《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱機(jī)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：MACH4008012課程體系/類別：專業(yè)類/專業(yè)核心課3學(xué)時(shí)/學(xué)分：56學(xué)時(shí)/ 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(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、高級程序設(shè)計(jì)5適用專業(yè)：機(jī)械大類專業(yè)（包括機(jī)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(jī)械控制工程基礎(chǔ)是西安交通大學(xué)機(jī)械類專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，主要授課內(nèi)容是運(yùn)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(jì)典型機(jī)電控制系統(tǒng)。旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法和工具來解決機(jī)械工程基本問題的系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)仿真實(shí)訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等教學(xué)方式，使學(xué)生掌握實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)自動控制的基本理論；學(xué)會典型機(jī)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模、運(yùn)行性能分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)、校正與補(bǔ)償?shù)然局R和基本技能；具有基本的機(jī)電控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)能力，以及對復(fù)雜機(jī)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(jī)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(diǎn)。課程目標(biāo)及能力要求具體如下：課程目標(biāo)1. 掌握機(jī)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(jī)電傳動單元與系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模方法；掌握機(jī)電系統(tǒng)的時(shí)域和頻域分析設(shè)計(jì)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(jī)械控制工程中復(fù)雜問題的分析能力，能夠?qū)?fù)雜機(jī)械控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)，并能夠采用相關(guān)軟件進(jìn)行模擬仿真，能夠構(gòu)建實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，具有研究和解決機(jī)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(jī)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(jī)械控制理論的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械控制工程領(lǐng)域新技術(shù)新方法對復(fù)雜機(jī)械工程中的系統(tǒng)控制問題進(jìn)行理論分析、實(shí)驗(yàn)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(shí)分配）四、課程教學(xué)方法（一）課堂講授（40學(xué)時(shí)）1采用啟發(fā)式教學(xué)，通過結(jié)合具體如機(jī)器人控制系統(tǒng)、機(jī)床運(yùn)動控制系統(tǒng)、液壓伺服控制系統(tǒng)等實(shí)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(dú)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(shí)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(jī)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(jī)器人智能控制理論前沿發(fā)展報(bào)告，使學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握用于解決機(jī)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(jī)械控制系統(tǒng)緒論、數(shù)學(xué)建模、時(shí)域分析、穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校正、頻域分析等教學(xué)環(huán)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(qiáng)教學(xué)效果。4在進(jìn)行彈簧-質(zhì)量-阻尼、機(jī)械傳動等典型機(jī)械控制系統(tǒng)的案例教學(xué)環(huán)節(jié)中，理論教學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真模擬與綜合實(shí)驗(yàn)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(jì)方法和手段，進(jìn)行機(jī)械控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、仿真、實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)其識別、表達(dá)和解決機(jī)械控制相關(guān)工程問題的思維方法和實(shí)踐能力。（二）計(jì)算機(jī)仿真操作（課外20學(xué)時(shí)）圍繞各章教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容，介紹Matlab計(jì)算機(jī)控制仿真分析軟件，并指導(dǎo)學(xué)生上機(jī)操作。在進(jìn)行彈簧-質(zhì)量-阻尼、機(jī)械傳動等典型機(jī)械控制系統(tǒng)的案例教學(xué)環(huán)節(jié)中，運(yùn)用所學(xué)的Matlab知識進(jìn)行分析。（三）綜合實(shí)驗(yàn)（16學(xué)時(shí)，32小時(shí)）課程選做綜合實(shí)驗(yàn)4個(gè)，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求，獨(dú)立或分組完成，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)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(diǎn)的掌握程度和應(yīng)用能力，包括課后作業(yè)、期末考試、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（含上機(jī)仿真與綜合實(shí)驗(yàn)）三部分組成?？傇u成績以百分計(jì)，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(jià)方式課程目標(biāo)達(dá)成度評價(jià)包括課程分目標(biāo)達(dá)成度評價(jià)和課程總目標(biāo)達(dá)成度評價(jià)，具體計(jì)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(jià)值計(jì)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(shí)驗(yàn)的實(shí)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(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、高級程序設(shè)計(jì)（二）后續(xù)課現(xiàn)代控制技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人等七、建議教材及教學(xué)參考書1 自編教材：機(jī)械控制工程基礎(chǔ)（待編寫）.2 Norman S. Nise. Control Systems Engineering (Seventh Edition)M. John Wiley & Son, Inc. 2014.ISBN: 97811181705193 董霞，陳康寧，李天石. 機(jī)械控制理論基礎(chǔ)M. 西安：西安交通大學(xué)出版社. 2005. ISBN: 97875605204144 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：