天津广播电视大学开放教育机械设计制造及其自动化专业(本科)

天津广播电视大学开放教育机械设计制造及其自动化专业（本科）机电控制工程基础教学大纲第一部分 大纲说明一、课程的性质与任务课程性质：本课程是中央广播电视大学机械设计制造及其自动化专业的一门必修专业基础课程。课程任务：通过本课程的教学和实践，使学生掌握自动控制的基本理论、自动控制系统校正及设计基本方法，全面培养学生分析系统、设计系统的能力，使学生在面对实际问题时，能够站在系统的、全局的高度来思考。二、课程的目的与要求（1）了解自动控制系统的基本概念，区分开环与闭环控制系统；（2）能够熟练建立机电系统的微分方程、传递函数这两种形式的数学模型，掌握系统复杂动态结构图的化简；（3）理解系统时域分析的基本概念，熟练求解一阶和二阶系统的响应，深刻理解系统稳定性的基本概念，掌握Routh稳定性判据的基本思想，熟练求解系统的稳态误差；（4）深刻理解频率法的基本概念，熟练掌握典型环节频率特性的绘制方法，重点掌握系统暂态特性和开环频率特性的关系;（5）掌握典型系统根轨迹的绘制原则；（6）理解控制系统校正的一般概念，熟练掌握系统的串联校正、并联校正和前馈校正等补偿方法。三、课程的教学要求层次课程的教学要求大体上分为三个层次：熟练掌握、掌握、了解。（1）熟练掌握：要求学生深入理解和熟练掌握所学内容，能够举一反三。（2）掌握：要求学生较好地理解和掌握所学内容，并且能够进行简单的分析和判断。（3）了解：要求学生一般地了解所学内容。第二部分 教学媒体和教学建议一、学时和学分授课学时80， 实验10学时教 学 内 容课 内 学 时控制系统的基本概念4控制系统的数学模型12控制系统的时域分析16根轨迹法16频率相应法16自动控制系统的校正与综合16合 计80二、教材课程以文字教材机电控制工程基础中央广播电视大学出版社出版，李健勇主编为主(包括主教材和实验教材)，辅以录像教材和CAI课件。三、教学环节本课程采用闭卷考试，时间为2小时。学生获得成绩由考试成绩及平时考查成绩组成，其中考试成绩占80%。期末考试中央电大统一出复习考试大纲和要求，全国统一命题，统一评分标准，统一考试时间，学生的本课程成绩以期末考试成绩为准。阶段测验可根据教学情况由各地电大自行安排。第三部分 教学内容与教学要求一、 自动控制系统的基本概念 （4学时）教学内容：开环与闭环控制系统、闭环系统的组成和基本环节、自动控制系统的类型、自动控制系统的性能指标。教学要求：熟练掌握：理解开环与闭环系统的基本知识，建立闭环控制系统的基本概念。掌握：闭环控制系统的基本概念和性能指标的理解。了解：结合工业、民用以及航空、航天、兵器、船舶中的例子和先修课内容，使学生建立闭环控制系统的基本概念，并强调本课程的学习要注意理论联系实际。二、 自动控制系统的数学模型 （12学时）教学内容：自动控制系统的微分方程的建立，拉氏变换及反变换，系统传递函数的推导，系统动态结构图的基本概念，系统动态结构图的等效变换。教学要求：熟练掌握：自动控制系统微分方程的编写、系统传递函数的推导、动态结构图的等效变换。掌握：动态结构图的等效变换。了解：讲授要从具体到通用，注意学习方法的讲授，多讲解典型例题，多联系实际，使学生了解模型建立是系统分析和设计的基础，是学习好控制理论的第一要素。三、 自动控制系统的时域分析 （16学时）教学内容：自动控制系统的时域指标，一阶系统的阶跃响应，二阶系统的阶跃响应，高阶系统的暂态响应，Routh稳定判据，稳态误差的求取。教学要求：熟练掌握：二阶系统的阶跃响应，Routh稳定判据，稳态误差的求取。掌握：高阶系统的暂态响应了解：首先要强调时域分析的3要素：稳定性、稳态误差和过渡过程。在这样的前提下，进一步学习相关的知识，使学生可以系统地把本章的知识连接成为一个整体。四、 根轨迹法 （16学时）教学内容：根轨迹的基本概念，根轨迹的绘制法则，用根轨迹法分析系统的暂态特性。教学要求：熟练掌握：根轨迹的绘制方法，用根轨迹法分析系统的暂态特性。掌握：参数根轨迹的绘制了解：通过时域分析和根轨迹的学习，使学生进一步明确，对于线性系统，闭环系统的特征根（极点）的位置，是决定一个控制系统性能好坏的决定性因素。通过本章的学习，要结合时域分析的有关结论，做到知识的融会贯通。五、 频率响应法 （16学时）教学内容：频率特性的基本概念，频率特性的表示方法，典型环节的频率特性，系统开环频率特性的绘制，用频率法分析控制系统的稳定性，系统暂态特性和开环频率特性之间的关系，闭环频率特性，系统暂态特性和闭环频率特性之间的关系。教学要求：熟练掌握：系统开环频率特性的绘制，用频率法分析控制系统的稳定性，系统暂态特性和频率特性之间的关系。掌握：用频率法分析控制系统的稳定性，闭环频率特性。了解：频率法是自动控制原理中的精华，通过学习可以培养学生站在系统的高度来分析问题和解决问题，因而在讲授过程中，要结合实际问题，典型问题，把频率法的关键问题讲深讲透。通过本章的学习，将不仅传递给学生一个分析问题的方法，更重要的是，要教会学生系统地分析问题的方法论。六、 控制系统的校正和综合 （16学时）教学内容：控制系统校正的一般概念，串联校正，并联校正，反馈校正。教学要求：熟练掌握：用频率法校正，串联校正。掌握：频率法校正了解：本章是前面所学各章节的灵活应用，需要牢固的基础知识，而且本章也是一种综合性的复习。通过典型系统的设计，可