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1、《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:MACH400801
2.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
2、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)
3、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(4
4、0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)
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(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。
(
6、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。總評成績以百分計(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
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(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)
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(jī)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: