《控制工程基础》课程教学大纲

控制工程基础课程代码：1011013总学时：51先修课程：电路原理、电子技术、积分变换、工程力学开课对象：机械设计制造及其自动化一、课程的性质、目的与任务：1、性质：控制理论是一门重要的学科，也是科学方法论。本课程使学生掌握经典控制理论，并用于解决机械工程中的系统分析问题。了2、任务：解控制系统计算机辅助分析及串联校正设计方法。本课程是一门实用的技术基础课。3、目的：使学生能以控制、系统的观点而不是静止、局部的观点去看待一个机械工程系统,培养学生从整体的而不是分散的角度,从整个系统中信息传递,转换和反馈等角度来分析系统的“动态行为”。二、教学基本内容与基本要求：课程内容： 第1章机械控制工程概论 第2章传递函数 第3章时间响应分析 第4章频率特性分析 第5章系统的稳定性 第6章系统的性能分析及校正第7章离散系统设计

(1)要求学生掌握系统分类及反馈的概念，控制系统的基本要求，课程特点和学习方法。(2)要求学生掌握系统的微分方程的列写，传递函数的概念，典型环节的传递函数，系统的传递函数及其化简，物理系统传递函数的推导。(3)要求学生掌握时间响应及其组成，典型输入信号，一阶系统、二阶系统及高阶系统响应分析；频率响应及频率特性，典型环节频率特性的极坐标图及对数坐标图。(4)掌握稳定性的代数判据，稳定性的几何判据，系统的相对稳定性。（5）了解系统的性能分析及校正方法。三、教学内容与学时分配：本课程是机械工程及自动化专业的专业基础课，主要讲授古典控制理论内容。其目的是使学生建立控制系统的基本概念，掌握简单控制系统分析、设计的理论基础，为进一步学习控制理论、计算机控制技术提供基础。使学生掌握简单控制系统分析、设计的具体技能，达到初步解决机械工程中的控制问题的能力。使学生初步掌握时间响应分析、频率特性分析以及系统综合的实验方法课程内容教学要求重点（☆）难点（△）学时安排备注第1章机械控制工程概论B41、自动控制的基本概念2、自动控制与自动控制系统3、开环控制系统4、△闭环控制系统5、△闭环控制系统的组成与工作原理6、自动控制系统的分类7、△对自动控制系统的基本要求第2章传递函数A☆61、Laplace变换2、微分方程和传递函数的建立方法3、典型环节及其传递函数第3章时间响应分析A△81、典型控制过程及性能指标2、时域分析法特点3、一阶系统分析4、一阶系统的阶跃响应及斜坡响应5、二阶系统的数学模型6、二阶系统的单位阶跃响应7、欠阻尼系统的单位阶跃响应，时域性能指标tr、tp、ts、的计算第4章频率特性分析A☆△101、频率特性的基本概念2、频率特性的几何表示法3、典型环节的极坐标图4、典型环节的对数坐标图5、控制系统的开环对数频率特性图6、对数坐标图与传递函数的关系7、

开环系统极坐标图8、最小相位系统与非最小相位系统的概念9、Nyquist稳定判据及应用10、对数稳定判据11、稳定裕量的定义与计算第5章系统的稳定性A☆△101、控制系统的稳定性分析2、劳斯稳定判据及其应用3、系统稳定性与闭环极点的关系4、控制系统稳态误差分析5、误差的概念与计算方法6、△系统类型与误差系数7、△误差与系统结构的关系8、扰动作用下的稳态误差C第6章系统的性能分析及校正A☆△81、

控制系统校正的基本概念2、

系统校正的作用校正的方式与校正装置时域法校正系统5、频率法校正系统的原理6、串联超前校正的原理和方法7、串联滞后校正的原理和方法8、串联滞后－超前校正的原理和方法9、频率法反馈校正10、复合控制校正系统B第7章离散系统设计B☆5四、建议实验项目与学时分配实验安排实验内容学时实验一典型环节的研究1实验二典型系统瞬态响应和稳定性分析1实验三控制系统频率特性的测试2实验四控制系统的校正1五、教学方法与教学手段采用以多媒体教学为主，学生自学为辅的教学手段，每章配以一定数量的习题，加强理论联系实际的训练。六、建议教材与参考书目机械控制理论基础，黄霞等编著，西安交通大学出版社2005年第一版[1] 杨叔子，杨克冲等编著，机械工程控制基础(第三版)，华中理工大学出版社，1993，4[2]朱冀北著，机械控制工程基础，北京，机械工业出版社，1992[3] 绪方胜彦著，卢伯英等译，现代控制工程，北京，科学出版社，1978[4]张伯鹏，控制工程基础，北京，机械工业出版社，1992[5] 阳汉和，机械控制工程，北京，机械工业出版社，1986七、大纲编写的依据与说明本课程教学大纲是根据机械制造及其自动化专业本科生