農(nóng)業(yè)裝備控制工程 課程考核大綱

農(nóng)業(yè)裝備控制工程課程考核大綱（ControlEngineeringofAgriculturalEquipment）課程基本信息課程編號：04021166課程學(xué)時(shí)：48課程學(xué)分：3一、課程的性質(zhì)和地位《農(nóng)業(yè)裝備控制工程》是農(nóng)業(yè)智能裝備工程專業(yè)的必修課，也是一門理論性與實(shí)踐性比較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課,在基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間架起了一道橋梁，起到承上啟下的作用。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生首先建立閉環(huán)反饋系統(tǒng)控制理論的基本思想，掌握控制理論基本分析和設(shè)計(jì)方法，解決工程實(shí)際問題；同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生挖掘本課程蘊(yùn)含的科學(xué)精神、工程思維、民族自豪感與使命感以及愛國主義情懷等思政元素，使學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。中國自古以來就是農(nóng)業(yè)大國，以高科技為手段，中國的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)正在邁向自動化、智能化、無人化作業(yè)的新時(shí)代。袁隆平先生有一個(gè)“禾下乘涼”的夢，以無人駕駛農(nóng)機(jī)裝備、農(nóng)業(yè)無人機(jī)為代表的智能無人系統(tǒng)正在祖國的大地上馳騁飛翔,而控制理論與控制技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)這個(gè)偉大夢想的有力支撐。二、理論教學(xué)部分的考核目標(biāo)1、理論知識方面：通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解國內(nèi)外控制理論及技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，掌握反饋控制系統(tǒng)的構(gòu)成、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法及系統(tǒng)時(shí)域、復(fù)域、頻域分析和校正方法。第一章緒論（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：控制理論的發(fā)展過程。2.一般掌握：控制系統(tǒng)的基本概念、基本組成及分類。3.熟練掌握：開環(huán)控制和閉環(huán)控制的基本原理和特點(diǎn)。（二）考核內(nèi)容控制系統(tǒng)的任務(wù)、組成及自動控制的基本概念；系統(tǒng)方塊圖的繪制方法；控制系統(tǒng)穩(wěn)、準(zhǔn)、快的要求。（三）考核要求1.識記：控制系統(tǒng)的定義。2.領(lǐng)會：控制系統(tǒng)的基本組成。3.應(yīng)用：自控控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)裝備中的應(yīng)用。4.分析：開環(huán)控制和閉環(huán)控制的特征及區(qū)別。5.綜合：根據(jù)系統(tǒng)工作原理圖繪制系統(tǒng)方塊圖。6.評價(jià)：控制系統(tǒng)性能的評價(jià)。第二章控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)的概念。2.一般掌握：機(jī)械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型的建立。3.熟練掌握：拉普拉斯變換與逆變換；傳遞函數(shù)框圖的簡化；梅遜公式與信號流圖。（二）考核內(nèi)容復(fù)數(shù)的表達(dá)與運(yùn)算、復(fù)變函數(shù)的概念，拉普拉斯的定義，典型函數(shù)的拉普拉斯變換，拉普拉斯變換的基本性質(zhì)、拉普拉斯逆變換的計(jì)算方法；控制系統(tǒng)的微分方程模型與傳遞函數(shù)模型的定義、特點(diǎn)，機(jī)械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型的建立，典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；傳遞函數(shù)框圖的組成、連接形式，傳遞函數(shù)框圖的建立和等效變換；信號流圖的組成與繪制方法，使用梅遜公式求解系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。（三）考核要求1.識記：復(fù)數(shù)、拉氏變換、傳遞函數(shù)的基本概念。2.領(lǐng)會：典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。3.應(yīng)用：機(jī)械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型的建立。4.分析：拉普拉斯變換及逆變換。5.綜合：傳遞函數(shù)框圖的等效變換。6.評價(jià)：信號流圖的組成與繪制方法，使用梅遜公式求解系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。第三章時(shí)域分析法（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1、一般了解：典型輸入信號；系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及動態(tài)的性能指標(biāo)。2、一般掌握：系統(tǒng)誤差分析與求解。3、熟練掌握：時(shí)域分析的方法，根軌跡的繪制方法。（二）考核內(nèi)容典型輸入信號的類型與特點(diǎn)，時(shí)間響應(yīng)的組成與評價(jià)指標(biāo)，給定輸入信號作用下與干擾信號作用下的誤差求解，減少穩(wěn)態(tài)誤差的方法；一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與時(shí)間響應(yīng)，二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)以及動態(tài)性能分析和性能改善，高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)及降階方法；根軌跡的基本概念，根軌跡與系統(tǒng)性能的關(guān)系，根軌跡繪制的依據(jù)和基本法則。（三）考核要求1.識記：典型輸入信號的類型和特點(diǎn)，時(shí)間響應(yīng)的組成與評價(jià)指標(biāo)，一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與時(shí)間響應(yīng)，根軌跡的基本概念。2.領(lǐng)會：給定輸入信號作用下與干擾信號作用下的誤差求解，減少穩(wěn)態(tài)誤差的方法。3.應(yīng)用：二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)以及動態(tài)性能分析和性能改善，高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)及降階方法。4.分析：根軌跡與系統(tǒng)性能的關(guān)系。5.綜合：根軌跡繪制的依據(jù)和基本法則。6.評價(jià)：根據(jù)根軌跡評價(jià)控制系統(tǒng)的動態(tài)性能。第四章

頻域特性分析（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1．一般了解：頻域特性、最小相位、閉環(huán)頻率特性與開環(huán)頻率特性的概念。2．一般掌握：頻率特性的求取，最小相位系統(tǒng)傳遞函數(shù)的確定方法。3．熟練掌握：一般系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的奈奎斯特圖與伯德圖繪制與系統(tǒng)性能的分析。（二）考核內(nèi)容頻率響應(yīng)與頻率特性、頻率特性與傳遞函數(shù)的關(guān)系，根據(jù)傳遞函數(shù)求取頻率特性和頻率響應(yīng)的方法、根據(jù)系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)求取頻率特性；典型環(huán)節(jié)的奈奎斯特圖與伯德圖特征，一般系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的奈奎斯特圖與伯德圖；最小相位系統(tǒng)的概念與特點(diǎn)，產(chǎn)生非最小相位的環(huán)節(jié)，最小相位系統(tǒng)傳遞函數(shù)的確定方法；閉環(huán)頻率特性與開環(huán)頻率特性的關(guān)系，零頻幅值、諧振頻率、截止頻率的概念。（三）考核要求1.識記：最小相位系統(tǒng)的概念與特點(diǎn)，產(chǎn)生非最小相位的環(huán)節(jié)。2.領(lǐng)會：頻率響應(yīng)與頻率特性、頻率特性與傳遞函數(shù)的關(guān)系；典型環(huán)節(jié)的奈奎斯特圖與伯德圖特征；零頻幅值、諧振頻率、截止頻率的概念。3.應(yīng)用：根據(jù)傳遞函數(shù)求取頻率特性和頻率響應(yīng)的方法、根據(jù)系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)求取頻率特性。4.分析：最小相位系統(tǒng)傳遞函數(shù)的確定方法；閉環(huán)頻率特性與開環(huán)頻率特性的關(guān)系。5.綜合：一般系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的奈奎斯特圖與伯德圖繪制。6.評價(jià)：根據(jù)奈奎斯特圖與伯德圖分析系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性。第五章控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1．一般了解：系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。2．一般掌握：勞斯穩(wěn)定判據(jù)。3．熟練掌握：奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)，伯德穩(wěn)定判據(jù)。（二）考核內(nèi)容了解勞斯穩(wěn)定判據(jù)的必要條件與充要條件，熟練掌握勞斯穩(wěn)定判據(jù)的使用規(guī)則；理解幅角原理，熟練掌握奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)的應(yīng)用方法；掌握伯德圖與奈奎斯特圖的對應(yīng)關(guān)系，熟練掌握伯德穩(wěn)定判據(jù)的應(yīng)用方法，理解控制系統(tǒng)相對穩(wěn)性的概念，掌握系統(tǒng)相位裕度與幅值裕度的計(jì)算方法。（三）考核要求1.識記：系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件，相對穩(wěn)定的概念。2.領(lǐng)會：幅角原理。3.應(yīng)用：三種穩(wěn)定判據(jù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定。4.分析：三種穩(wěn)定判據(jù)的原理。5.綜合：系統(tǒng)相位裕度與幅值裕度的計(jì)算方法。6.評價(jià)：三種穩(wěn)定判據(jù)各自的應(yīng)用范圍。第六章控制系統(tǒng)的性能校正

（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1、一般了解：系統(tǒng)性能校正的基本概念。2、一般掌握：系統(tǒng)性能校正的原理。3、熟練掌握：系統(tǒng)性能校正的方法。（二）考核內(nèi)容系統(tǒng)的性能指標(biāo)和校正的概念，掌握串聯(lián)校正、反饋校正、順饋校正的具體步驟；P、PD、PI、PID四種控制器的控制規(guī)律、頻率特性、校正環(huán)節(jié)與控制效果，控制系統(tǒng)的最優(yōu)模型，PID參數(shù)整定方法。（三）考核要求1.識記：系統(tǒng)的性能指標(biāo)和校正的概念。2.領(lǐng)會：串聯(lián)校正、反饋校正、順饋校正的概念。3.應(yīng)用：串聯(lián)校正、反饋校正、順饋校正的校正步驟。4.分析：P、PD、PI、PID四種控制器的控制規(guī)律、頻率特性、校正環(huán)節(jié)與控制效果。5.綜合：PID參數(shù)整定方法。6.評價(jià)：不同校正方法的效果比較。三、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)教學(xué)部分的考核要求實(shí)驗(yàn)共6學(xué)時(shí)，3個(gè)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求學(xué)生寫出的實(shí)驗(yàn)報(bào)告評分采用“5級”評分制，即“優(yōu)”、“良”、“中”、“及格”、“不及格”。實(shí)驗(yàn)課占總課程總分的10%。評分工作由指導(dǎo)教師和學(xué)生代表組成的小組共同完成。評價(jià)指標(biāo)所占比例為：實(shí)驗(yàn)中問題分析的全面性25%；實(shí)驗(yàn)方案制定的可行性25%3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析的科學(xué)性25%；4）實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式規(guī)范25%。根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)完成操作完成情況打分，結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況綜合評分。實(shí)驗(yàn)成績作為本課程的一部分。四、考核方式閉卷考試，占總成績的50%，平時(shí)成績占總成績的40%，包括考勤，主要以到課、按時(shí)提交作業(yè)、課前預(yù)習(xí)，期中測試等，實(shí)驗(yàn)占總成績的10%。五、成績評定1.平時(shí)成績：課前預(yù)習(xí)（占比5%）、出勤（占比5%）、課堂表現(xiàn)（占比10%）、期中測試（占比10%）、課后作業(yè)（占比10%）五分部組成。2.期末成績：閉卷考試；50%3.綜合