课程名称 (中文)：机械工程控制基础 学分数： 2学分
课程名称 (英文)：mechanical engineering control elements
课内学时数：40（最低要求） 上机（实验）时数：6小时
课外学时数：6 （最低要求）
教学方式：课堂授课 + （上机、实验）
教学要求：
通过本门课程教学，能够使学生掌握机械控制的基本理论和基本分析方法，并使学生能够结合生产实际情况，运用该理论分析和解决工程中的实际问题。
课程内容简介 ( 500字以内)：
本课程密切结合机械工程学科的特点和发展，对古典控制的主要理论和及其应用进行了全面系统的介绍。主要内容包括：机电系统的数学模型建立；机电系统的传递函数；机电系统的瞬态响应及瞬态响应指标；机电系统的频率响应（伯德图、乃奎斯特图）及频域指标；机电系统的稳定性分析（劳斯判据、乃奎斯特判据）及相对稳定性指标；控制系统的设计与校正（串联矫正、并联校正）。
课程大纲（具体到章、节、小节）：
第1章 绪论
1.1 机械工程控制论的基本含义
1.1.1 控制论
1.1.2 机械工程控制论
1.2 机械工程系统中的信息传递、反馈以及反馈控制的概念
1.2.1 信息及信息的传递
1.2.2 反馈及反馈控制
1.2.3 系统及控制系统
1.3 机械控制的应用实例
第2章 拉普拉斯变换的数学方法
2.1 复数和复数函数
2.1.1 复数的概念
2.1.2 复数的表示法
2.1.3 复变函数、极点与零点的概念
2.2 拉氏变换与拉氏反变换的定义
2.2.1 拉氏变换
2.2.2 拉氏反变换
2.3 典型时间函数的拉氏变换
2.4 拉氏变换的性质
2.5 拉氏反变换的数学方法
2.5.1 F(s)无重极点的情况
2.5.2 F(s)有重极点的情况
2.6 用拉氏变换解常微分方程
第3章 系统的数学模型
3.1 概述
3.1.1 数学模型的概念
3.1.2 线形系统与非线形系统
3.2 系统微分方程的建立
3.2.1 机械系统
3.2.2 液压系统
3.2.3 电网络系统
3.3 传递函数
3.3.1 传递函数的基本概念
3.3.2 传递函数的零点与极点
3.3.3 传递函数的典型环节
3.4 方块图及动态系统的构成
3.4.1 方块图
3.4.2 动态系统的构成
3.4.3 方块图的简化法则
3.4.4 画系统方块图及求传递函数的步骤
3.5 信号流图与梅逊公式
3.5.1 信号流图
3.5.2 梅逊公式
3.6 机、电系统的传递函数
3.6.1 机械网络的传递函数
3.6.2 电网络及电气系统的传递函数
3.7 系统的状态空间描述
3.7.1 状态空间基本概念
3.7.2 状态空间表达式
第4章 系统的瞬态响应与误差分析
4.1 时间响应
4.1.1 时间响应的概念
4.1.2 脉冲响应函数（权函数）
4.2 一阶系统的时间响应
4.2.1 一阶系统的数学模型
4.2.2 一阶系统的单位阶跃响应
4.2.3 一阶系统的脉冲响应
4.2.4 一阶系统的单位斜坡响应
4.3 二阶系统的时间响应
4.3.1 二阶系统的数学模型
4.3.2 二阶系统的单位阶跃响应
4.3.3 二阶系统的单位脉冲响应
4.4 高阶系统动态分析
4.4.1 三阶系统
4.4.2 高阶系统
4.5 瞬态响应的性能指标
4.5.1 瞬态响应的性能指标
4.5.2 二阶系统的瞬态响应指标
4.6 系统误差分析
4.6.1 误差与稳态误差的概念
4.6.2 系统的类型
4.6.3 静态误差系数与稳态误差
4.6.4 扰动作用下的稳态误差
第5章 系统的频率特性
5.1 频率特性
5.1.1 频率特性的概念
5.1.2 频率特性的含义及特点
5.1.3 机械系统动刚度的概念
5.1.1 频率特性的表示方法
5.2 频率特性的对数坐标图（伯德图）
5.2.1 对数坐标图
5.2.2 各种典型环节的伯德图
5.2.3 绘制系统伯德图的一般步骤
5.2.4 系统类型和对数幅频曲线之间的关系
5.3 频率特性的极坐标图（乃奎斯特图）
5.3.1 极坐标图
5.3.2 典型环节的极坐标图
5.3.3 系统乃奎斯特图的一般画法
5.4 对数幅-相图（尼柯尔斯图）
5.5 最小相位系统的概念
5.6 闭环频率特性与频域性能指标
5.6.1 闭环频率特性
5.6.2 频域性能指标
5.6.3 由开环频率特性求闭环频率特性的方法
5.6.4 开环增益的确定
5.7 系统辨识
5.7.1 概述
5.7.2 实验频率特性
5.7.3 由伯德图估计最小相位系统的传递函数
第6章 系统的稳定性
6.1 稳定性
6.1.1 稳定性的概念
6.1.2 判别系统稳定性的基本准则
6.2 劳斯-胡尔维茨稳定性判据
6.2.1 劳斯稳定性判别法
6.2.2 胡尔维茨稳定性判别法
6.3 乃奎斯特稳定性判据
6.3.1 基本原理、
6.3.2 用乃奎斯特法判别系统的稳定性
6.4 系统的相对稳定性
6.3.1 相位裕量和幅值裕量
6.3.2 条件稳定系统
6.5 根轨迹法
6.5.1 基本原理
6.5.2 根轨迹作图法则
第7章 机械工程控制系统的校正与设计
7.1 控制系统的性能指标与校正方式
7.1.1 系统的时域和频域性能要求
7.1.2 实现校正的各种方式、
7.2 控制系统的串联校正
7.2.1 控制系统的增益校正
7.2.2 相位超前校正
7.2.3 相位滞后校正
7.2.4 相位滞后-超前校正环节
7.3 反馈与顺馈校正
7.3.1 反馈校正
7.3.2 顺馈校正
7.4 PID校正器的设计
7.4.1 微分控制对系统时间响应的作用
7.4.2 积分控制对系统时间响应的作用
7.4.3 比例、积分、微分对系统时间响应的作用
第8章 控制系统的计算机仿真与辅助设计
8.1 连续系统时域特性的数字仿真
8.1.1 连续系统的数学模型及其转换
8.1.2 微分方程的数值解法（龙格-库塔方法）
8.1.3 连续系统瞬态响应的数字仿真
8.2 连续系统频率特性的数字仿真
8.2.1 连续系统频率特性的数字仿真
8.2.2 控制系统的串联校正
8.3 连续系统跟轨迹的数字仿真
8.3.1 半平面搜索法求根轨迹的基本原理
8.3.2 半平面搜索法求根轨迹的具体方法
参考教材名称：董霞、陈康宁、李天石主编：《机械工程控制基础》 西安交通大学出版社
主要参考书：
1) 杨叔子，杨克充编：《机械控制工程基础》华中理工大学出版社，1984年
预修课程（最低要求）：高等数学、电工电子技术
适用专业：机械工程
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