專業(yè)認(rèn)證大綱參考模板《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》

機(jī)械控制工程基礎(chǔ)教學(xué)大綱課程名稱：機(jī)械控制工程基礎(chǔ)英文名稱：Mecha ni calc on trolE ngin eeri ng課程編號：課程性質(zhì)：必修學(xué)分/學(xué)時：2.5/40。其中，講授34學(xué)時，實驗6學(xué)時，上機(jī)0學(xué)時，實訓(xùn)0學(xué)時。課程負(fù)責(zé)人：唐宏賓先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電工與電子技術(shù)、理論力學(xué)一、課程目標(biāo)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)主要介紹經(jīng)典控制理論的基本概念、基本原理、基本分析方法、工程設(shè)計方法及控制理論在機(jī)械工程中的應(yīng)用。本課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論知識，也為從事相關(guān)專業(yè)技術(shù)工作、科學(xué)研究工作及管理工作提供重要的理論基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，達(dá)到以下教學(xué)目標(biāo)：1. 工程知識1.1掌握必要的機(jī)械控制工程理論知識。1.2能夠應(yīng)用械控制工程理論知識解決復(fù)雜工程技術(shù)問題。2問題分析2.1能夠理解并恰當(dāng)表述機(jī)械控制工程實際問題。2.2能夠找到合適的解決機(jī)械控制工程實際問題的程序與方法。2.3在一定的限制條件下能夠合理解決機(jī)械控制工程實際問題。3設(shè)計/開發(fā)解決方案能夠運(yùn)用機(jī)械控制工程理論知識進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)劃與設(shè)計并體現(xiàn)創(chuàng)新意識。4研究能夠采用機(jī)械控制工程理論知識進(jìn)行研究并合理設(shè)計實驗方案。5使用現(xiàn)代工具能夠有效使用MATLAB軟件對機(jī)械控制工程實際問題進(jìn)行模擬、分析與預(yù)測。二、課程內(nèi)容及學(xué)時分配如表1所示。三、教學(xué)方法課程教學(xué)以課堂教學(xué)、實驗教學(xué)、課外作業(yè)、綜合討論、網(wǎng)絡(luò)課程等共同實施。本課程將以“機(jī)械控制系統(tǒng)建模及性能分析”為主線，主要介紹機(jī)械控制系統(tǒng)建模及性能分析的相關(guān)知識，重點培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用機(jī)械控制工程理論知識并使用現(xiàn)代工具軟件分析、研究、解決復(fù)雜工程問題的能力。表1機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課程內(nèi)容及學(xué)時分配知識單元知識點理論學(xué)時實驗學(xué)時教學(xué)目標(biāo)序號描述序號描述1緒論1自動控制的基本概念2012控制系統(tǒng)的工作原理和基本組成3控制系統(tǒng)的性能要求4控制理論的分類知識單元知識點理論學(xué)時實驗學(xué)時教學(xué)目標(biāo)序號描述序號描述2控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1數(shù)學(xué)模型的概念及建立控制系統(tǒng)微分方程 的基本方法821、2、4、52拉普拉斯變換、反變換及定理3傳遞函數(shù)的概念及求取方法4典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)5控制系統(tǒng)方塊圖的繪制方法及其等效變換6梅遜公式求取傳遞函數(shù)的方法7:實驗1:控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3控制系統(tǒng)的 時域分析1一階系統(tǒng)時域分析511、2、4、512二階系統(tǒng)時域分析3時域性能指標(biāo)及求取4實驗2 :控制系統(tǒng)的時域響應(yīng)分析4控制系統(tǒng)的 頻率特性分 析1頻率特性的概念和物理意義-1711、2、4、52頻率特性的求取方法3:典型環(huán)節(jié)的頻率特性圖4系統(tǒng)開環(huán)奈氏圖的畫法5系統(tǒng)開環(huán)波德圖的畫法6實驗3 :控制系統(tǒng)的頻率特性分析5控制系統(tǒng)的 穩(wěn)定性分析1控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念和物理意義701、2、42:控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的充要條件3勞斯穩(wěn)定判據(jù)4奈氏穩(wěn)定判據(jù)5:波德穩(wěn)定判據(jù)6穩(wěn)定性裕量6控制系統(tǒng)的 誤差分析1控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的概念201、2、42穩(wěn)態(tài)誤差的求取方法3減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的方法7控制系統(tǒng)的 校正設(shè)計1時域性能指標(biāo)與頻域性能指標(biāo)的關(guān)系322、3、4、52校正的概念及常用校正方式的結(jié)構(gòu)和特點3PID控制4校正設(shè)計的頻率響應(yīng)分析法5實驗4:控制系統(tǒng)的校正設(shè)計11總計346本課程采用國家“十二五”規(guī)劃教材，結(jié)合學(xué)生個性特點，因材施教。本課程的課堂教學(xué)將充分利用數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)制作豐富多彩的教學(xué)課件和輔導(dǎo)材料， 調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)效率。本課程課堂教學(xué)流程如圖1所示。圖1機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課堂教學(xué)流程本課程安排5次課外作業(yè)：1. 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2控制系統(tǒng)的時域分析頁眉內(nèi)容3控制系統(tǒng)的頻率特性分析4控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析5控制系統(tǒng)的誤差分析四、考核內(nèi)容及考核方式1. 考核內(nèi)容(1) 機(jī)械控制工程理論基本概念的理解和掌握。如反饋、快速性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、傳遞函數(shù)、頻率特性、校正設(shè)計等。(2) 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型(微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性)的建立方法。(3 )求取復(fù)雜控制系統(tǒng)方塊圖傳遞函數(shù)的方法。(4)控制系統(tǒng)的時域分析方法及時域性能指標(biāo)的求取。(5)控制系統(tǒng)的頻域分析方法及開環(huán)奈氏圖、波德圖的畫法。應(yīng)用勞斯判據(jù)、奈氏判據(jù)、波德判據(jù)判斷控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(7)控制系統(tǒng)穩(wěn)誤差的計算。(8 )常用的校正設(shè)計方法。. ;I2. 考核方式期末考試+平時成績+實驗成績。其中：期末考試占總成績80%，采用閉卷考試；平時成績占總成績10%,根據(jù)出勤、作業(yè)、質(zhì)疑、課堂討論等情況評定；實驗成績占總成績 10%，根據(jù)實驗態(tài)度、實驗方案、實驗技能、實驗報告等進(jìn)行評定。五、教材與主要參考書1.推薦教材1王顯正控制理論基礎(chǔ)(第二版)M 北京：科學(xué)出版社，20082韓柳機(jī)械控制工程基礎(chǔ)實驗教程M 北京：國防工業(yè)出版社，20102. 主要參考書1楊叔子機(jī)械工程控制基礎(chǔ)M.華中科技大學(xué)出版社，20072王益群.控制工程基礎(chǔ)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20083 王仲民機(jī)械工程控制基礎(chǔ)M 北京：國防工業(yè)出版社，2010六、附課程教學(xué)目標(biāo)一畢業(yè)要求關(guān)系表如表2所示。表2機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課程教學(xué)目標(biāo)一畢業(yè)要求關(guān)系表序 號畢業(yè)要求指標(biāo)點機(jī)械控制 工程基礎(chǔ)1工程知識：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、 工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決復(fù)雜 工程問題1.1掌握必要的數(shù)學(xué)與自然科學(xué)知識M.2掌握必要的工程基礎(chǔ)與專業(yè)知識H1.3能夠應(yīng)用上述知識去解決機(jī)械工程 復(fù)雜工程技術(shù)問題M2問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué) 和工程科學(xué)的基本原理， 識別、表達(dá)、 并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論r 2.1能夠理解并恰當(dāng)表述工程實際問題H2.2能夠找到合適的解決問題的程序與 方法M2.3在一定的限制條件下能夠合理解決 問題L序 號畢業(yè)要求指標(biāo)點機(jī)械控制 工程基礎(chǔ)3設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計針對 復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足 特定需求的系統(tǒng)、單兀（部件）或工 藝流程，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng) 新意識，考慮社會、健康、安全、法 律、文化以及環(huán)境等因素3.1能夠運(yùn)用機(jī)械制造等基本原理進(jìn)行 工藝規(guī)程設(shè)計并體現(xiàn)創(chuàng)新意識3.2能夠運(yùn)用機(jī)械設(shè)計等基本理論與方 法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)并體現(xiàn)創(chuàng)新意識3.3能夠運(yùn)用液壓、自動控制等理論進(jìn) 行產(chǎn)品規(guī)劃與設(shè)計并體現(xiàn)創(chuàng)新意識H3.4 能在設(shè)計中考慮社會、健康、安全、 法律、文化以及環(huán)境等因素的影響4研究：能夠基于科學(xué)原理并米用科學(xué) 方法對復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論4.1能夠合理米用科學(xué)方法進(jìn)行研究并 設(shè)計實驗方案M4.2具備米集有效數(shù)據(jù)的能力1J 15使用現(xiàn)代工具：能夠針對復(fù)雜工程問 題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、 資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工 具，包括對復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模 擬，并能夠理解其局限性5.1在工程技術(shù)冋題中，能夠有效地運(yùn) 用計算機(jī)技術(shù)、信息資源及工程工具H5.2在解決工程實際問題中，能夠選擇 合適的計算機(jī)輔助設(shè)計工具 =5.3能夠正確運(yùn)用工具與資源對機(jī)械工 程復(fù)雜技術(shù)工程問題進(jìn)行預(yù)測與模擬M6工程與社會：能夠基于工程相關(guān)背景 知識進(jìn)行合理分析，評價專業(yè)工程實 踐和復(fù)雜工程問題解決方案對社會、 健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任6.1熟悉本專業(yè)相關(guān)的法律法規(guī)與安全 管理技術(shù)6.2能夠?qū)C(jī)械工程實踐與復(fù)雜工程技 術(shù)問題解決方案的影響進(jìn)行多維評價7環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評價 針對復(fù)雜工程問題的專業(yè)工程實踐 對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響7.1熟悉本專業(yè)相關(guān)的環(huán)境保護(hù)和可持 續(xù)發(fā)展的方針政策7.2 能從可持續(xù)發(fā)展的角度對機(jī)械產(chǎn)品 進(jìn)行評價8職業(yè)規(guī)范：具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)、 社會責(zé)任感，能夠在工程實踐中理解 并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任8.1 了解人文社會科學(xué)基本知識，具備 一定的工程美學(xué)素養(yǎng)8.2 了解職業(yè)規(guī)范，具備正確的社會責(zé) 任感與工程職業(yè)倫理價值觀9個人和團(tuán)隊：能夠在多學(xué)科背景下的 團(tuán)隊中承擔(dān)個體、團(tuán)隊成員以及負(fù)責(zé) 人的角色9.1能夠在團(tuán)隊中正確發(fā)揮個人作用9.2能夠與團(tuán)隊成員保持協(xié)調(diào)與合作10溝通：能夠就復(fù)雜工程問題與業(yè)界同 行及社會公眾進(jìn)行有效溝通和交流， 包括撰寫報告和設(shè)計文稿、陳述發(fā) 言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令。并具備一 定的國際視野，能夠在跨文化背景下 進(jìn)行溝通和交流10.1具有較強(qiáng)的口頭表達(dá)與溝通交流能 力r 10.2能撰寫應(yīng)用文和科技論文10.3 了解國外歷史文化，具備一定的跨 文化交流能力11項目管理：理解并掌握工程管理原理 與經(jīng)濟(jì)決策方法，并能在多學(xué)科環(huán)境 中應(yīng)用11.1在處理工程問題中能運(yùn)用正確的經(jīng) 濟(jì)與管理思維11.2對工程問題能夠進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，并序 號畢業(yè)要求指標(biāo)點機(jī)械控制 工程基礎(chǔ)做出合理的決策12終身學(xué)習(xí)：具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí) 的意識，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能 力12.1具有自覺搜集閱讀與整理資料的能 力12.2 了解本專業(yè)發(fā)展前沿12.3具有終身學(xué)習(xí)的意識與能力注：表中“H （高）M （中）L （弱）”表示課程與各項畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度