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《机械工程控制》教学大纲 一、课程目的与要求 本课程主要讲授。要求掌握的主要内容有：自动控制系统的构成，控制系统的数学描述，微分方程、传递函数，状态空间描述，运动分析及动态性能指标，稳定性分析及稳态误差，频率响应法，根轨迹法，系统的校正与综合。线性系统的结构分析，规范型，传递函数的最小实现，可控性、可观测性，对偶原理，状态反馈，状态观测器。采样控制系统，Z变换，脉冲传递函数，采样系统稳定性分析，状态空间描述、可控性及可观测性。李亚普诺夫方法分析控制系统的稳定性等。 二、教学内容及学时安排 第一章 绪论 引言；反馈控制的原理；反馈控制系统的构成；控制系统的分类 第二章 控制系统的数学模型 列写运动方程；状态空间与状态方程；线性方程及状态方程的解；传递函数与传递函数矩阵；基本单元；脉冲响应与阶跃响应 第三章 线性控制系统的运动 稳定性及稳定性判据；参数对稳定性的影响；静态误差；动态性能指标；二阶单输出系统的运动；高阶系统的运动；交连；控制系统的校正 第四章 频域响应法 Fourier（傅立叶）变换与非周期函数的频谱；频率特性函数；频率特性函数的图象； 基本单元的频率特性函数；复杂频率特性图的绘制；环频率特性；Nyquist稳定判据；控制系统的稳定裕量；频率特性函数的几个重要特性；从开环频率特性研究闭环系统的动态性能 第五章 根轨迹法 根轨迹法的基本概念；根轨迹的基本特性几绘制规则；根轨迹绘制举例；闭环零点；的分布与系统性能指标的关系；根轨迹在系统校正中的应用 第六章 单变量系统的校正与综合 预期开环频率特性的设计；串联校正的综合；局部反馈校正；恒值调节系统的综合 第七章 线性系统的结构分析 特征值规范型；状态可控性；状态可观测性与对偶原理；系统的结构分析；状态可控性可观性与传递函数矩阵；可控规范型和可观规范型；反馈控制对可控性和可观性的影响；传递函数矩阵的实现 第八章 线性定常系统的综合 闭环系统的极点配置；解耦问题；状态重构问题；带有观测器的反馈控制系统； 有外扰时控制系统的综合；鲁棒调节器 第九章 采样控制系统 采样过程与采样定理；保持器；Z变换；脉冲传递函数；采样系统的稳定性；采样系统的动态性能分析；采样系统的数字校正；离散系统的状态空间描述；离散系统的可控性和可观测性问题 第十章 李亚普诺夫方法分析控制系统稳定性 李亚普诺夫稳定性；李亚普诺夫稳定性基本定理；李亚普诺夫方法在线性定常系统中的应用；构造李亚普诺夫函数的一些方法 学时分配建议： 第一章 绪论 2 第二章 控制系统的数学模型 6 第三章 线性控制系统的运动 8 第四章 频域响应法 6 第五章 根轨迹法 4 第六章 单变量系统的校正与综合 6 第七章 线性系统的结构分析 6 第八章 线性定常系统的综合 6 第九章 采样控制系统 4 第十章 李亚普诺夫方法分析控制系统稳定性 4 上机实验学时 8 ? 合计 60 三、教材及主要参考书 1.???????? 《自动控制原理》 吴麒 主编 清华大学出版社 2.???????? 《自动控制理论基础》 戴忠达等 清华大学出版社 3.???????? 《机械工程控制基础》 陈康宁 主编 西安交通大学出版社 4.???????? 《Modern control systems》 Richard C. Dorf and Robert H. Bishop Prentice Hall 1