實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程等，通過(guò)講授或談話(huà)作充分的說(shuō)明，必要時(shí)進(jìn)行示范，以增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的自覺(jué)性。3.小組實(shí)驗(yàn)盡可能使每個(gè)學(xué)生都親自動(dòng)手。4.在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中,教師巡視指導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和方法的教育。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，由師生或由教師進(jìn)行小結(jié)，并由學(xué)生寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提要：1、繪制根軌跡圖：實(shí)驗(yàn)前根據(jù)對(duì)象傳遞函數(shù)畫(huà)出對(duì)象的根軌跡圖，對(duì)其穩(wěn)定性及暫態(tài)性能做出理論上的判斷。并確定各種狀態(tài)下系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益K的取值及相應(yīng)的電阻值R。2、將信號(hào)源單元的“ST”端插針與“S”端插針用“短路