《机械控制工程》课程教学大纲.docx

《机械控制工程》

课程名称（中文/英文）：机械控制工程（Mechanical?Control?Engineering）

课程编号学分：2

学时：总学时32

学时分配：讲授学时：26实验学时：6

一、课程简介（CourseDescription）/课程目标（Courseobjectives）

《机械控制工程基础》是机械专业的一门专业基础课程，主要授课内容是运用现代数学知识、自动控制理论和信息技术来分析、设计典型机电控制系统。旨在培养学生运用科学方法和工具来解决机械工程基本问题的系统分析设计能力、综合创新能力。

本课程的主要任务是通过课堂教学、计算机仿真实训，使学生掌握实现机械系统控制的基本理论；学会典型机电系统的数学建模、运行性能分析和系统设计等基本知识和基本技能；具有基本的机电控制系统分析设计能力，以及对复杂机械系统的控制问题进行分析、求解和论证的能力。课程目标及能力要求具体如下：

课程目标1.掌握机械控制系统的基本概念和组成原理，具备自动控制原理与系统的基础概念；培养学生对机械控制工程中复杂问题的分析能力，能够对复杂机械控制系统进行分析、设计。

课程目标2.掌握典型机电传动单元与系统的数学建模方法。

课程目标3.掌握机电系统的时域和频域分析设计方法。并能够采用相关软件进行模拟仿真。

课程目标4.能够构建实验控制系统进行分析研究，具有研究和解决机械控制工程问题的能力。

课程目标和毕业要求的对应关系

课程目标

毕业要求指标点

毕业要求

1

1.2能针对具体的对象建立数学模型并求解

1.工程知识

2

1.3能够将相关知识和数学模型方法用于推演、分析机械工程领域复杂工程问题

1.工程知识

3

3.1掌握机械工程设计和产品开发全周期、全流程的基本设计/开发方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素

3.设计/开发解决方案

4

4.3能根据机械系统的实验方案构建实验系统，安全地开展实验，正确采集实验数据、处理实验数据

4.研究

教学内容和教学环节与课程目标的对应关系

（一）理论教学

表一理论教学内容、教学方式和课程目标的关系

教学内容

知识点

教学环节

课程目标

讲

授

作

业

讨

论

第一章绪论

1.1引言

机电控制工程的研究对象、用途、基本内容、学科发展简史等

1.2机电控制系统基本概念与术语

控制系统的定义及组成，控制系统分析与设计的主要性能指标，计算机辅助设计，控制系统主要任务等

1.3典型机电控制系统的介绍

1.掌握机械控制工程的基本概念以及学科发展史；

2.掌握典型机电控制系统的数学分析方法。

√

课程目标2

第二章数学模型

2.1从建立机电系统的运动微分方程入手，经Laplace变换，引出传递函数、方框图等概念。

2.2典型的电路环节、平动机械传动环节、转动机械传动环节、典型机电对象的传递函数。

2.3复杂机电系统传递函数的构建，系统方块图的绘制、简化等。

1.掌握机电控制系统通过微分方程数学建模、传递函数建模的基本方法；

2.掌握典型机电系统的传递函数数学模型。

√

√

课程目标1

课程目标2

第三章系时域分析法

3.1时间响应与时域特性概念

3.2一阶系统、二阶系统的时域响应及其性能指标

3.3系统误差分析

1.掌握机械控制系统的时域分析方法；

2.掌握典型机电系统的性能指标表征和分析方法。

√

√

课程目标3

第四章频域分析法

4.1系统频率响应的定义、性质，一阶系统、二阶系统的频率特性Bode图、Nyquist图画法与应用，典型机电系统的频域特性分析和系统辨识等

4.2基于系统频率响应系统校正补偿

1.掌握系统频率响应分析的基本思想；

2.掌握用bode图，Nyquist图进行典型机电系统频域分析和校正的方法

√

√

课程目标3

第五章系统的稳定性分析

5.1系统稳定性的概念及准则

5.2劳斯稳定性判据及应用

5.3奈奎斯特稳定性判据及应用

5.4系统的相对稳定性

1．掌握系统稳定性的基本概念及基本判断方法；

2．掌握系统相对稳定性的校验方法。

√

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课程目标3

实验教学

表二实验教学内容、学习要求和课程目标的关系

序号

实验名称

学时

实验教学内容

学习要求

课程目标

1

典型环节动态性能分析

2

建立一阶弹簧-阻尼系统的模型，分析单位脉冲、单位阶跃及斜坡等不同输入的时域特性

学会用Matlab函数分析一阶弹簧-阻尼系统

课程目标4

2

二阶系统时间响应分析

2

建立二阶质量-弹簧-阻尼系统的模型，分析单位脉冲、单位阶跃及斜坡等不同输入的时域特性

学会用Matlab函数分析二阶质量-弹簧-阻尼系统

课程目标4

3

频率特性的测量

2

分析一阶系统和二阶系统的Bode图Nyquist图，分析系统的频率响应与稳定性

学会