《控制工程基础》课程教学大纲
《控制工程基础》课程教学大纲
课程名称：控制工程基础
英文名称：Foundation of control engineering
课程类型：专业平台课
总学时及学分：48学时、3学分
适应对象：机械电子工程
主要先修课程：高等数学、大学物理、电工电子技术、程序设计基础、机械原理等
执行日期：2017年9月
一、 课程的性质与任务
性质：《控制工程基础》是机械电子工程专业设置的一门专业基础课。
任务：通过对经典控制理论的有关基本概念、基本原理、基本分析方法、设计校正和工程设计方法，使学生掌握自动控制系统的基本概念和自动控制系统分析、设计(校正)的基本方法，初步掌握分析调试、设计系统技能，了解运用 MATLAB 进行控制系统辅助分析设计的方法，为专业课的学习和进一步深造打下必要的理论基础，掌握必要的基本技能。
二、 课程的教学目标
知识目标：通过本课程教学使学生理解自动控制系统的基本概念，掌握简单系统的建模方法，掌握对线性定常系统的稳定性、快速性和控制精度的基本分析方法以及自动控制系统分析、设计(校正)的基本方法，能熟练使用时域响应法和频率特性法分析与设计控制系统和控制器，对非线性系统也能进行初步的分析，了解运用MATLAB进行控制系统辅助分析设计的方法，为专业课的学习和进一步深造打下必要的理论基础，掌握必要的基本技能。
能力目标：培养学生合理地选择和使用自动控制系统的能力，培养学生具备独立分析、解决自动控制系统原理与应用等方面的能力。培养学生的自主学习能力；培养学生查阅期刊、杂志、网上资源解决实际问题的能力。
素质目标：结合本课程的特点，注意培养学生的辩证唯物主义世界观与学生分析问题、解决问题的综合素质，严谨细致的工作作风，精益求精的工作态度，追求完美的创新精神。
三、 教学内容及其基本要求
第一章 自动控制系统的基本知识
教学内容
自动控制理论的发展；自动控制系统的基本概念和组成；构成自动控制系统的各个环节及各自职能；自动控制系统的分类方法；自动控制系统的基本要求；
教学基本要求
了解自动控制系统的组成及基本控制方式；了解自动控制系统的分类；了解对自动控制系统的性能要求；了解自动控制系统的理论发展。
教学重点：
自动控制系统的组成及基本控制方式；自动控制系统的分类及对自动控制系统的性
能要求。
教学难点：
自动控制系统的组成及基本控制方式；对自动控制系统的性能要求。
第二章 控制系统的数学模型
教学内容
控制系统微分方程的列写；传递函数的概念及典型环节传递函数及其动态响应；
控制系统的动态结构图的概念、绘制及等效变换法则；反馈控制系统的传递函数的求法；
教学基本要求
掌握控制系统微分方程的列写；掌握传递函数的概念及典型环节的传递函数及其动态响应；掌握控制系统动态结构图的概念、绘制及等效变换法则；掌握反馈控制系统的传递函数的求法。
教学重点：
控制系统微分方程的列写；拉普拉斯变换及其反变换；传递函数的概念及典型环节的传递函数；控制系统动态结构图的概念、绘制及等效变换法则；反馈控制系统的传递函数的分析。
教学难点：
控制系统微分方程的列写；拉普拉斯变换及其反变换；传递函数的概念及典型环节
的传递函数；控制系统动态结构图的概念、绘制及等效变换法则；反馈控制系统的传递函数的分析。
第三章 控制系统的时域分析方法
教学内容
一阶系统及二阶系统的时域分析；控制系统的稳定性分析；控制系统的稳态误差分析；
教学基本要求
掌握典型输入信号和阶跃响应的性能指标；掌握一阶系统及二阶系统的动态性能分析；掌握稳定性的概念、定义和代数稳定判据；掌握稳态误差的概念及计算方法；
教学重点：典型输入信号和阶跃响应的性能指标；一阶系统及二阶系统
的动态性能分析；稳定性的概念、定义和代数稳定判据；稳态误差的概念及计算方法；
教学难点：一阶及二阶系统的动态性能分析；稳态误差的概念及计算方法；
第四章 根轨迹分析法
教学内容：
根轨迹的基本概念；根轨迹的绘制规则及分析；
教学基本要求
掌握根轨迹的基本概念；掌握绘制根轨迹规则及分析；
教学重点：根轨迹的基本概念；绘制根轨迹规则及分析；
教学难点：绘制根轨迹规则及分析；
第五章 频域分析
教学内容
频率特性的基本概念、典型环节的频率特性及开环系统频率特性图的绘制；频域稳定性判据；开环频率特性与系统性能的关系；
教学基本要求
了解频率特性的基本概念；掌握典型环节的频率特性及绘制方法；掌握系统的开环频率特性及绘制方法；掌握奈奎斯特稳定判据及应用；掌握利用开环频率特性分析系统的性能；
教学重点：典型环节的频率特性及绘制方法；系统的开环频率特性及绘
制方法；奈奎斯特稳定判据及应用；利用开环频率特性分析系统的性能；
教学难点：利用开环频率特性分析系统的性能；
第六章 控制系统的校正
教学内容
系统校正的基本概念；频率法串联校正及反馈校正；
教学基本要求
掌握控制系统校正的基本概念及方法；掌握自动控制系统的频率法校正（串联校正）；
教学重点：掌握控制系统校正的基本概念及方法；自动控制系统的频率
法校正（串联校正）；
教学难点：自动控制系统的频率法校正（串联校正）；
第七章 离散控制系统
教学内容
离散控制系统的基本概念；信号的采样与保持；
教学基本要求
了解采样控制系统的基本概念；了解Z变换以及Z反变换；了解采样控制系统的数学模型；了解对采样控制系统的分析；
教学重点：离散控制系统的基本概念
教学难点：离散控制系统的基本概念；
四、 各教学环节学时分配
五、 教学建议
1.建议在课堂教学中，采用直观性教学，利用多媒体虚拟演示并辅助实验课，帮助学生了解课程在实际工程中的应用等;
2.鼓励学生积极思考，采用课堂分组竞赛讨论方式、激发学生学习积极主动性。
3.鉴于本课程实践性较强，要求学生按时完成作业，教师也要及时批改、讲评作业。
4.进行实验时，进行实验分组，完成实验内容。
六、 考核评价方法及要求
考核方式：考试
总评成绩=平时成绩（含实践）+期末考试成绩
平时成绩占30%
期末成绩占70%
七、 教材与主要教学参考资源
推荐教材及参考资源：
韩敏：自动控制原理[M]人民邮电出版社，2015
胡寿松：自动控制原理（第五版）[M]科学出版社，2007
于希宁：自动控制原理[M]中国电力出版社，2007
刘琪：自动控制工程基础与应用[M]航空工业出版社，2007
制定者：（孙晓燕、2017年8月）
审核者：（李焕娜、2017年8月）
批准者：（ 张景 、2017年8月）
