《機械控制工程基礎》課程教學大綱

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1、《機械控制工程基礎》課程教學大綱 《機械控制工程基礎》課程教學大綱 一、課程基本信息 1．課程編號：MACH400801 2．課程體系/類別：專業(yè)類/專業(yè)核心課 3．學時/學分：56學時/ 3學分 4．先修課程：高等數(shù)學、積分變換、理論力學、電工電子技術(shù)、機械設計基礎、大學計算機基礎、高級程序設計 5．適用專業(yè)：機械大類專業(yè)（包括機械工程、車輛工程、測控技術(shù)與儀器、能源與動力工程和工業(yè)工程） 二、課程目標及學生應達到的能力 《機械控制工程基礎》是西安交通大學機械類專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，主要授課內(nèi)容是運用現(xiàn)代數(shù)學知識、自動控制理論和信息技術(shù)來分析、設計典型機電控制系統(tǒng)。旨在培

2、養(yǎng)學生運用科學方法和工具來解決機械工程基本問題的系統(tǒng)分析設計能力、綜合創(chuàng)新能力。 本課程的主要任務是通過課堂教學、計算機仿真實訓、實驗教學等教學方式，使學生掌握實現(xiàn)機械系統(tǒng)自動控制的基本理論；學會典型機電系統(tǒng)的數(shù)學建模、運行性能分析和系統(tǒng)設計、校正與補償?shù)然局R和基本技能；具有基本的機電控制系統(tǒng)分析設計能力，以及對復雜機械系統(tǒng)的控制問題進行分析、求解和論證的能力，并了解機械控制領域的新理論和新技術(shù)，支撐畢業(yè)要求中的相應指標點。課程目標及能力要求具體如下： 課程目標1. 掌握機械控制系統(tǒng)的基本概念和組成原理，具備自動控制原理與系統(tǒng)的基礎概念；掌握典型機電傳動單元與系統(tǒng)的數(shù)學建模方法；掌握機

3、電系統(tǒng)的時域和頻域分析設計校正方法。（畢業(yè)要求中的第1） 課程目標2. 培養(yǎng)學生對機械控制工程中復雜問題的分析能力，能夠?qū)碗s機械控制系統(tǒng)進行分析、設計，并能夠采用相關(guān)軟件進行模擬仿真，能夠構(gòu)建實驗控制系統(tǒng)進行分析研究，具有研究和解決機械控制工程問題的能力。（畢業(yè)要求中的第2、4）課程目標3. 初步了解機械系統(tǒng)常用的控制方法，以及現(xiàn)代控制和智能控制的原理，了解機械控制理論的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。培養(yǎng)學生運用機械控制工程領域新技術(shù)新方法對復雜機械工程中的系統(tǒng)控制問題進行理論分析、實驗研究的能力。（畢業(yè)要求中的第4） 三、課程教學內(nèi)容與學時分配 ） 四、課程教學方法 （一）課堂講授（4

4、0學時） 1．采用啟發(fā)式教學，通過結(jié)合具體如機器人控制系統(tǒng)、機床運動控制系統(tǒng)、液壓伺服控制系統(tǒng)等實例教學，激發(fā)學生主動學習的興趣，培養(yǎng)學生獨立思考、分析問題和解決問題 的能力，引導學生主動通過實踐和自學獲得自己想學到的知識。 2．在教學內(nèi)容上，系統(tǒng)講授古典控制理論應用于機電系統(tǒng)的基本理論、基本知識和基本方法，初步介紹現(xiàn)代控制、智能控制理論的基本知識和方法，并通過學生查閱中英文文獻，撰寫有關(guān)機器人智能控制理論前沿發(fā)展報告，使學生能夠系統(tǒng)掌握用于解決機械控制工程問題的專業(yè)基礎知識，并了解學科前沿知識。 3．在機械控制系統(tǒng)緒論、數(shù)學建模、時域分析、穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)設計與校正、頻域分析等教學環(huán)

5、節(jié)中采用電子教案與多媒體教學，提高課堂教學信息量，增強教學效果。 4．在進行彈簧-質(zhì)量-阻尼、機械傳動等典型機械控制系統(tǒng)的案例教學環(huán)節(jié)中，理論教學、計算機仿真模擬與綜合實驗教學相結(jié)合，引導學生應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，采用現(xiàn)代設計方法和手段，進行機械控制系統(tǒng)的分析、設計、仿真、實驗，培養(yǎng)其識別、表達和解決機械控制相關(guān)工程問題的思維方法和實踐能力。 （二）計算機仿真操作（課外20學時） 圍繞各章教學重點內(nèi)容，介紹Matlab計算機控制仿真分析軟件，并指導學生上機操作。在進行彈簧-質(zhì)量-阻尼、機械傳動等典型機械控制系統(tǒng)的案例教學環(huán)節(jié)中，運用所學的Matlab知識進行分析。 （

6、三）綜合實驗（16學時，32小時） 課程選做綜合實驗4個，學生按照實驗指導書的要求，獨立或分組完成，提交實驗報告，并進行PPT答辯。 五、課程的考核環(huán)節(jié)及課程目標達成度自評方式 （一）課程的考核環(huán)節(jié) 課程的考核主要是檢查學生對各知識點的掌握程度和應用能力，包括課后作業(yè)、期末考試、實驗報告（含上機仿真與綜合實驗）三部分組成。總評成績以百分計，滿分100分，各考核環(huán)節(jié)所占分值比例可根據(jù)具體情況進行微調(diào)，建議值及考核細則如下。 （二）課程目標達成度評價方式 課程目標達成度評價包括課程分目標達成度評價和課程總目標達成度評價，具體計算方法如下： 總分 目標相關(guān)考核環(huán)節(jié)目標總評成績中支

7、撐該課程得分之和目標相關(guān)考核環(huán)節(jié)平均總評成績中支撐該課程課程分目標達成度= 分） 該課程總評成績總分均值 該課程學生總評成績平課程總目標達成度100(= 達成度評價值計算的具體說明及示例如下表所示，其中A 、B 和C 則分別表示總評成績中作業(yè)、期末考試成績和綜合實驗的實際平均得分；且有：A0+B0+C0=100。 六、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工 （一）先修課 高等數(shù)學、積分變換、理論力學、電工電子技術(shù)、機械設計基礎、大學計算機基礎、高級程序設計 （二）后續(xù)課 現(xiàn)代控制技術(shù)，工業(yè)機器人等 七、建議教材及教學參考書 [1] 自編教材：機械控制工程基礎

8、（待編寫）. [2] Norman S. Nise. Control Systems Engineering (Seventh Edition)[M]. John Wiley & Son, Inc. 2014.ISBN: 9781118170519 [3] 董霞，陳康寧，李天石. 機械控制理論基礎[M]. 西安：西安交通大學出版社. 2005. ISBN: 9787560520414 [4] Katsuhiko Ogata. Modern Control Engineering (Fourth Edition)[M]. Pearson Hall. ISBN: 9787121123146 執(zhí)筆人：王朝暉要義勇 專業(yè)負責人：王朝暉 課程負責人：王朝暉 核準院長：