控制工程基础教学大纲.docx

控制工程基础教学大纲大纲说明课程代码:3325052总学时：48学时（讲课40学时，实验8学时）总学分：3课程类别：学科基础课，必修适用专业：机械设计制造及其自动化专业预修要求：高等数学、工程数学、电工技术一、课程的性质、目的、任务：（一）课程性质专业基础课，必修（二）目的与任务通过本课程的学习，培养学生具有分析、综合电气自动化、仪表自动化及工业自动化控制设备中自控系统的能力。二、课程教学的基本要求通过本课程的学习，要求学生掌握自动控制的基本原理和基本分析方法，并能应用基本原理对典型的控制系统进行分析与综合。三、教学方法和教学手段的建议采用以教师讲授为主，并结合现代教学手段如多媒体教室等。四、课程习题要求习题的基本要求是：巩固和深入理解所学过的基本概念、基本理论，提高计算技能和作图能力。运用所学得的知识分析和计算典型及实际的控制系统问题，培养学生分析问题、解决问题的能力和严肃认真的科学作风。习题可包括思考题和计算题，课外习题和课内习题五、大纲的使用说明本大纲适用于本科学校机电工程专业，因本课程涉及高等数学、工程数学、电工原理、电子技术、电机学、半导体变流技术等多门基础课的知识，故适宜在二年级下开设，在讲授时，要注意联系和复习。讲授内容可按学时作适当增删。大纲正文第一章控制系统的基本概念学时：2学时（讲课2学时，实验0学时）本章讲授要点：控制系统的工作原理、组成、基本要求、基本类型本章讲授重点：控制系统的工作原理、基本要求本章讲授难点：控制系统的工作原理1.1控制系统的工作原理及其组成1.1.1工作原理1.1.2开环控制和闭环控制1.1 .3闭环控制系统的组成1.2 控制系统的基本类型1. 2.1按输入量的特征分类2. 2.2按系统中传递信号的性质分类3. 3对控制系统的基本要求1.4控制工程发展概况习题：1;2；3第二章数学模型学时（讲课10学时，实验0学时）本章讲授要点：突出强调参数模型的必要性以及参数模型的基本要素及其表达，掌握传递函数、结构图和它们的变换关系本章讲授重点：传递函数、结构图和它们的变换关系本章讲授难点：传递函数、结构图和它们的变换关系2. 1控制系统的运动微分方程2. 2拉氏变和反换变换2. 3传递函数2. 4系统方框图和信号流图2. 5控制系统传递函数推导举例一机电系统4. 5非线性数学模型的线性化习题：1；2；3；4；5；6；9；10；11；12；13；14第三章时域分析法学时：10学时（讲课10学时，实验0学时）本章讲授要点：一阶、二阶、高阶系统的分析，控制系统的稳定性及稳态误差分析本章讲授重点：一阶、二阶的时域分析，控制系统的稳定性及稳态误差分析本章讲授难点：一阶、二阶的时域分析3.1典型输入信号3. 2一阶系统的时间响应3. 3二阶系统的时间响应3. 4高阶系统的时间响应5. 5误差的分析和计算3. 6稳定性分析习题：1；2；4；5；6；7；8；9；10；11；12；13；14；15；16第四章频域分析法学时：2学时（讲课2学时，实验0学时）本章讲授要点：频率特性的概念及作图方法，运用系统的频率特性对系统的动态过程进行定性分析和定量估算，奈氏判据、玻德判据的准则和方法本章讲授重点：掌握典型环节的频率特性、熟练掌握系统开环对数频率曲线和开环幅相频率曲线的绘制及奈氏判据、玻德判据本章讲授难点：开环对数频率曲线和开环幅相频率曲线的绘制4. 1频率特性的基本概念4. 2典型环节的频率特性图4. 3系统开环频率特性图6. 4频域稳定性判据4.7用系统开环频率特性分析闭环系统性能习题：5；8；9；10；12；14；16；17；20；23第五章控制系统的设计和校正学时：2学时（讲课2学时，实验0学时）本章讲授要点：PID控制规律及其实现；采用频率法，利用校正装置将原有系统的特性加以修正和改造，使得系统能实现给定的性能要求本章讲授重点：频率法校正本章讲授难点：频率法校正5. 1概述7. 2PID控制规律5.3PID控制规律的实现5.4频率法设计和校正5.5并联校正和复合校正习题：1；2；3；4；5本课程对学生自学的要求自学所推荐的参考书课时数分配表：序号内容学时讲课实验小计1第一章控制系统的基本概念202中央广播电视大学出版社卢伯英译科学出版社组成，其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、测量、显示、系统控制及数据处理的作用，模拟电路a：学习构成典型环节的模拟电路，了解电路参数对环节特性的影响b:学习典型环节阶跃响应的测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节的传递函数学时数1个学时4）实验目的a：加深了解系统及元件频率特性的物理概念b：掌握系统及元件频率特性的测量方法5）实验要求a：画出被测系统的模拟电路图，计算其传递函数，根据传递函数绘制Bode图b：把上述测量数据列表，根据此数据裔画BOde图c：分析测量误差5.实验项目五连续系统串联校正1）实验类型综合性实验2）实验开设属性必开实验3）学时数2个学时4）实验目的a：研究串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响b：熟悉和掌握系统过渡过程的测量方法5）实验要求a：画出所做实验的模拟图，结构图b：给出校正前后的6p、图和tpc：绘出校正前后的BOde图，并从图上查出两种情况下相位稳定裕量和截止频率，分析校正结。