天津廣播電視大學開放教育機械設計制造及其自動化專業(yè)(本科)

天津廣播電視大學開放教育機械設計制造及其自動化專業(yè)（本科）機電控制工程基礎教學大綱第一部分 大綱說明一、課程的性質(zhì)與任務課程性質(zhì)：本課程是中央廣播電視大學機械設計制造及其自動化專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎課程。課程任務：通過本課程的教學和實踐，使學生掌握自動控制的基本理論、自動控制系統(tǒng)校正及設計基本方法，全面培養(yǎng)學生分析系統(tǒng)、設計系統(tǒng)的能力，使學生在面對實際問題時，能夠站在系統(tǒng)的、全局的高度來思考。二、課程的目的與要求（1）了解自動控制系統(tǒng)的基本概念，區(qū)分開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)；（2）能夠熟練建立機電系統(tǒng)的微分方程、傳遞函數(shù)這兩種形式的數(shù)學模型，掌握系統(tǒng)復雜動態(tài)結構圖的化簡；（3）理解系統(tǒng)時域分析的基本概念，熟練求解一階和二階系統(tǒng)的響應，深刻理解系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念，掌握Routh穩(wěn)定性判據(jù)的基本思想，熟練求解系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；（4）深刻理解頻率法的基本概念，熟練掌握典型環(huán)節(jié)頻率特性的繪制方法，重點掌握系統(tǒng)暫態(tài)特性和開環(huán)頻率特性的關系;（5）掌握典型系統(tǒng)根軌跡的繪制原則；（6）理解控制系統(tǒng)校正的一般概念，熟練掌握系統(tǒng)的串聯(lián)校正、并聯(lián)校正和前饋校正等補償方法。三、課程的教學要求層次課程的教學要求大體上分為三個層次：熟練掌握、掌握、了解。（1）熟練掌握：要求學生深入理解和熟練掌握所學內(nèi)容，能夠舉一反三。（2）掌握：要求學生較好地理解和掌握所學內(nèi)容，并且能夠進行簡單的分析和判斷。（3）了解：要求學生一般地了解所學內(nèi)容。第二部分 教學媒體和教學建議一、學時和學分授課學時80， 實驗10學時教 學 內(nèi) 容課 內(nèi) 學 時控制系統(tǒng)的基本概念4控制系統(tǒng)的數(shù)學模型12控制系統(tǒng)的時域分析16根軌跡法16頻率相應法16自動控制系統(tǒng)的校正與綜合16合 計80二、教材課程以文字教材機電控制工程基礎中央廣播電視大學出版社出版，李健勇主編為主(包括主教材和實驗教材)，輔以錄像教材和CAI課件。三、教學環(huán)節(jié)本課程采用閉卷考試，時間為2小時。學生獲得成績由考試成績及平時考查成績組成，其中考試成績占80%。期末考試中央電大統(tǒng)一出復習考試大綱和要求，全國統(tǒng)一命題，統(tǒng)一評分標準，統(tǒng)一考試時間，學生的本課程成績以期末考試成績?yōu)闇省ｋA段測驗可根據(jù)教學情況由各地電大自行安排。第三部分 教學內(nèi)容與教學要求一、 自動控制系統(tǒng)的基本概念 （4學時）教學內(nèi)容：開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)的組成和基本環(huán)節(jié)、自動控制系統(tǒng)的類型、自動控制系統(tǒng)的性能指標。教學要求：熟練掌握：理解開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)的基本知識，建立閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本概念。掌握：閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本概念和性能指標的理解。了解：結合工業(yè)、民用以及航空、航天、兵器、船舶中的例子和先修課內(nèi)容，使學生建立閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本概念，并強調(diào)本課程的學習要注意理論聯(lián)系實際。二、 自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 （12學時）教學內(nèi)容：自動控制系統(tǒng)的微分方程的建立，拉氏變換及反變換，系統(tǒng)傳遞函數(shù)的推導，系統(tǒng)動態(tài)結構圖的基本概念，系統(tǒng)動態(tài)結構圖的等效變換。教學要求：熟練掌握：自動控制系統(tǒng)微分方程的編寫、系統(tǒng)傳遞函數(shù)的推導、動態(tài)結構圖的等效變換。掌握：動態(tài)結構圖的等效變換。了解：講授要從具體到通用，注意學習方法的講授，多講解典型例題，多聯(lián)系實際，使學生了解模型建立是系統(tǒng)分析和設計的基礎，是學習好控制理論的第一要素。三、 自動控制系統(tǒng)的時域分析 （16學時）教學內(nèi)容：自動控制系統(tǒng)的時域指標，一階系統(tǒng)的階躍響應，二階系統(tǒng)的階躍響應，高階系統(tǒng)的暫態(tài)響應，Routh穩(wěn)定判據(jù)，穩(wěn)態(tài)誤差的求取。教學要求：熟練掌握：二階系統(tǒng)的階躍響應，Routh穩(wěn)定判據(jù)，穩(wěn)態(tài)誤差的求取。掌握：高階系統(tǒng)的暫態(tài)響應了解：首先要強調(diào)時域分析的3要素：穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差和過渡過程。在這樣的前提下，進一步學習相關的知識，使學生可以系統(tǒng)地把本章的知識連接成為一個整體。四、 根軌跡法 （16學時）教學內(nèi)容：根軌跡的基本概念，根軌跡的繪制法則，用根軌跡法分析系統(tǒng)的暫態(tài)特性。教學要求：熟練掌握：根軌跡的繪制方法，用根軌跡法分析系統(tǒng)的暫態(tài)特性。掌握：參數(shù)根軌跡的繪制了解：通過時域分析和根軌跡的學習，使學生進一步明確，對于線性系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)的特征根（極點）的位置，是決定一個控制系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。通過本章的學習，要結合時域分析的有關結論，做到知識的融會貫通。五、 頻率響應法 （16學時）教學內(nèi)容：頻率特性的基本概念，頻率特性的表示方法，典型環(huán)節(jié)的頻率特性，系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的繪制，用頻率法分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)暫態(tài)特性和開環(huán)頻率特性之間的關系，閉環(huán)頻率特性，系統(tǒng)暫態(tài)特性和閉環(huán)頻率特性之間的關系。教學要求：熟練掌握：系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的繪制，用頻率法分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)暫態(tài)特性和頻率特性之間的關系。掌握：用頻率法分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，閉環(huán)頻率特性。了解：頻率法是自動控制原理中的精華，通過學習可以培養(yǎng)學生站在系統(tǒng)的高度來分析問題和解決問題，因而在講授過程中，要結合實際問題，典型問題，把頻率法的關鍵問題講深講透。通過本章的學習，將不僅傳遞給學生一個分析問題的方法，更重要的是，要教會學生系統(tǒng)地分析問題的方法論。六、 控制系統(tǒng)的校正和綜合 （16學時）教學內(nèi)容：控制系統(tǒng)校正的一般概念，串聯(lián)校正，并聯(lián)校正，反饋校正。教學要求：熟練掌握：用頻率法校正，串聯(lián)校正。掌握：頻率法校正了解：本章是前面所學各章節(jié)的靈活應用，需要牢固的基礎知識，而且本章也是一種綜合性的復習。通過典型系統(tǒng)的設計，