《机电工程控制基础》教学大纲

《《机电工程控制基础》教学大纲》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、《机电工程控制基础》课程教学大纲编号：B001E160英文名称：IntroductiontoControlEngineeringofMechatronicsSystem适用专业：机械电子工程责任教学单位：机电工程学院机电工程系总学时：56学时学分：3.5考核形式：考试课程类别：专业基础课修读方式：必修教学目的、性质及任务：本课程侧重原理，其内容密切结合工程实际，是一门专业基础课。它以控制论为理论基础，研宄机电工程中广义系统的动力学问题；同时，它又是一种方法论。学习本课程的0的在于使学生能以动态（即动力学）的观点而不是静态观点去看待一个机电工程系

2、统；从整体的而不是分离的角度，从整个系统中的信息之传递、转换和反馈等角度來分析系统的动态行为;能结合工程实际，应用经典控制论中的基本概念和基本方法來分析、研宂和解决其中的问题。这包括两个方而：①对机电系统屮存在的问题能够以控制论的观点和思维方法进行科学分析，以找出问题的本质和有效的解决方法；②如何控制一个机电系统，使之按预定的规律运动，以达到预定的技术经济指标，为实现最佳控制打下基础。主要教学内容及要求：（一）主要教学内容：1、绪论控制理论和控制工程的发展；系统的分类和基本要求；控制工程的实质和基本内容。2、拉普拉斯变换及其数学方法复数和复变函

3、数；拉式变换定义及典型信号的拉式变换；拉式变换的性质；拉式反变换的数学方法及其应用。3、系统的数学模型系统的微分方程；系统的传递函数；典型环节的传递函数；传递函数方框图及其简化。4、系统的时间响应时间响应的组成；一阶系统和二阶系统的吋间响应分析；系统的误差分析。5、系统的频率特性频率特性和频率响应；频率特性和传递函数的关系；典型环节的频率特性；系统的BODE图和Nyqusit图；频域特征量；最小相位系统和非最小相位系统；系统辨识初步。6、系统的稳定性系统稳定的充要条件；Routh稳定判据；Nyqusit稳定判据；Bode稳定判据；系统的相对稳定

4、性。7、系统的校正系统的性能评价指标；系统校正的概念；串联校正；PID校正；反馈和顺馈校正。（二）课程的基本要求：丨、对于建立机电系统的数学模型，有关数学工具（如Laplace变换等）的应用，传递函数与方框图的求取、简化与演算等，应有清晰的基本概念并能熟练掌握。2、对于典型系统的时域和频域特性，应有清晰的基本概念并能熟练掌握。3、掌握判别线性系统稳定性的基本概念和常用判据。4、对于线性系统的性能指标有较全而的认识，了解并掌握系统的综合与校正的常用方法。5、对系统辩识问题应建立基本概念。本课程与其他课程的联系与分工：学生学习本课程之前应具有一定的

5、数学、力学和电工学基础，同时应具有一定的机械工程基础知识。本课程为后续的专业课程学习服务，如《机电一体化系统设计》、《数控技术及应用》、《机电传动控制》、《计算机控制技术》、《机器人技术基础》等。学时分配表:序号章节及名称学时分配学时备注讲课实验上机1绪论222拉式变换数学方法443系统的数学模型884系统的时间响应885系统的频率特性886系统的稳定性887系统的校正888课程实验和上机8210合计468256实验和上机要求：上机（2学时）上机内容：典型环节时域特性仿真；典型环节频率特性仿真。上机目的：学会使用MATLAB和SIMULINK分

6、析系统的时域和频域特性第一次实验（2学时）实验名称：球杆系统控制的频率响应法实验目的：1、学习利用实验探索研究控制系统的方法。2、体会控制系统理论分析和实际控制效果之间的差异。3、采用频率响应法设计球杆系统控制器。实验的内容和要求：1、对球杆系统建模。2、设计控制器，并在MATLAB上仿真。3、对球杆控制系统进行实验，并观察记录实验结果。使用的设备和仪器：球杆系统和MATLAB软件第二次实验（2学时）实验名称：球杆系统PID控制系统实验实验目的：1、学习利用实验探索研宂控制系统的方法。2、体会控制系统理论分析和实际控制效果之间的差异。3、采用P

7、ID算法设计球杆系统控制器。实验的内容和要求：1、对球杆系统建模。2、设计PID调节器，并在MATLAB上仿真。3、对球杆控制系统进行实验，并观察记录实验结果。使用的设备和仪器：球杆系统和MATLAB软件第三次实验（2学时）实验名称：倒立摆系统控制的频率响应法实验目的：1、学习利用实验探索研宂控制系统的方法；2、体会控制系统理论分析和实际控制效果之间的差异；3、采用频率响应法设计倒立摆控制系统。实验的内容和要求：1、单节倒立摆系统建模。2、设计控制器，并在MATLAB上仿真。3、对单节倒立摆控制系统进行实验，并观察记录实验结果使用的设备和仪器：

8、单节倒立摆控制系统和MATLAB软件第四次实验（2学时）实验名称：倒立摆系统PID控制实验实验目的：1、学习利用实验探索研宂控制系统的方法；2、体会校