机械控制工程基础
（Basis of Mechanical Control Engineering）
课程性质：学科大类专业基础
适用专业：数控技术
学时分配：课程总学时：46学时
先行、后续课程情况：先行课：高等数学、电路分析、电子技术基础；后续课：计算机
控制技术等
教材：《机械控制工程基础》董玉红，徐莉萍主编，北京：机械工业出版社。
2008.06
参考书目：《自动控制理论》刘祖润机械工业出版社 2003 年
《自动控制理论》邹伯敏机械工业出版社 2002 年
《自动控制理论》夏德钤机械工业出版社 2000 年
《自动控制理论》孙炳达机械工业出版社 2005 年
《机械工程控制基础》杨叔子，杨克冲编. 华中科技大学出版社，2005
一、课程的目的与任务
该课程是研究控制论在机械工程中的应用的一门学科，是数控技术专业的专业课之一。
通过本课程的学习，使学生能够正确理解和运用本课程的基本概念和理论，掌握自动控制的基本理论和基本技能以及一套较完整的分析，设计控制系统的方法，为其它专业基础课及专业课的学习打下必要的基础。
同时，也为以后从事机械工程的实际工作和科研奠定一定的理论基础。
二、课程的基本要求
通过本课程学习，应达到以下基本要求：
（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
（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）能对控制系统进行校正。
三、课程教学内容
理论教学内容
第1章绪论
1．该章的基本要求与基本知识点：
基本要求: 了解各种典型机械工程控制系统的工作原理及控制理论的发展过程。
熟悉对控制性能的基本要求。
掌握自动控制系统的一般概念。
了解机械控制工程理论的由来和发展，了解其在机械制造领域中的作用。
熟悉有关“反馈与反馈控制”的基本概念。
学习分析具体控制系统的组成环节，知道系统的被控对象、被控量、扰动量、控制量等，会画工作原理方框图。
基本知识点：自动控制和自动控制系统，控制系统的构成和基本环节，控制系统的分类和基本要求，自动控制系统的发展，控制理论学科的发展概况，控制理论的研究对象，控制系统的工作原理。
2.教学重点与难点：开环控制与闭环控制、控制系统的组成及对控制系统的基本要求，
开环控制与闭环控制
第2章系统的数学模型
1.该章的基本要求与基本知识点：
基本要求:了解微分方程一般建立方法；熟悉传递函数的定义和性质；掌握控制系统的数学模型的基本概念；动态结构图的建立和化简规则
基本知识点：控制系统的微分方程，拉普拉斯变换及应用，传递函数，系统的动态结构图及其等效变换，反馈控制系统的传递函数
3.教学重点与难点：常用元部件传递函数的求取；系统传递函数的求取。
结构图等效变
换。
第3章时域分析
1．该章的基本要求与基本知识点：
基本要求:了解典型输入信号，熟悉一阶系统、二阶系统的时域响应，掌握系统的稳定性分析。
基本知识点：控制系统的时域性指标，一阶系统的时域响应，二阶系统的时域响应，高阶系统的时域响应，系统的稳定性分析，系统的稳态误差分析
2、教学重点与难点：二阶系统动态性能计算及劳斯判据，系统的稳态误差分析。
第4章频域分析
1．该章的基本要求与基本知识点：
基本要求:了解典型环节的频率特性，熟悉频率特性分析控制系统的控制性能，掌握系统和环节的幅相频率特性和对数频率特性的画法。
基本知识点：频率特性，典型环节的频率特性，控制系统开环频率特性，控制系统的频域稳定性分析，用开环频率特性分析系统的动态性能，用闭环频率特性分析系统的动态性能
2、教学重点与难点：系统稳定裕度的确定。
系统的开环幅相曲线、对数曲线的概略绘制。
第5章系统的稳定性
1．该章的基本要求与基本知识点：
基本要求:了解系统稳定的定义及充要条件。
会用Routh判据判断系统的稳定性。
了解Nyquist判据的原理，会用Nyquist判据判断系统的稳定性。
了解Bode判据。
了解描述相对稳定性各参数的含义，会求系统的幅值裕度Kg和相位裕度γ。
基本知识点：系统稳定的定义及条件，劳斯（Routh）—胡尔维茨(Hurwitz)稳定判据，奈奎斯特(Nyquist)稳定判据，系统的相对稳定性及稳定性裕量，
2、教学重点与难点：劳斯稳定判据及对数稳定判据
第6章系统的校正设计
1．该章的基本要求与基本知识点：
基本要求:了解反馈校正。
了解决定系统稳态误差的主要因素。
熟悉典型信号输入时不同类型系统稳态误差的计算方法。
了解系统校正的主要类型及其主要作用，熟悉基本的控制规律，掌握频率法校正的一般方法。
基本知识点：常用校正装置及其特性，串联校正，并联校正，反馈和顺馈校正
2、教学重点与难点：串联滞后－超前校正网络的设计及校正方法。
反馈校正方法。
四、课程学时数安排
课程学时数安排
五、教学大纲编制说明
本大纲依据本院“数控”专业教学计划编写。
制定人：审核人：院长签字：。