实验教学大纲（course syllabus）

*实验名称

（Course Name）

《系统模型分析与控制A》实验模块

Experiments of System Analysis and Control A

教学课程代码

（Course Code）

ME369

*课程学时

（Credit Hours）

48

*实验学时

（Class Hours）

4

授课教师

（Lecturer）

顿向明、金惠良、熊进标等

实验负责教师

(Mentor)

唐静君

实验学生

（Audience）

本科生三年级

授课语言

(Language of Instruction)

中文

*开课院系

（School）

机械与动力工程学院/School of Mechanical Engineering

先修课程基础

（Prerequisite）

高等数学、机械设计、模拟电路或电路分析、程序设计

*实验简介（Description）

《系统模型分析与控制》课程是机械工程类专业的一门主要的专业基础课程。该课程所安排的实验主要任务是结合课堂教学的内容，使学生在学习控制系统的基本理论及其分析方法后，充分利用现有的实验手段，掌握典型环节的波形特征，二阶系统的频率特性和阶跃响应特性的测试方法，能对二阶系统稳定性、静态误差等进行分析研究，能用所学的知识对系统的动态参数进行分析，自行设计校正环节和测试系统。初步掌握研究分析控制系统常用的几种实验方法。该课程的实验有利于学生加深对控制系统中某些概念的理解，对培养学生的实践能力和创新能力以及独立进行科学实验和独立解决问题的能力，具有指导意义。

*实验简介（Description）

The course《System Analysis and Control》is a foundation course in Mechanical Engineering. The main objective of experimental module is to combine the content of the course. Students have to learn the basic theory of control system and analytical method. Then, making full use of existing experimental methods to master test methods for typical waveform characteristics, second order system frequency characteristic and step response characteristic.

Students will be requested to analysis the stability and static error of second-order system and dynamic parameters of the system with what they have learned. Students have to design the calibration element and test system by themselves and preliminarily grasp several experimental methods commonly used in control systems.

The experimental module will be beneficial for students to deepen the some understanding of the control system. It has important enlightenment and reference significance to cultivate student’s practical and innovative ability, and enable them to conduct scientific experiments and solve problems independently.

*实验教学目标(Learning Outcomes)

1. 掌握常用测试仪器设备的使用。（A5）
2. 学习二阶系统阶跃响应特性测试方法。（A5，B2，C4）

3. 了解系统参数对阶跃响应特性的影响。（A5，B2，C4）

4.  实测并掌握欠阻尼二阶系统的瞬态相应指标（上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间等）的变化特性。（A5，B2，B3，C3，C4）

5. 掌握系统或环节的频率特性测试方法。（A5，B2，C4）
6. 实测二阶系统频率特性，将实验结果和理论计算作比较，以验证用频率法分析系统的正确性。（A5，B2，B3，C3，C4）
7. 根据二阶系统的开环频率特性分析系统的闭环稳定性。（A5，B2，B3，C4）

*实验项目

 (Experiment items)

项目序号

实验项目名称

实验学时

实验类型

小组人数

主要实验设备

1

二阶系统阶跃响应

2

基础

2-3

控制系统学习机，示波器，信号发生器，万用表

内容与

要求

1. 实测欠阻尼二阶系统的阶跃瞬态响应指标（上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间等）的变化特性，了解系统参数的变化对阶跃响应特性的影响；

2. 将实验结果与理论计算对照，分析测试结果的正确性。

3. 了解二阶系统参数T对系统动态特性的影响。

项目序号

实验项目名称

实验学时

实验类型

小组人数

主要实验设备

2

控制系统的频率特性

2

基础

2-3

控制系统学习机，示波器，信号发生器，万用表

内容与

要求

1. 根据图示的二阶系统，测出其开环对数频率特性（Bode图）。

2. 将二阶系统接成闭环，测量其闭环对数幅频特性和相频特性。

3. 将二阶系统改为三阶系统，测量三阶系统开环频率特性。

4. 通过二阶、三阶系统频率特性测试，将实验结果与理论计算对照，验证用频率法测试系统的正确性。

*考核方式

(Grading)

每个实验项目按10分计算成绩。实验总成绩以各必修实验项目的学时数加权平均值计算，实验成绩在课程期末成绩中占10%。各实验项目的10分成绩构成包括：

1. 实验预习    1分

2. 实验态度认真、独立完成实验内容，试验结果正确，善于观察提出问题  4分

3. 实验报告项目齐全，文字、图表清晰，认真完成思考题、理论分析正确  5分

*实验指导教材或参考资料

(Textbooks & Other Materials)

1．实验指导书；

2. 控制理论基础，王显正、莫锦秋、王旭永编，科学出版社，2007

3. 现代控制工程，第4版，Katsuhiko Ogata著，卢伯英，于海勋等译，电子工业出版社，2003

备注

（Notes）