还剩6页未读,继续阅读
文本内容:
《控制工程基础》课程教学大纲(2019版)
一、基本信息课程编码1021139302英文名称Fundamentals ofControl Engineering课程性质专业必修课学分
2.0学时32学时开课学期学期开课院系机械工程学院适用专业车辆工程先修课程高等数学I、大学物理I、电工电子技术
(1)、理论力学II
二、课程简介控制工程基础是机车辆工程的专业必修课,通过控制工程基础学习,使学生掌握机械工程控制系统设计、性能分析的基本方法,为培养具有承担机上就产品的设计与制造等评价能力奠定基础该课程学习机械工程控制系统数学模型、时域分析法、频率分析法和系统稳定性判定方法,以及控制系统设计及校正等内容,掌握控制论的基本思想、分析设计原理,具备机械工程控制系统的设计分析的基本技能,以及在机械工程等诸方面的实际应用,提高学生分析和解决机械工程问题能力
三、课程教学任务与教学目标(-)教学任务课程的教学任务就是学习机械工程控制系统,使学生掌握自动控制系统的基本理论;学会典型机电系统的数学建模、运行性能分析和系统设计、校正与补偿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,以及对复杂机械工程系统的控制问题进行分析、求解和论证的能力,并了解机械工程控制领域的新理论和新技术,培养机械工程控制的基本能力,激发学生专业兴趣,培养学生科学思维和科用神,支撑毕业要求中的相应指标点本课程分为课堂教学与实验教学两部分,其基本任务如下
1.通过多种形式的课堂教学,使学生理解控制论的基本思想、熟悉典型机电系统的数学建模方法,掌握控制系统的性能分析和设计方法,了解控制系统性能校正基本原理,培养学生分析和设计机械工程控制的基本能力课程学习拉斯变换和拉斯反变换、系统数学模型、时域分析法、频率分析法、系统稳定性判定等;课程难点在于多学科交叉、强理论、高抽象、知识领域宽
2.通过实验教学,使学生掌握控制系统建立、控制系统性能分析与校正方法、r解相似控制系统模拟分析方法等,培养学生实践操作及与分析解决具体机械工程控制系统问题能力
(二)教学目标
1.教学目标
(1)掌握自动控制系统的基本概念、组成及控制原理;掌握典型机电系统的数学建模方法;理解机电系统的时域和频域分析、设计及校正方法(支撑毕业要求指标点
1.
2、
3.2)
(2)培养学生对机械控制工程中复杂问题的分析能力,能够对机械控制系统进行分析•、设计,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(支撑毕业要求指标点
1.
2、
3.2)
(3)初步了解机械系统常用的控制方法,了解机械控制理论的现状与发展趋势培养学生运用机械控制工程领域新技术新方法对机械工程中的系统控制问题进行理论分析、实验研究的能力(支撑毕业要求指标点
3.2)
2.教学目标对毕业要求的支撑矩阵表1教学目标对毕业要求的支撑矩阵课程教学目标毕业要求二级指标点
1231.工程知识能够将数学、自然科学、机械
1.
2.针对车辆工程领域中关于汽车设计、工程基础知识和车辆工程专业知识用于解决试验、检测及生产过程管理等复杂工程问7汽车设计、制造、试验、检测及生产过程管理等领域复杂车辆工程问题题建立合适的数学或仿真模型
3.设计开发根据车辆工程产业需求,针对其领域工程技术要求,完成设计开发内容,
3.
2.在经济、社会、安全、法律、文化以并能够在设计环节中体现创新意识,兼顾经及环境等现实条件约束下,对设计内容的济、社会、健康、安全、法律、伦理、文化可行性进行论证以及环境等因素
四、教学内容及要求-教学内容及要求表2教学内容、要求与达成章节达成支撑教学目标教学内容教学要求难点教学活动达成能力学时途径目标毕业亶求1工程知识的“能够将数学、自控制系统的工然科学、机械工程基础小设和车辆工程
1.理解控制系统理解拄制系统作原理及其组专业知识用丁解决汽车设计、制造、试的工作原理及其【课前提问】H么是控制系统?的工作原理、成控制系统的【本章】控制系脸、检测及生产过程管理箸领域复杂率组成的方法理解【课堂讲授】控制系统的匚作原理及其基本要求.了房本类型对控统的工作原理及辆工程问即”.课堂提第一章结论控制系统的基本组成控加本类型.了要求控制工程组成:拴制系统业需求.针对其领域工程技术要求,完成考试的基本要求•了解实例本课程的内容、性施与任务.解控IM系统发发展概况本课的基本要求.设计开发内容,井能鲂在设计环节中体现控制工程发展概【教学】讲授案例载学\混合式敕学,展概况与任务.全、法律、伦理、文化以及环境等因索”,掌援控制系统拉氏变换变换
1.掌疥拉氏变换【课前提问】研究系统方法、数学校型?做分方程的建与拉氏反变换【本章】拉氏变和反变换;
2.•本【课堂讲授】概述;拉氏变换变换与技氏毕业要求11•程知识的“能够将数学、自立力法;堂报定义;典型时间换和反交换;典媒控制系统微分反变换定义拉氏变换和反函数的拉氏变型时间函数的象方程的建立;
3.理拉斯变换的定理;拉反反变换的数学方专业知识用于解决汽车设计、制造、试变换的求解换;拉斯变换的函数;拉氏变换课堂提解传递函数概念,法系统微分方程的建理解传述函数定现;拉氏反变的性质及定理;向、作用、章系统的数掌握系统传递函数的建立;统传递函数求系骨微分方程函数传递函数:数的典型环节【课it讨论】微分方程求解?计.期末业需求,针对其领城工程技术妥求,完成解及传递
4.掌提票统方框【敕学】讲授案例鞍学\课堂研i;八混考试设计开发内容.并能够在设计环节中体现的典型环节递函数的建立【本章魔点】传图的简化:
5.模型.
731、
4、
5.
7、
9、
10.规则.而虬章节(学达成支撑救学目标教学内容教学要求难点教学活动达成能力时)途径目标【课前案例】机械加工过程、时间响应.毕业要求1工程知识的“俄够将数学.自
1.理解典型输入【课堂讲授】电槃输入信号一阶系统的然科学、机械工程弗础m双和乍辆工程专典型输入信号理解时间响应信号
2.
一、二阶f*«]时间响应时间响应二阶系统的时间响应脱态业知识用于解决汽车设计、制造、试胺.•阶系统的时司含义.军、二阶系统的时间叫应瞬态响应性能指响应的性能指标稳态误差分析和计算检测及生产过程管理等领域复杂车辆工课堂讨响应二阶系章控制系统系统的时间响持点
3.掌握二圻标;也态设差分应用实例.程问题”.论、习题境的时间响应;时域响应及应;常握墀窿态响应的性
1、
2、3误始分析(81响应的性标;掌握系统的基本概念,挈提制系统时域分【习题作业】p97-
982、
4、S、
7.
9、10设计开发内容,并能够在设计环节中体现期末考试治分析和计算;的误治分析.稳态误茏计究方也用实例.法,法律、伦理、文化以及环境等因理解频率特性顷率特性及领毕业亶求1工程知识的“倭够将数学、自及领军响应的率响应的眩本理解频率特性及【本章】领率响【深前案例】正弦函数输入的时间响应然科学、机械工程基础m双和车辆工程专含义掌握典概念;典型环节嫔率响应的基本应颇率特章控制系统检测及生产过程管理等领域复杂车的伯的图的绘统领军物性图节及系统的伯饿图须率件件的相位系统闭环控制系统的短军科的娓车抑性教学目标制掌握闭环相位系统闭标.了解相位率特性用系性解奈至斯特图的物图绘制、系统【习题作业】P146-148:1,
2.
5.
6、业需求•针对共融域工程技术要求,完成期末考试设计开发内容,井能泌在设计环节中体现系统的假念及开环频率特性绘制;理解闭环系传递函数的求奈主斯特图的分析闭环系统统的领域指标取.【教学】讲授案例教学混合式教学创新意识,麻颐经济、社会、健康、安全、法仲、伦理、文化以及环境等因索”.绘机怦性;应用实阿章节达成支撑教学目标教学内容教学要求难点教学活动达成能力(学时)途径目标毕业要求1工程知识的“鹿纺将数学、自然科学、机械工程甚础知识和乍辆匚程理解系统桓定稳定性概念:劳
1.理的系统稳定【课前案例】工程应用不稳定实例.专业知疑的稔定性境稳定性及其胡尔维茨判据:
4.程度性能指标毕业要求3设计开发“根据车辆I程产判据、奈老斯程度评定.分析
(4)稳定程度性能理解奈堂斯特判【习题作业】pl78-180:
1、2,
3、
4、作业、期k
2、3业需求•针对其领域工程技全、法律、伦理.文化以及讣境等因索”.毕业要求1工程知识的“健够将数学、自然科学、机械工程刘础知识和车辆工程U业如识用于解决汽车设计、制造、试了解系统校正系统校正的一
1.系统校正的一【课前案例】控制系统应用实例.课堂膑、检测及生产过程管现等领域更杂下的一般概念股概念:校正;殷蛾念
2.掌握【课堂讲授】系统校正的•股概念校正:章控制系统【本章】P1D控制辆工程问题”.问、习题拿耗PID控制花制系统小联P1D控制的控制控制系统串联校正反馈和顺馈校敦学目标的校正与设规律.设计和校毕业要求3设计开发“根据车辆工程产的控制双律.校正反馈和顺规律
3.掌握二正:PID控制规律及设计应用实例.计
(2)正.业需求.针对共领域工程技术要求,完成
1、3挈握二阶、三馔校正PID控阶.三阶系统模【习题作业】P2O
22、
4、
6.案设计、价系统模组.加规律及设计型.【教学】讲授案例教学涉台式教学设计开发内容.并能够在设计环节中体现创新意识,熊顾经济、社会、健膜.安期末考试全、法律、伦理、文化以及环境等因
五、课程考核与评分标准
(一)考核表4教学目标的考核序教学目标考核内容考核号控制系统思想、组成及基本性能、机械工程控制系掌握自动控制系统的基本概念、组成及控制原理课堂提问与讨统;拉氏变换与拉氏反变换、系统传递函数、方块1掌握典型机电系统的数学建模方法;掌握机电系论、作业、期图简化;时域分析分性能指标;频率分析分性能指统的时域和频域分析、设计及校正方法末考试标;系统的校正方法培养学生时机械控制工程中复杂问题的分析能机械工程控制系统数学模型的建立控制系统的性课堂提问与讨力,能够对机械控制系统进行分析、设计,能够能指标;一阶系统、二阶系统响应指标、系统误差2论、作业、期构建实验控制系统进行分析研究,具有研究和解分析频率特性、伯德图、频率特性性能指标系末考试决机械控制工程问题的能力统稳定性判定、稳定程度评定初步了解机械系统常用的控制方法,了解机械控控制论的发展概况机械工程控制系统模拟分析课堂提问、实制理论的现状•发展趋势培养学生运用机械控制3一阶系统实验模拟分析、二阶系统模拟分析频率验设计、作工程领域新技术新方法对机械工程中的系统控制响应模拟分析业、期末考试问题进行理论分析、实验研究的能力
(二)总成绩构成表5总成绩构成表教学目标在各考核(环节)中的比例序教学目标占教学目标课堂提问研讨号实验设总成绩比例+考勤作业计期末考试掌握自动控制系统的基本概念、组成及控制原理掌握典型机电系统的数学建模方130%20%15%35%
30.00%法掌握机电系统的时域和频域分析、设计及校正方法培养学生对机械控制工程中复杂问题的分析能力,能够对机械控制系统进行分析、2设计,能够构建实验控制系统进行分析研45%50%30%50%
47.25%究,具有研究和解决机械控制工程问题的能力初步了解机械系统常用的控制方法,了解机械控制理论的现状与发展趋势培养学3生运用机械控制工程领域新技术新方法对25%30%55%15%
22.75%机械工程中的系统控制问题进行理论分析、实验研究的能力考核占总成绩比例15%15%10%60%100%
(三)评分标准本课程考核形成性评价(平时成绩)占40%,结果性评价(期末考试成绩)占60%形成性评价包括课堂提问研讨(10%)、作业(15%),实验设玳10%)和学习习惯(考勤、课堂表现等,5%)
1.课堂研时提问评分标准(10%)课堂研讨提问可提高学习兴趣,调到学生课堂注意力,增强教学效果采)IJ现场打分、教学手册记录或混合式教学自动记围绕课程教学进度设计问题,回答正确合理发言积极,学习态度认真即为满分A(90%),回答基本正确B(80%),回答部分正确C(70%),回答模糊、但内容合理D(60%),答案完全错误或不会回答E(50%)o2作业评分标准(15%)作业要求结合教学内容,完成,严格杜绝抄袭具体的评分标准如下考核内容A95%B85%C75%I55%作业完成进度按时完成按时完成延时完成没有完成80%以上概念清晰准确60%以上的概念清晰40%以上的概念清晰准40%以卜的概念清晰知识掌握情况准确确准确思路清晰,结果正80%以上60%以上40%以上40%以下确理论联系实际,完成作有一定分析解决问题能体现分析解决问题业,有分析解决问题能基本完成作业,有一力,但结果正确性与性无完成作业能力能力力,结果正确、合定分析解决问题能力不足理、
3.实验方案设计(10%)以实际实验仪器为研究分析对象,结合所学相关控制理论及分析方法,通过杳阅资料文献,构建完整的实验设i十方案实Ml括控制系统设1
十、划涉骤、剌佥操作、鳏物撤1理方法以彭占果讨论与应等评分原则参照上述作业评分原则实验方案设计完整、合理,实验操作规范,数据处理正确,成绩为(A);实验方案设计完整、基本合理,郎徽作基本规范,数据处理正确,成绩为(B);方案基本完整,但有2处及以上有问题,颇为(C);方案结构不完整,或有方法或明显错误的,成绩为(D)
4.学习习惯(考勤及课堂表现)5%以课堂考勤为主出勤率95%以上为(A);85%及以上为(B);75%以上为(C);小于75%为(D)结果性评价期末考试试卷题型共分为六大类型,包括填空题、选择题、简答题、分析题、计算题和谀计题考试内容结合教学大纲与课程目标,做到全面覆盖,全面支撑毕业要求指标点的达成,内容涉及控制系统基本原理与要求、拉氏变换性质、拉氏反变换、系统传递函数、方块图简化、一阶系统特性、二阶系统性能指标、系统误差分析、频率响应、伯德图、频率特性性能指标、系统稳定性判定、系统校正等内容,既有基本概念、基础理论,也更强调知识的应用性和综合性,以检验教学及学习效果
七、教材及参考书
1.教材陈康宇主编,《机械工程控制基础》(修订本),西安交通大学,2011年
2.
(1)杨叔子主编,《机械工程控制基础》(第4版),华中科技大学,2014o
(2)罗庚合主编,《机电控制工程基础》,西安电子种i大学,2016
(3)董景新等主编,《控制工f踝础》(第4版),清华大学,
20153.课程网络资源
(1)www.icourses.cn/coursestalic/course_
2973.Unl
(2)www.bfkpk.coiWproducts.aspid=676
(3)www.xuctangx.8in/8urses/Tsinguax/30130123XZ2015_T2/about
4.相关专业期刊以及知网、维普、万方等期刊数据库家
八、执行大纲应注意的问题
1、教学中应注重基本知识、基本理论和基本方法的讲授,注意精讲多练
2、应选择适当时间为学生提供讨论与答疑
3、教学内容的顺用及其安排仅供参考,教师可根据情况作适当调整
4、各章节授课前有必要对所需的高等数学I、大学物理I、电工电子技术
1、理论力学H等基础知识进行回顾与复习。