《機械控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

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1、《機械控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱 《機械控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)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(xué)時/學(xué)分：56學(xué)時/ 3學(xué)分 4．先修課程：高等數(shù)學(xué)、積分變換、理論力學(xué)、電工電子技術(shù)、機械設(shè)計基礎(chǔ)、大學(xué)計算機基礎(chǔ)、高級程序設(shè)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(biāo)及學(xué)生應(yīng)達(dá)到的能力 《機械控制工程基礎(chǔ)》是西安交通大學(xué)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(xué)知識、自動控制理論和信息技術(shù)來分析、設(shè)計典型機電控制系統(tǒng)。旨在培

2、養(yǎng)學(xué)生運用科學(xué)方法和工具來解決機械工程基本問題的系統(tǒng)分析設(shè)計能力、綜合創(chuàng)新能力。 本課程的主要任務(wù)是通過課堂教學(xué)、計算機仿真實訓(xùn)、實驗教學(xué)等教學(xué)方式，使學(xué)生掌握實現(xiàn)機械系統(tǒng)自動控制的基本理論；學(xué)會典型機電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模、運行性能分析和系統(tǒng)設(shè)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(shè)計能力，以及對復(fù)雜機械系統(tǒng)的控制問題進(jìn)行分析、求解和論證的能力，并了解機械控制領(lǐng)域的新理論和新技術(shù)，支撐畢業(yè)要求中的相應(yīng)指標(biāo)點。課程目標(biāo)及能力要求具體如下： 課程目標(biāo)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(chǔ)概念；掌握典型機電傳動單元與系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模方法；掌握機

3、電系統(tǒng)的時域和頻域分析設(shè)計校正方法。（畢業(yè)要求中的第1） 課程目標(biāo)2. 培養(yǎng)學(xué)生對機械控制工程中復(fù)雜問題的分析能力，能夠?qū)?fù)雜機械控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計，并能夠采用相關(guān)軟件進(jìn)行模擬仿真，能夠構(gòu)建實驗控制系統(tǒng)進(jìn)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(biāo)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(xué)生運用機械控制工程領(lǐng)域新技術(shù)新方法對復(fù)雜機械工程中的系統(tǒng)控制問題進(jìn)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(xué)內(nèi)容與學(xué)時分配 ） 四、課程教學(xué)方法 （一）課堂講授（4

4、0學(xué)時） 1．采用啟發(fā)式教學(xué)，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(xué)，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、分析問題和解決問題 的能力，引導(dǎo)學(xué)生主動通過實踐和自學(xué)獲得自己想學(xué)到的知識。 2．在教學(xué)內(nèi)容上，系統(tǒng)講授古典控制理論應(yīng)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(xué)生查閱中英文文獻(xiàn)，撰寫有關(guān)機器人智能控制理論前沿發(fā)展報告，使學(xué)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(chǔ)知識，并了解學(xué)科前沿知識。 3．在機械控制系統(tǒng)緒論、數(shù)學(xué)建模、時域分析、穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)設(shè)計與校正、頻域分析等教學(xué)環(huán)

5、節(jié)中采用電子教案與多媒體教學(xué)，提高課堂教學(xué)信息量，增強教學(xué)效果。 4．在進(jìn)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(xué)環(huán)節(jié)中，理論教學(xué)、計算機仿真模擬與綜合實驗教學(xué)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，采用現(xiàn)代設(shè)計方法和手段，進(jìn)行機械控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計、仿真、實驗，培養(yǎng)其識別、表達(dá)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(xué)時） 圍繞各章教學(xué)重點內(nèi)容，介紹Matlab計算機控制仿真分析軟件，并指導(dǎo)學(xué)生上機操作。在進(jìn)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(xué)環(huán)節(jié)中，運用所學(xué)的Matlab知識進(jìn)行分析。 （

6、三）綜合實驗（16學(xué)時，32小時） 課程選做綜合實驗4個，學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書的要求，獨立或分組完成，提交實驗報告，并進(jìn)行PPT答辯。 五、課程的考核環(huán)節(jié)及課程目標(biāo)達(dá)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(xué)生對各知識點的掌握程度和應(yīng)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(jìn)行微調(diào)，建議值及考核細(xì)則如下。 （二）課程目標(biāo)達(dá)成度評價方式 課程目標(biāo)達(dá)成度評價包括課程分目標(biāo)達(dá)成度評價和課程總目標(biāo)達(dá)成度評價，具體計算方法如下： 總分 目標(biāo)相關(guān)考核環(huán)節(jié)目標(biāo)總評成績中支

7、撐該課程得分之和目標(biāo)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(biāo)達(dá)成度= 分） 該課程總評成績總分均值 該課程學(xué)生總評成績平課程總目標(biāo)達(dá)成度100(= 達(dá)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(xué)、積分變換、理論力學(xué)、電工電子技術(shù)、機械設(shè)計基礎(chǔ)、大學(xué)計算機基礎(chǔ)、高級程序設(shè)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(xué)參考書 [1] 自編教材：機械控制工程基礎(chǔ)

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(chǔ)[M]. 西安：西安交通大學(xué)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(fù)責(zé)人：王朝暉 課程負(fù)責(zé)人：王朝暉 核準(zhǔn)院長：