《机械控制工程基础》课程教学大纲

一、课程基本信息

1．课程编号：MACH400801

2．课程体系/类别：专业类/专业核心课

3．学时/学分：56学时/ 3学分

4．先修课程：高等数学、积分变换、理论力学、电工电子技术、机械设计基础、大学计算机基础、高级程序设计

5．适用专业：机械大类专业（包括机械工程、车辆工程、测控技术与仪器、能源与动力工程和工业工程）

二、课程目标及学生应达到的能力

《机械控制工程基础》是西安交通大学机械类专业的一门专业核心课程，主要授课内容是运用现代数学知识、自动控制理论和信息技术来分析、设计典型机电控制系统。旨在培养学生运用科学方法和工具来解决机械工程基本问题的系统分析设计能力、综合创新能力。

本课程的主要任务是通过课堂教学、计算机仿真实训、实验教学等教学方式，使学生掌握实现机械系统自动控制的基本理论；学会典型机电系统的数学建模、运行性能分析和系统设计、校正与补偿等基本知识和基本技能；具有基本的机电控制系统分析设计能力，以及对复杂机械系统的控制问题进行分析、求解和论证的能力，并了解机械控制领域的新理论和新技术，支撑毕业要求中的相应指标点。课程目标及能力要求具体如下：

课程目标1. 掌握机械控制系统的基本概念和组成原理，具备自动控制原理与系统的基础概念；掌握典型机电传动单元与系统的数学建模方法；掌握机电系统的时域和频域分析设计校正方法。（毕业要求中的第1）

课程目标 2. 培养学生对机械控制工程中复杂问题的分析能力，能够对复杂机械控制系统进行分

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析、设计，并能够采用相关软件进行模拟仿真，能够构建实验控制系统进行分析研究，具有研究和解决机械控制工程问题的能力。（毕业要求中的第2、4）

课程目标3. 初步了解机械系统常用的控制方法，以及现代控制和智能控制的原理，了解机械控制理论的现状与发展趋势。培养学生运用机械控制工程领域新技术新方法对复杂机械工程中的系统控制问题进行理论分析、实验研究的能力。（毕业要求中的第4）

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三、课程教学内容与学时分配

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四、课程教学方法

（一）课堂讲授（40学时）

1．采用启发式教学，通过结合具体如机器人控制系统、机床运动控制系统、液压伺服控制系统等实例教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。

2．在教学内容上，系统讲授古典控制理论应用于机电系统的基本理论、基本知识和基本方法，初步介绍现代控制、智能控制理论的基本知识和方法，并通过学生查阅中英文文献，撰写有关机器人智能控制理论前沿发展报告，使学生能够系统掌握用于解决机械控制工程问题的专业基础知识，并了解学科前沿知识。

3．在机械控制系统绪论、数学建模、时域分析、稳定性分析、系统设计与校正、频域分析等教学环节中采用电子教案与多媒体教学，提高课堂教学信息量，增强教学效果。

4．在进行弹簧-质量-阻尼、机械传动等典型机械控制系统的案例教学环节中，理论教学、计算机仿真模拟与综合实验教学相结合，引导学生应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，采用现代设计方法和手段，进行机械控制系统的分析、设计、仿真、实验，培养其识别、表达和解决机械控制相关工程问题的思维方法和实践能力。

（二）计算机仿真操作（课外20学时）

围绕各章教学重点内容，介绍Matlab计算机控制仿真分析软件，并指导学生上机操作。在进行弹簧-质量-阻尼、机械传动等典型机械控制系统的案例教学环节中，运用所学的Matlab知识进行分析。

（三）综合实验（16学时，32小时）

课程选做综合实验4个，学生按照实验指导书的要求，独立或分组完成，提交实验报告，并进行

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PPT答辩。

五、课程的考核环节及课程目标达成度自评方式

（一）课程的考核环节

课程的考核主要是检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力，包括课后作业、期末考试、实验报告（含上机仿真与综合实验）三部分组成。总评成绩以百分计，满分100分，各考核环节所占分值比例可根据具体情况进行微调，建议值及考核细则如下。

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（二）课程目标达成度评价方式

课程目标达成度评价包括课程分目标达成度评价和课程总目标达成度评价，具体计算方法如下：

总分

目标相关考核环节目标总评成绩中支撑该课程得分之和

目标相关考核环节平均总评成绩中支撑该课程课程分目标达成度=

分）

该课程总评成绩总分均值

该课程学生总评成绩平课程总目标达成度100(=

达成度评价值计算的具体说明及示例如下表所示，其中A 、B 和C 则分别表示总评成绩中作业、期末考试成绩和综合实验的实际平均得分；且有：A0+B0+C0=100。

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六、本课程与其它课程的联系与分工

（一）先修课

高等数学、积分变换、理论力学、电工电子技术、机械设计基础、大学计算机基础、高级程序设计

（二）后续课

现代控制技术，工业机器人等

七、建议教材及教学参考书

[1] 自编教材：机械控制工程基础（待编写）.

[2] Norman S. Nise. Control Systems Engineering (Seventh Edition)[M]. John Wiley & Son, Inc. 2014.ISBN: 9781118170519

[3] 董霞，陈康宁，李天石. 机械控制理论基础[M]. 西安：西安交通大学出版社. 2005. ISBN: 9787560520414

[4] Katsuhiko Ogata. Modern Control Engineering (Fourth Edition)[M]. Pearson Hall. ISBN: 9787121123146

执笔人：王朝晖要义勇

专业负责人：王朝晖

课程负责人：王朝晖

核准院长：

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