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《机械控制工程基础》教学大纲课程名称：机械控制工程基础英文名称：Mechanical control Engineering 课程编号：0811000215课程性质：必修学分/学时：2.5/40。其中，讲授 34学时，实验 6学时，上机 0学时，实训 0学时。课程负责人：唐宏宾先修课程：高等数学、大学物理、电工与电子技术、理论力学一、课程目标机械控制工程基础主要介绍经典控制理论的基本概念、基本原理、基本分析方法、工程设计方法及控制理论在机械工程中的应用。本课程不仅为学生学习有关专业课程提供必要的基础理论知识，也为从事相关专业技术工作、科学研究工作及管理工作提供重要的理论基础。通过本课程的学习，达到以下教学目标：1.工程知识1.1 掌握必要的机械控制工程理论知识。1.2 能够应用械控制工程理论知识解决复杂工程技术问题。2.问题分析 2.1 能够理解并恰当表述机械控制工程实际问题。2.2能够找到合适的解决机械控制工程实际问题的程序与方法。2.3 在一定的限制条件下能够合理解决机械控制工程实际问题。3.设计/开发解决方案能够运用机械控制工程理论知识进行产品规划与设计并体现创新意识。4.研究能够采用机械控制工程理论知识进行研究并合理设计实验方案。5.使用现代工具能够有效使用MATLAB软件对机械控制工程实际问题进行模拟、分析与预测。二、课程内容及学时分配如表1所示。三、教学方法 课程教学以课堂教学、实验教学、课外作业、综合讨论、网络课程等共同实施。本课程将以“机械控制系统建模及性能分析”为主线，主要介绍机械控制系统建模及性能分析的相关知识，重点培养学生应用机械控制工程理论知识并使用现代工具软件分析、研究、解决复杂工程问题的能力。表1 《机械控制工程基础》课程内容及学时分配知识单元知识点理论学时实验学时教学目标序号描述序号描述1绪论1自动控制的基本概念2012控制系统的工作原理和基本组成3控制系统的性能要求4控制理论的分类2控制系统的数学模型1数学模型的概念及建立控制系统微分方程的基本方法821、2、4、52拉普拉斯变换、反变换及定理3传递函数的概念及求取方法4典型环节及其传递函数5控制系统方块图的绘制方法及其等效变换6梅逊公式求取传递函数的方法7实验1：控制系统的数学模型3控制系统的时域分析1一阶系统时域分析511、2、4、52二阶系统时域分析3时域性能指标及求取4实验2：控制系统的时域响应分析4控制系统的频率特性分析1频率特性的概念和物理意义711、2、4、52频率特性的求取方法3典型环节的频率特性图4系统开环奈氏图的画法5系统开环波德图的画法6实验3：控制系统的频率特性分析5控制系统的稳定性分析1控制系统稳定性的概念和物理意义701、2、42控制系统稳定性的充要条件3劳斯稳定判据4奈氏稳定判据5波德稳定判据6稳定性裕量6控制系统的误差分析1控制系统稳态误差的概念201、2、42稳态误差的求取方法3减小系统稳态误差的方法7控制系统的校正设计1时域性能指标与频域性能指标的关系322、3、4、52校正的概念及常用校正方式的结构和特点3PID控制4校正设计的频率响应分析法5实验4：控制系统的校正设计11总计　　346本课程采用国家“十二五”规划教材，结合学生个性特点，因材施教。本课程的课堂教学将充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学课件和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。本课程课堂教学流程如图1所示。图1 机械控制工程基础课堂教学流程本课程安排5次课外作业：1.控制系统的数学模型2.控制系统的时域分析3.控制系统的频率特性分析4.控制系统的稳定性分析5.控制系统的误差分析四、考核内容及考核方式1.考核内容(1)机械控制工程理论基本概念的理解和掌握。如反馈、快速性、稳定性、准确性、传递函数、频率特性、校正设计等。(2)控制系统数学模型（微分方程、传递函数、频率特性）的建立方法。(3)求取复杂控制系统方块图传递函数的方法。(4)控制系统的时域分析方法及时域性能指标的求取。(5)控制系统的频域分析方法及开环奈氏图、波德图的画法。(6)应用劳斯判据、奈氏判据、波德判据判断控制系统的稳定性。(7)控制系统稳误差的计算。(8)常用的校正设计方法。2.考核方式期末考试+平时成绩+实验成绩。其中：期末考试占总成绩80%，采用闭卷考试；平时成绩占总成绩10%，根据出勤、作业、质疑、课堂讨论等情况评定；实验成绩占总成绩10%，根据实验态度、实验方案、实验技能、实验报告等进行评定。五、教材与主要参考书1.推荐教材[1] 王显正．控制理论基础(第二版) [M]．北京：科学出版社，2008[2] 韩柳．机械控制工程基础实验教程[M]．北京：国防工业出版社，20102.主要参考书[1] 杨叔子．机械工程控制基础[M]．华中科技大学出版社，2007