專業(yè)認(rèn)證大綱參考模板《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》
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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(hào):
課程性質(zhì):必修
學(xué)分/學(xué)時(shí):2.5/40。其中,講授34學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí),上機(jī)0學(xué)時(shí),實(shí)訓(xùn)0學(xué)時(shí)。
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(jì)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(shí),
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(shí)
1.1掌握必要的機(jī)械控制工程理論知識(shí)。
1.2能夠應(yīng)用械控制工程理論知識(shí)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(shí)際問題。
2.2能夠找到合適的解決機(jī)械控制工程實(shí)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(shí)際問題。
3■設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案
能夠運(yùn)用機(jī)械控制工程理論知識(shí)進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)劃與設(shè)計(jì)并體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。
4■研究
能夠采用機(jī)械控制工程理論知識(shí)進(jìn)行研究并合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。
5■使用現(xiàn)代工具
能夠有效使用MATLAB軟件對(duì)機(jī)械控制工程實(shí)際問題進(jìn)行模擬、分析與預(yù)測(cè)。
二、課程內(nèi)容及學(xué)時(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)、課外作業(yè)、綜合討論、網(wǎng)絡(luò)課程等共同實(shí)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(shí),重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用機(jī)械控制工程理論知識(shí)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(shí)分配
知識(shí)單元
知識(shí)點(diǎn)
理論
學(xué)時(shí)
實(shí)驗(yàn)
學(xué)時(shí)
教學(xué)
目標(biāo)
序號(hào)
描述
序號(hào)
描述
1
緒論
1
自動(dòng)控制的基本概念
2
0
1
2
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(shí)單元
知識(shí)點(diǎn)
理論
學(xué)時(shí)
實(shí)驗(yàn)
學(xué)時(shí)
教學(xué)
目標(biāo)
序號(hào)
描述
序號(hào)
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
8
2
1、2、
4、5
2
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(shí)驗(yàn)1:控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
3
控制系統(tǒng)的 時(shí)域分析
1
一階系統(tǒng)時(shí)域分析
5
1
1、2、
4、5
1
2
二階系統(tǒng)時(shí)域分析
3
時(shí)域性能指標(biāo)及求取
4
實(shí)驗(yàn)2 :控制系統(tǒng)的時(shí)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
-1
7
1
1、2、
4、5
2
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(shí)驗(yàn)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
7
0
1、2、
4
2
: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
2
0
1、2、
4
2
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(jì)
1
時(shí)域性能指標(biāo)與頻域性能指標(biāo)的關(guān)系
3
2
2、3、
4、5
2
校正的概念及常用校正方式的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)
3
PID控制
4
校正設(shè)計(jì)的頻率響應(yīng)分析法
5
實(shí)驗(yàn)4:控制系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)
11
總計(jì)
34
6
本課程采用國家“十二五”規(guī)劃教材,結(jié)合學(xué)生個(gè)性特點(diǎn),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(dòng)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(shí)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(jì)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(shí)域分析方法及時(shí)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。
⑹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(jì)算。
(8 )常用的校正設(shè)計(jì)方法。
.■ ■ ; I
2. 考核方式
期末考試+平時(shí)成績+實(shí)驗(yàn)成績。
其中:期末考試占總成績80%,采用閉卷考試;平時(shí)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(píng)定;實(shí)驗(yàn)成績占總成績 10%,根據(jù)實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)報(bào)
告等進(jìn)行評(píng)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,2008
[2]韓柳?機(jī)械控制工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程[M] ?北京:國防工業(yè)出版社,2010
2. 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,2007
[2]王益群.控制工程基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008
[3] 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(hào)
畢業(yè)要求
指標(biāo)點(diǎn)
機(jī)械控制 工程基礎(chǔ)
1
工程知識(shí):能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、 工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)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(shí)
M.2掌握必要的工程基礎(chǔ)與專業(yè)知識(shí)
H
1.3能夠應(yīng)用上述知識(shí)去解決機(jī)械工程 復(fù)雜工程技術(shù)問題
M
2
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(shí)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(shí)際問題
H
2.2能夠找到合適的解決問題的程序與 方法
M
2.3在一定的限制條件下能夠合理解決 問題
L
序 號(hào)
畢業(yè)要求
指標(biāo)點(diǎn)
機(jī)械控制 工程基礎(chǔ)
3
設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案:能夠設(shè)計(jì)針對(duì) 復(fù)雜工程問題的解決方案,設(shè)計(jì)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(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng) 新意識(shí),考慮社會(huì)、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(jì)并體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)
3.2能夠運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)等基本理論與方 法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)并體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)
3.3能夠運(yùn)用液壓、自動(dòng)控制等理論進(jìn) 行產(chǎn)品規(guī)劃與設(shè)計(jì)并體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)
H
3.4 能在設(shè)計(jì)中考慮社會(huì)、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(duì)復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究, 包括
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、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(jì)實(shí)驗(yàn)方案
M
4.2具備米集有效數(shù)據(jù)的能力
1
J 1
5
使用現(xiàn)代工具:能夠針對(duì)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(duì)復(fù)雜工程問題的預(yù)測(cè)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(jì)算機(jī)技術(shù)、信息資源及工程工具
H
5.2在解決工程實(shí)際問題中,能夠選擇 合適的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具
? =
5.3能夠正確運(yùn)用工具與資源對(duì)機(jī)械工 程復(fù)雜技術(shù)工程問題進(jìn)行預(yù)測(cè)與模擬
M
6
工程與社會(huì):能夠基于工程相關(guān)背景 知識(shí)進(jìn)行合理分析,評(píng)價(jià)專業(yè)工程實(shí) 踐和復(fù)雜工程問題解決方案對(duì)社會(huì)、 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(shí)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(píng)價(jià)
7
環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展:能夠理解和評(píng)價(jià) 針對(duì)復(fù)雜工程問題的專業(yè)工程實(shí)踐 對(duì)環(huán)境、社會(huì)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(duì)機(jī)械產(chǎn)品 進(jìn)行評(píng)價(jià)
8
職業(yè)規(guī)范:具有人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)、 社會(huì)責(zé)任感,能夠在工程實(shí)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(huì)科學(xué)基本知識(shí),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(huì)責(zé) 任感與工程職業(yè)倫理價(jià)值觀
9
個(gè)人和團(tuán)隊(duì):能夠在多學(xué)科背景下的 團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé) 人的角色
9.1能夠在團(tuán)隊(duì)中正確發(fā)揮個(gè)人作用
9.2能夠與團(tuán)隊(duì)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(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流, 包括撰寫報(bào)告和設(shè)計(jì)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(xiàng)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(duì)工程問題能夠進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析,并
序 號(hào)
畢業(yè)要求
指標(biāo)點(diǎn)
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(shí),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(shí)與能力
注:表中“H (高)M (中)L (弱)”表示課程與各項(xiàng)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度