控制工程基础课程教学大纲

《控制工程基础》课程教学大纲

课程编号：0803301025

课程名称：控制工程基础

英文名称：Fundamentals of Control Engineering

课程类型：专业任选课

总学时：40讲课学时：40 实验学时：0

学时：40

学分：2.5

适用对象：四年制材料成型及控制工程专业

先修课程：高等数学，机械设计基础，电工电子技术

一、课程性质、目的和任务

控制工程基础课程是四年制材料成型及控制工程专业的一门主要技术基础课程。其目的是使学生了解自动控制系统的基本结构和工作原理，掌握分析系统性能的基本方法，学习设计和校正系统的基本方法，培养学生分析问题与解决问题的能力，为进一步学习专业课以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。

二、教学基本要求

本课程以闭环控制系统为研究对象，以系统分析方法为重点。学完本课程应达到以下基本要求：

1．了解闭环控制系统的基本结构，系统工作原理及运行特性。

2．熟练掌握系统数学建模的基本方法，能正确运用Laplace变换方法，对微分方程求解，推导传递函数。掌握绘制系统方框图的方法，通过框图化简与等效变换以及梅逊公式，求取系统传递函数。

3．正确理解时域分析法的基本原理，掌握系统稳定性判别的依据，能够熟练应用劳斯判据方法，判定系统稳定性。掌握系统误差计算方法，能够熟练应用定义法和系数法计算系统误差。

4．正确理解频域分析法的基本原理，能够熟练绘制系统频率特性图，了解奈氏判据的原理，掌握使用波德图判定系统稳定性的方法，掌握使用波德图分析系统性能的方法。

5．正确理解系统设计与校正的基本原理，掌握系统校正的基本方法，能够熟练利用波德图对系统性能进行校正。

三、教学内容及要求

1．绪论部分

①了解本课程的性质和任务

②认识自动控制系统的基本结构和工作原理以及性能分析要求。

2．数学工具部分

①正确理解数学建模的基本概念；掌握建立系统动态微分方程的基本方法；

②了解拉氏变换的基本原理，掌握拉氏变换的基本规则和变换方法；

③正确理解传递函数的基本概念；掌握建立系统传递函数的方法；

④掌握绘制系统方框图的方法，通过框图化简与等效变换以及梅逊公式，求取系统传递函数。

3．时域分析部分

①了解时域分析法的基本原理，了解系统时域响应的分析过程，正确理解系统稳定性，准确性和快速性的性能要求和性能指标。

②掌握系统稳定性判别的依据，能够熟练应用劳斯判椐方法，判定系统稳定性。

③正确理解系统误差定义，掌握系统误差计算方法，能够熟练应用定义法和系数法计算系统误差。

4．频域分析部分

①了解频域分析法的基本原理，掌握系统幅相频率特性图和对数频率特性图的绘制方法。

②正确理解奈氏稳定判据的基本原理，掌握系统稳定裕量的基本概念和计算方法。

③正确理解对数频率特性图中系统性能曲线的特点，掌握使用波德图判定系统稳定性的方法，掌握使用波德图分析系统性能的方法。

5．系统设计与校正部分

①正确理解系统设计与校正的基本原理，掌握系统校正的基本规律。

②掌握实现比例、积分、微分校正的方式与手段。

③了解串联校正的校正方法。

④能够熟练利用波德图对系统性能进行校正。

四、实践环节

无

五、课外习题及课程讨论

为达到本课程的教学基本要求，每章有课外习题，每章有课堂综合大作业（可选）。

六、教学方法与手段

本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。

八、考核方式

本课程为考试课程，期末考试采用闭卷笔试。学生的课程总评成绩由平时成绩（占20%）和期末考试成绩（占80%）两部分构成，平时成绩含出勤、作业、课堂测验、学习主动性

等。

九、推荐教材和教学参考书

教材：《机电控制工程基础》，左健民主编，机械工业出版社，2002年。

参考书：《机电控制工程基础》，王积伟主编，机械工业出版社，1999年。

十、说明

无

大纲制订人：海心

大纲审定人：袁建宁

制订日期：2010年05月