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1、检测技术及控制工程基础教学大纲一、课程基本信息课程名称检测技术及控制工程基础Detection Technology and Control Engineering Foundation课程编码CTL124021020开课院部控制科学与工程学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时B适用专业本研一体化班（材料科学类）授课语言中文先修课程数学分析（2-1）.电工电子学课程简介 （限选）本课程是材料成型及控制工程专业的学科基础课程之一，也是本专业的专业核心课程之一，重点介绍传感器的主要原理及应用特点、 自动控制的数学基础、自动控制系统的性能分析、控制中的伺服系统
2、、自动控制系统的校正与设计、数字PID和智能控制技术等知识。通 过本课程的学习，使学生掌握检测及控制工程的基本思想，熟悉检测及自动控制的分析方法和设计方法，能够对材料成型及控制工程领域 中涉及检测及自动化技术的复杂问题提出解决方案，为学习后继的专业课程、进行科研以及实际工作等都打下良好的理论基础。This course is one of the basic courses of material forming and control engineering specialty, and is also one of the core courses of this specialty. I
3、t focuses on the main principles and application characteristics of sensors, the mathematical foundation of Automatic Control, knowledge of performance analysis of automatic control system, servo system in control, correction and design of automatic control system, digital PID and intelligent contro
4、l technology, etc. Through the study of this course, students can master the basic ideas of detection and control engineering, and be familiar with the analysis methods and design methods of detection and automatic control, able to propose solutions to complex problems involving detection and automa
5、tion technology in the field of material forming and control engineering, in order to learn subsequent professional courses, scientific research and practical work have laid a good theoretical foundation.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ：理解与掌握检测技术与自动控制系统的基本知识，能够将相关工程问题转换为数学问题，为是解决材料成型及控
6、制工程领域复杂工程问题奠定工程基础2M2目标2 ：能够运用所学知识，对自动控制系统进行性能分析，包括时域分析与频域分析，并根据分析 结果评判实际系统中自动控制部分的合理性。是3M3目标3 ：掌握经典控制理论中线性定常系统的校正与设计技术。能够针对自动控制系统的控制要求， 设计校正装置。掌握线性离散系统的控制器设计方法，能够针对实际问题设计数字PID控制器并完 成参数整定。是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外 学时课外环节1第1章绪论自动控制系统的基本概念t/21. 11.1自动控制系统 的一般概念控制系统的组成、负反馈原理和控制系统的分类、基本要求
7、等。控制系统的发展概况，介绍控制论的核心思想及其在社 会、经济、工程等领域的应用，结合代表性人物（瓦特、维 纳、钱学森、卡尔曼、何毓琦等）介绍控制理论的发展，结合 反馈原理使学生理解控制论的思想及其在诸多方面的应用。Ml0.5讲授0.5阅读31.21.2自动控制系统 的组成和类型自动控制系统的组成，自动控制系统的类型Ml0.5讲授0. 5阅读4第2章控制系统的数学基 础本章重点：建立机理模型的思路和方法，传递函数的概念，结 构图等效变换。本章难点：结构图等效变换。/52. 1物理装置的数学模 型机理模型（力学定律、电学定律、热力学定律、化学反应定律 等机理；物料平衡、能量平衡等方法），非线性坏
8、节的线性化， 无量纲增量的微分方程。Ml1讲授1作业/自学62.2控制系统的数学模 型建模举例，负载效应与信号的单向性，拉普拉斯变换及其应 用。Ml1讲授1作业/自学72.3传递函数与动态结 构图传递函数与动态结构图的概念；典型环节传递函数，动态结构 图的变换与简化。Ml2讲授2作业/自学8第3章控制系统的性能分本章重点：瞬态响应的性能指标和系统误差分析、频率特性与/析频域性能指标、系统的稳定性判据。等。本章难点：稳态误 差，Nyquist稳定判据。93. 1系统的瞬态响应与 误差分析时间响应，一阶系统的时间响应，二阶系统的时间响应，高阶 系统动态分析，瞬态响应的性能指标,系统误差分析M22讲
9、授2作业/自学103.2系统的频率特性分 析频率特性，频率特性的对数坐标图，频率特性的极坐标图，最 小相位系统的概念，闭环频率特性与频域性能指标M22讲授2作业/自学113.3系统的稳定性分析稳定性，劳斯判据，奈奎斯特稳定性判据，系统的相对稳定性M22讲授2作业/自学12第4章控制中的伺服系统本章重点：电机伺服系统的组成、工作原理和应用特点。本章 难点：步进电机伺服系统/134. 1直流伺服电机与控 制直流伺服系统的组成结构、工作原理与应用特点Ml1讲授1作业/自学144.2交流伺服电机与控 制交流伺服系统的组成结构、工作原理与应用特点Ml1讲授1作业/自学154.3步进电机与控制步进电机系统
10、的组成结构、工作原理与应用特点Ml2讲授2作业/自学16第5章自动控制系统的校 正与设计本章重点：串联校正，PID控制器。本章难点：PID参数对系统 性能的影响。/175. 1系统的设计与校正 问题性能指标、系统校正与系统设计M31讲授1作业/自学185.2PID控制比例、积分、微分控制作用及控制规律，PD、PI、PID控制方 法M31讲授1作业/自学195.3串联校正串联超前校正，串联滞后校正，串联超前一滞后校正M32讲授2作业/自学205.4其他校正方法反馈校正、复合校正方法M31讲授1作业/自学21第6章传感器与检测技术O O O O O O/226. 1传感器与检测技术O O O O
11、O OMl12讲授12作业/自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时表现1.完成每章布置的作业。20%2.参加课堂活动，随堂提问、随堂测试、课堂讨论等。2大作业1 .结合社会、经济、工业生产等实际背景中的具体问题，应用自动控制及检测相关知识进行分析，提出该过程包含的 控制及检测问题。2 .完成控制系统校正的大作业。3 .学生查阅资料，完成分析与设计，撰写报告。30%3期末考试1 .闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2 .主要考核学生对自动控制及检测技术基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。3 .题型主要有简答题、分析题、计算题等。50%五、评
12、分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时表现20%A-能够根据系统的运行机理准确建立控制系统的数学模型，并能够通准确地通过控制系统结构图和信号流 图进行表达与化简。B-能够根据微分方程模型建立控制系统的传递函数模型，在利用结构图等效变换和信 号修图求传递函数时结果基本正确。c-基本掌握控制系统的传递函数、脉冲传递函数模型的建立方法，在 使用结构图等效变换及信号流图化简时存在少量错误。D-不能建立控制系统的传递函数模型，不能利用控 制系统结构图和信号流图表达控制系统。2Ml大作业30%A-控制问题描述准确，语言简练，控制系统方框图能够准确表示实际控制系统，绘图清晰规范。B-控制问 题
13、描述较为准确，控制系统方框图表示较为规范与准确。C-控制问题描述与控制系统结构图表示基本正 确，控制系统结构图基本能够表示实际控制系统。D-控制问题描述不清晰，控制系统结构图不能体现控制 系统的组成及控制方式。3Ml期末考试50%依据试卷评分标准4M2平时表现20%A-能够准确计算系统的性能指标，并根据性能指标求系统参数。对系统进行准确的分析。B-能够准确计算 系统的性能指标，并根据性能指标求系统参数。对系统进行较准确的分析。C-求解系统的性能指标的计算 步骤和结果基本正确，能够对系统进行一定的性能分析。D-不能掌握求解系统性能指标的方法，无法对系 统进行合理性分析。5M2大作业30%A-能够
14、准确计算系统的性能指标，并根据性能指标求系统参数。对系统进行准确的分析。B-能够准确计算 系统的性能指标，并根据性能指标求系统参数。对系统进行较准确的分析。C-求解系统的性能指标的计算 步骤和结果基本正确，能够对系统进行一定的性能分析。D-不能掌握求解系统性能指标的方法，无法对系统进行合理性分析。6M2期末考试50%依据试卷评分标准7M3大作业50%A-能够根据被控对象特性及性能指标要求，通过比较与分析选择合理的校正方案，并设计出校正装置，满 足性能指标要求。B-能够掌握不同校正装置的特性和设计方法，设计校正装置基本满足性能指标要求。C- 能够识别不同校正装置，理解校正装置对系统性能的影响，在
15、设计校正装置参数时存在部分错误。D-不能 正确辨别校正装置，没有掌握校正装置的设计方法。8M3期末考试50%依据试卷评分标准评分等级说明：A, B, C, D, E = 90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-59; A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B, C = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B = 80-100, 0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1自动控制原理，胡寿松，科学出版社.2图书1计算机控制系统，何克忠，清华大学出版社.3图书1化工测量及仪表，陈忧先，化学工业出版社.