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1、《機械工程控制基礎(chǔ)》課程教學大綱 一、本課程性質(zhì)、地位和任務 性質(zhì)：《機械工程控制基礎(chǔ)》是機電一體化專業(yè)本科段計劃規(guī)定必考的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。其目的在于使考生能以動態(tài)的觀點而不是靜態(tài)的觀點去看待一個機械工程系統(tǒng)。 地位和任務：其從信息的傳遞、轉(zhuǎn)換和反饋角度來分析系統(tǒng)的動態(tài)行為；為采用控制的觀點和思想方法解決生產(chǎn)過程中存在的問題以及為了使系統(tǒng)按預定的規(guī)律運動，達到預定的技術(shù)指標，實現(xiàn)最佳控制打下基礎(chǔ)；也為后續(xù)課程以及從事機電一體化系統(tǒng)設(shè)計打下理論基礎(chǔ)。 二、課程教學的基本要求： 1、深刻理解并熟練掌握采用集中參數(shù)法建立機、電系統(tǒng)的數(shù)學模型；拉普拉斯變換在工程中的應用；傳遞函數(shù)與方塊圖的求

2、得、簡化和演算等。 2、深刻理解聞熟練掌握典型系統(tǒng)（特別是一階系統(tǒng)）的時域和頻域特性。 3、掌握判別線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念和常用判據(jù)的基本方法，并能判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 4、了解系統(tǒng)識別的基本原理及相應的方法。 5、掌握線性系統(tǒng)性能指標以及相應的系統(tǒng)綜合校正的方法。 三、本課程與其他課程的關(guān)系 學習本課程之前考生應具有一定的數(shù)學、力學和電工學基礎(chǔ)，同時應具有一定的機械工程基礎(chǔ)知識，以便使考生順利掌握機械工程教學模型的建立以信相應的運算。 四、教學實數(shù)分配表 適 用 專 業(yè) 章節(jié) 序號 章節(jié)名稱 課堂 講授 其它 （練習） 小計 機電一體化專業(yè) 一 緒論 1 22 二 拉普拉斯變換的

3、數(shù)學方法 6 三 系統(tǒng)的數(shù)學模型 6 四 系統(tǒng)的瞬態(tài)響應與誤差分析 6 五 系統(tǒng)的頻率特性 6 六 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 5 七 機械工程控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計 4 合計 34 22 56 五、大綱內(nèi)容 第1章 緒論 一、教學目的： 通過本章學習了解機械控制工程的基本概念，它的研究對象及任務。了解系統(tǒng)的信息傳遞、反饋和反饋控制的概念及控制系統(tǒng)的分類。本章中介紹的一些技術(shù)上的名詞術(shù)語、定義等以后章節(jié)會經(jīng)常用到需要熟記。 二、 教學內(nèi)容： 1、 機械工程控制的基本含義 2、 機械工程系統(tǒng)中信息傳遞、反饋以信反饋控制的概念 3、 本課程特點及內(nèi)容簡介 三、教學重點： 1、 機械工程控制的基本含義。 2、

4、信息的傳遞、反饋及反饋控制的概念。 第2章 拉普拉斯變換的數(shù)學方法 一、教學目的： 通過本章的學習明確拉普拉斯（簡稱拉氏）變換是分析研究線性動態(tài)系統(tǒng)的有力工具，通過拉氏變換將時域的微分方程變換為復數(shù)域的代數(shù)方程，掌握拉氏變換的定義，并用定義求常用函數(shù)的拉氏變換，會查拉氏變換表，掌握拉氏變換的重要性質(zhì)及其應用，掌握用部分分式法求拉氏變換的方法以及了解用拉氏變換求解線性微分方程的方法。 二、教學內(nèi)容： 1、 復數(shù)和復變函數(shù) 2、 拉氏變換及拉氏反變換的定義 3、 典型時間函數(shù)的拉氏變換 4、 拉氏變換的性質(zhì) 5、 拉氏反變換的數(shù)學方法 6、 用拉氏變換解常微分方程 三、教學重點： 拉氏變換的定

5、義，用拉氏變換的定義求常用函數(shù)的拉氏變換，拉氏變換的性質(zhì)及其應用部分分式法求拉氏反變換的方法，用拉氏變換法解常微分方程。 第3章 系統(tǒng)的數(shù)學模型 一、教學目的： 通過本章學習明確為了分析、研究機械工程系統(tǒng)（特別是機、電綜合系統(tǒng)）的動態(tài)特性，或者對它們進行控制，最重要的一步首先是建立系統(tǒng)的數(shù)學模型，明確數(shù)學模型的含義，掌握采用解析方法建立一些簡單機、電系統(tǒng)的數(shù)學模型，傳遞函數(shù)定義、特點及推導方法，方塊圖及其簡化法則。了解信號流圖及梅遜公式的應用，以及數(shù)學模型傳遞函數(shù)、方塊圖和信號流程圖之間的關(guān)系。 二、教學內(nèi)容： 1、概述 2、系統(tǒng)微分方程的建立 3、傳遞函數(shù) 4、方塊圖及動態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成 5

6、、機、電系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 6、系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述 三、教學重點： 建立簡單機電系統(tǒng)的微分方程，運用綜合基礎(chǔ)知識，對系統(tǒng)正確地取分離體并分析受力，注意力和方向，列寫系統(tǒng)微分方程。建立系統(tǒng)傳遞函數(shù)概念，系統(tǒng)構(gòu)成及其傳遞函數(shù)，方塊圖簡化及其繪制。 第4章 系統(tǒng)的瞬態(tài)響應與誤差分析 一、教學目的： 通過本章學習明確一個系統(tǒng)，在建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型（包括微分方程和傳遞函數(shù)）之后就可以采用不同的方法來分析和研究系統(tǒng)的動態(tài)性能，時域分析是重要的方法之一，明確系統(tǒng)在外加作用激勵下，根據(jù)所描述系統(tǒng)的數(shù)學模型，求出系統(tǒng)的輸出量隨時間變化的規(guī)律，并由此確定系統(tǒng)的性能，明確系統(tǒng)的時間響應及其組成，脈沖響應函數(shù)的概念，

7、掌握一階、二階系統(tǒng)的典型時間響應和高階系統(tǒng)的時間響應以及主導極點的概念，系統(tǒng)的誤差與穩(wěn)態(tài)誤差的計算以及與系統(tǒng)型次的關(guān)系。 二、教學內(nèi)容： 1、時間響應 2、一階系統(tǒng)的時間響應 3、二階系統(tǒng)的時間響應 4、高階系統(tǒng)動態(tài)分析 5、瞬態(tài)響應的性能指標 6、系統(tǒng)誤差分析 三、教學重點： 本章時間響應的基本概念，一階系統(tǒng)的時間呼應，二階系統(tǒng)階躍響應及性能指標，誤差分析，誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的定義，位置誤差，速度誤差的計算，干擾作用下的系統(tǒng)誤差計算。 第5章系統(tǒng)的頻率特性 一、教學目的： 通過本章學習明確頻率特性的基本概念，頻率特性與傳遞函數(shù)的關(guān)系，系統(tǒng)的動剛度與動柔度的概念，掌握頻率特性的兩種表示方法以及

8、頻率特性與時間響應之間的關(guān)系，各基本環(huán)節(jié)及系統(tǒng)的極坐標圖和伯德釁的畫法，閉環(huán)頻率特性及相應的性能指標，為頻域分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及綜合校正打下基礎(chǔ)。 二、教學內(nèi)容： 1、 頻率特性 2、 頻率特性的對數(shù)坐標圖（伯德圖） 3、 頻率特性的極坐標圖（乃奎斯特圖） 4、 最小相位系統(tǒng)的概念 5、 閉環(huán)頻率特性與頻域性能指標 6、 系統(tǒng)辨識 三、教學重點： 頻率特性的基本概念及其兩種表示方法、畫法及特點，閉環(huán)頻率特性的性能指標及其計算方法。 第6章系統(tǒng)的穩(wěn)定性 一、教學目的： 通過本章學習明確穩(wěn)定性的概念，掌握判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本準則，掌握勞斯一胡爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)和乃奎斯特穩(wěn)定判據(jù)以及系統(tǒng)相對穩(wěn)定性

9、的概念。 二、教學內(nèi)容： 1、穩(wěn)定性 2、勞斯一胡爾維茨穩(wěn)定性判據(jù) 3、乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù) 4、系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性 三、教學重點： 系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念，勞斯一胡爾維茨判穩(wěn)的方法，乃奎斯特判穩(wěn)的方法，相位裕量和幅值程度的概念及計算方法和表示。 第7張機械一程控制系統(tǒng)的技術(shù)與設(shè)計 一、教學目的： 通過本章學習明確在預先規(guī)定了系統(tǒng)的性能指標情況下，如何選擇適當?shù)男Ｕh(huán)節(jié)和參數(shù)使系統(tǒng)滿足這些要求，因此應掌握系統(tǒng)的時域性能指標、頻域性能指標以及它們之間 的相互關(guān)系，各種校正方法的實現(xiàn)。 二、教學內(nèi)容： 1、控制系統(tǒng)的性能指標及校正方式 2、控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正 3、反饋和順饋校正 4、PID校正器的設(shè)計 三、本章重點： 各種性能指標的含義及算法，校正的概念，各種校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)及其特點。 六、教材與主要參考書 1.教材 機械工程控制基礎(chǔ)，陳康寧主編，西安交通大學出版社，1999年。 2.主要參考書 [1]機械工程控制基礎(chǔ)，王馨、陳康寧主編，西安交通大學出版社，1992年。 [2]機械工程控制基礎(chǔ)，楊叔子，楊克沖主編，華中理工大學出版社，1984年。 [3]機械工程控制，陽含和主編，機械工業(yè)出版社，1986年。