机电控制工程基础

第一部分 大纲说明 一、课程的性质和任务

控制工程基础是以控制理论为基础，密切结合工程实际的一门专业基础课，是机械设计制造及其自动化专业必修课程。本课程的任务是使学生获得控制工程基本理论和基本知识；掌握系统数学模型的建立、动、静特性的分析计算方法；根据对机电一体化产品性能要求，具有初步分析设计系统的能力。

二、本课程与相关课程的关系

学习本课程之前应具有一定的数学、力学、电工电子学及其机械工程知识。

三、课程的教学基本要求

（1）了解控制系统数学模型的建立及相关工程数学基础知识。 （2）掌握控制系统的时域和频域特性分析方法的基本概念。

（3）理解判别线性系统稳定性的基本概念，掌握线性系统稳定性的判据。 （4）了解系统的综合方法。

（5）了解采样系统的基本概念，系统特性的分析及综合方法。

四、教学方法和数学形式建议

本课程内容理论性比较强，涉及面较宽。课程教学形式建议以课堂讲授为生，辅助课堂练习，课堂讨论及自学。有条件时可进行网上教学。

第二部分 教学时数、教材、考试 一、学时分配

课内学时90（5学分）， 实验 6学时 教 学 内 容 控制系统的基本概念 自动控制系统的数学模型 控制系统的时域分析 课 内 学 时 2 12 12 根轨迹法 频率响应法 控制系统的校正与综合 机电控制工程基础实验指导 合 计 14 18 8 18 84 二、教材

本课程教材分主教材和辅导教材各一册，主教材为教材基本内容，辅助教材包括各章节内容的导学、教学中重点难点内容的辅导、习题、课堂练习指导及学习自检内容。

教材名称、主教材：《机电控制工程基础》

三、考试

本课程采用闭卷考试，时间为2小时。学生获得成绩由考试成绩及平时考查成绩组成，其中考试成绩占70%。

第三部分 教学内容和教学要求 一、教学内容

(一 )控制系统的基本概念（2学时） 1．开环控制系统与闭环控制系统 2．自动控制系统的类型

3．控制系统的组成与对控制系统的基本要求 4．本课程的基本任务及特点、学习方法

(二 ) 自动控制系统的数学模型 （12学时） 1．控制系统微分方程的建立 2．非线性数学模型的线性化 3．传递函数 4．系统动态结构图

(三) 自动控制系统的时域分析 （12学时） 1．自动控制系统的时域分析基础 2．一阶系统的阶跃响应 3．二阶系统的阶跃响应 4．高阶系统的阶跃响应 5．控制系统的稳定性分析 6．控制系统的误差分析

(四 ) 根轨迹法 （14学时） 1．根轨迹法的基本概念 2．根轨迹法的绘制法则 3．典型系统的根轨迹法 4．广义根轨迹

5．用根轨迹法分析系统的动态特性 (五) 频率响应法 （18学时） 1．频率特性的基本概念 2．典型环节的频率特性 3．系统开环的频率特性 4．系统开环频率特性图的绘制 5．频率特性分析

(六) 控制系统的校正与综合 （8学时） 1．概念 2．串联校正

3．基于频率法的串联校正 4．基于根轨迹法的串联校正 5．反馈校正 6．前馈校正

7. 系统设计中常遇到的一些

二、教学基本要求

(一) 控制系统的基本概念

了解《机电控制工程基础》课程特点，初步建立控制系统概念。 （二） 自动控制系统的数学模型

了解简单机、电系统的微分方程建立，掌握传递函数的推导、简化，理解传递函数的数学、物理意义。

(三) 自动控制系统的时域分析

掌握二阶系统在单位阶跃输入作用下，瞬态响应特性及性能指标，及系统参数对系统性能的影响，会利用公式进行性能指标的计算；掌握稳定性判断、误差及稳态误差的概念和会计算误差。 (四) 根轨迹法

掌握二阶系统在单位阶跃输入作用下，瞬态响应特性及性能指标，及系统参数对系统性能的影响，会利用公式进行性能指标的计算；掌握稳定性判断、误差及稳态误差的概念和会计算误差。

(五) 频率响应法

掌握频率特性基本概念，对数频率特性绘制、稳定性判断。了解极坐标图的概念及各典型环节极坐标图；闭环频率特性和性能指标关系。

(六) 控制系统的校正与综合

了解系统综合基本概念，串联、并联、串并联校正。的方法和步骤。

实验 6学时 1、频率特性(2学时)

2、仿真二阶系统过渡过程(2学时) 3、脉冲二阶系统过渡过程(2学时)