课堂CAI课件，课程目系统的时间响应分析多媒体教学与传标21时间相应及其组成统板书、教具教2一阶系统学相结合讲授重点：二阶系统响应的性3二阶系统时间响应（1）二阶系统特征方程的根能指标难点：二阶系统响2应的性能指标（2）二阶系统的单位脉冲响应（3）二阶系统的单位阶跃响应（4）二阶系统响应的性能指标（5）二阶系统计算举例实验教学课程目1、通过实验了解参数（阻尼标1比)、0,(阻尼自然频率)的变化对二阶控制系统实验4典型环节二阶重点：典型环节二阶系统系统动态性能的影响：26特性分析系统的瞬态响应的瞬态响应2.掌握二阶系统动态性能的测试及校正方法。系统的频率特性分析课堂讲投课程目1频率特性概述CAI课件，多媒体标2（1）频率响应与频率特性教学与传统板重点：频率特性与传递函（2）频率特性与传递函数的关系书、教具教学相数的关系2频率特性的图示方法结合频域分析（1）频率特性的Nyquist图4难点：频率特性的图示方（2）频率特性的对数坐标图法1）典型环节的Bode图2）绘制系统Bode图的步骤与实例3.频率特性的特征量4.最小相位系统和非最小相位系统33
6 控制系统 特性分析 及校正 时间响应 重点：二阶系统响应的性 能指标难点：二阶系统响 应的性能指标 系统的时间响应分析 1 时间相应及其组成 2 一阶系统 3 二阶系统 （1）二阶系统特征方程的根 （2）二阶系统的单位脉冲响应 （3）二阶系统的单位阶跃响应 （4）二阶系统响应的性能指标 （5） 二阶系统计算举例 2 课堂 CAI 课件， 多媒体教学与传 统板书、教具教 学相结合讲授 课程目 标 2 实验4典型环节二阶 系统的瞬态响应 重点：典型环节二阶系统 的瞬态响应 1、通过实验了解参数 (阻尼 比)、n (阻尼自然频率)的变化对二阶 系统动态性能的影响； 2．掌握二阶系统动态性能的测试 方法。 2 实验教学 课程目 标 1 频域分析 重点：频率特性与传递函 数的关系 难点：频率特性的图示方 法 系统的频率特性分析 1 频率特性概述 （1）频率响应与频率特性 （2）频率特性与传递函数的关系 2 频率特性的图示方法 （1）频率特性的 Nyquist 图 （2） 频率特性的对数坐标图 1） 典型环节的 Bode 图 2） 绘制系统 Bode 图的步骤与实例 3. 频率特性的特征量 4. 最小相位系统和非最小相位系统 4 课堂讲授 CAI 课件，多媒体 教学与传统板 书、教具教学相 结合 课程目 标 2 33
课程目课堂讲投系统的稳定性启发式及案例式标21.系统稳定性的初步概念教学2.Routh（劳斯）稳定判据系统稳定性与矫正重点：PID校正3.Nyquist（乃奎斯特）稳定判据6难点：稳定判据系统的性能指标与校正1、系统的性能指标2、PID校正实验教学课程目1、通过实验，进一步理解线性系统的标1稳定性仅取决于系统本身的结构和参实验5高阶系统的瞬数，与外作用及初始条件均无关的特重点：高阶定常系统的稳态响应和稳定性分2性：2、研究系统的开环增益K或其定性析它参数的变化对闭环系统稳定性的影响。合计301040课内实验教学内容与学时分配实验实验开出序号实验项目名称内容摘要学时类型要求实验目的：1、了解温度控制的基本原理及熟悉温度源的温度调节过程。2、了解热电偶测温原理及方法和应用K热电偶测温特综合2必修1性实验性实验内容和要求：掌握自动控制温度源原理，使用方法，测量分析K热电偶测温性能。实验设备：温度传感器模板，Pt100铂电阻、K热电偶金属箔式应变实验目的：了解全桥测量电路的优点。综合2必修2性片全桥性能测实验内容和要求：金属箱式应变片在全桥测量电路中的灵缴度和非线性误差34
系统稳定性与矫正 重点：PID 校正 难点：稳定判据 系统的稳定性 1. 系统稳定性的初步概念 2. Routh（劳斯）稳定判据 3. Nyquist（乃奎斯特）稳定判据 系统的性能指标与校正 1、系统的性能指标 2、PID 校正 6 课堂讲授 启发式及案例式 教学 课程目 标 2 实验5高阶系统的瞬 态响应和稳定性分 析 重点：高阶定常系统的稳 定性 1、通过实验，进一步理解线性系统的 稳定性仅取决于系统本身的结构和参 数，与外作用及初始条件均无关的特 性；2、研究系统的开环增益 K 或其 它参数的变化对闭环系统稳定性的影 响。 2 实验教学 课程目 标 1 合计 30 10 40 课内实验教学内容与学时分配 序号 实验项目名称 内容摘要 实验 学时 实验 类型 开出 要求 1 K 热电偶测温特 性实验 实验目的：1、了解温度控制的基本原理及熟悉温度源的温度调节过程。2、了解热电偶测温原理及 方法和应用 实验内容和要求：掌握自动控制温度源原理，使用方法，测量分析 K 热电偶测温性能。 实验设备：温度传感器模板， Pt100 铂电阻、 K 热电偶 2 综合 性 必修 2 金属箔式应变 片全桥性能测 实验目的： 了解全桥测量电路的优点。 实验内容和要求：金属箔式应变片在全桥测量电路中的灵敏度和非线性误差。 2 综合 性 必修 34
试实验实验设备：传感器主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砖码。实验目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。电涡流传感器实验仪器：电涡流传感器、铁圆盘、电涡流传感器模块、测微头、直流稳压电源、数显直流电压表、综合必修3的位移特性测测微头。2性试实验内容和要求：根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，并计算量程为1mm3mm及5mm时的灵敏度和线性度实验目的1、通过实验了解参数（阻尼比）、①（阻尼自然频率）的变化对二阶系统动态性能的影响2、掌握二阶系统动态性能的测试方法。典型环节二阶实验设备：1、THKKL-6型控制理论及计算机控制技术实验箱：2、PC机一台（含“THKKL-6”软件）综合系统的瞬态响3、USB接口线：必修42性应实验内容1、观测二阶系统的阻尼比分别在0<<1，=1和>1三种情况下的单位阶跃响应曲线12、调节二阶系统的开环增益K，使系统的阻尼比=一，测量此时系统的超调量8。、调节时间1，(4=±0.05)：3、为一定时，观测系统在不同0时的响应曲线。实验自的：1、通过实验，进一步理解线性系统的稳定性仅取决于系统本身的结构和参数，与外作用及初始条件均无关的特性：2、研究系统的开环增益K或其它参数的变化对闭环系统稳定性的影响。高阶系统的瞬实验设备：1、THKKL-6型控制理论及计算机控制技术实验箱：2.PC机一台（含“THKKL-6”软件)综合5必修态响应和稳定2性3.USB接口线：性分析实验内容和要求：1、画出三阶系统线性定常系统的实验电路，并写出其闭环传递函数，表明电路中的各参数。2、根据测得的系统单位阶跃响应曲线，分析开环增益对系统动态特性及稳定性的影响。注：1.“实验类型”主要分为演示性、验证性、综合性、设计性、研究创新性实验。2.“开出要求”可分为必修或选修二种形式。35
试实验 实验设备：传感器主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码。 3 电涡流传感器 的位移特性测 试 实验目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。 实验仪器：电涡流传感器、铁圆盘、电涡流传感器模块、测微头、直流稳压电源、数显直流电压表、 测微头。 实验内容和要求：根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，并计算量程为 1mm、 3 mm 及 5mm 时的灵敏度和线性度 2 综合 性 必修 4 典型环节二阶 系统的瞬态响 应 实验目的 1、通过实验了解参数 (阻尼比)、n (阻尼自然频率)的变化对二阶系统动态性能的影响； 2、掌握二阶系统动态性能的测试方法。 实验设备：1、THKKL-6 型 控制理论及计算机控制技术实验箱；2、PC 机一台(含“THKKL-6”软件)； 3、USB 接口线； 实验内容 1、观测二阶系统的阻尼比分别在 0< <1， =1 和 >1 三种情况下的单位阶跃响应曲线； 2、调节二阶系统的开环增益 K，使系统的阻尼比 2 1 ，测量此时系统的超调量 p 、调节时间 s t (Δ= ±0.05)；3、 为一定时，观测系统在不同n 时的响应曲线。 2 综合 性 必修 5 高阶系统的瞬 态响应和稳定 性分析 实验目的：1、通过实验，进一步理解线性系统的稳定性仅取决于系统本身的结构和参数，与外作用 及初始条件均无关的特性；2、研究系统的开环增益 K 或其它参数的变化对闭环系统稳定性的影响。 实验设备：1、THKKL-6 型 控制理论及计算机控制技术实验箱；2．PC 机一台(含“THKKL-6”软件)； 3．USB 接口线； 实验内容和要求：1、画出三阶系统线性定常系统的实验电路，并写出其闭环传递函数，表明电路中 的各参数。2、根据测得的系统单位阶跃响应曲线，分析开环增益对系统动态特性及稳定性的影响。 2 综合 性 必修 注：1. “实验类型”主要分为演示性、验证性、综合性、设计性、研究创新性实验。 2. “开出要求”可分为必修或选修二种形式。 35
五、教学环节设计课程目标与教学环节设计课程目标（毕业要求指标点）具体的知识与能力要求采用的教学环节实验课程目标1（指标点4-3）采集实验数据，并对其进行合理分析和解释，得出有效结论的能力。课程目标2（指标点5-3）授课、课后作业传感器、控制器选用与开发系统测试表述、分析与评估对复杂工程问题检测，分析与评估六、课程成绩评定与考核（一）课程考核内容与考核要求课程考核内容与考核要求序号教学模块主要教学内容考核内容考核要求绪论控制系统分类工具选用测控系统的作用与发展1信号描述傅里叶变换系统分析信号的描测试系统特性动静态特性系统分析述与特性不失真、负载、系统分析获取测试结果条件干扰传感器性能指传感器的性能传感器分析评估标各种传感器特传感器分类传感器选用性测量电路电路作用系统测试传感器的特性数据分析解释得出传感器3实验1K型热电偶测温传感器数据结论全桥测量电路数据分析解释得出实验2金属箔式应变片全桥性结论能测试实验的测量特性实验3电涡流传感器的位移特位移量测量的数据分析解释得出特性性测试结论对系统进行数拉式变换建立数学模型学处理控制系统数学模型建立化简传递传递函数建立数学模型函数控制系统分析评估系统时间时域响应时域响应表述响应特性分析及校正获取时域性能实验4典型环节二阶系统的瞬数据分析解释得出36
五、教学环节设计 课程目标与教学环节设计 课程目标（毕业要求指标点） 具体的知识与能力要求 采用的教学环节 课程目标 1（指标点 4-3） 采集实验数据，并对其进行合理分析和解 释，得出有效结论的能力。 实验 课程目标 2（指标点 5-3） 传感器、控制器选用与开发 系统测试表述、分析与评估 对复杂工程问题检测，分析与评估， 授课、课后作业 六、课程成绩评定与考核 （一）课程考核内容与考核要求 课程考核内容与考核要求 序号 教学模块 主要教学内容 考核内容 考核要求 1 绪论 测控系统的作用与发展 控制系统分类 工具选用 2 信号的描 述与特性 信号描述 傅里叶变换 系统分析 测试系统特性 动静态特性 系统分析 获取测试结果条件 不失真、负载、 干扰 系统分析 3 传感器 传感器的性能 传感器性能指 标 传感器分析评估 传感器分类 各种传感器特 性 传感器选用 测量电路 电路作用 系统测试 实验 1K 型热电偶测温传感器 传感器的特性 数据 数据分析解释得出 结论 实验 2 金属箔式应变片全桥性 能测试实验 全桥测量电路 的测量特性 数据分析解释得出 结论 实验 3 电涡流传感器的位移特 性测试 位移量测量的 特性 数据分析解释得出 结论 4 控制系统 数学模型 拉式变换 对系统进行数 学处理 建立数学模型 传递函数 建立化简传递 函数 建立数学模型 5 控制系统 特性分析 及校正 时域响应 时域响应表述 分析评估系统时间 响应 实验 4 典型环节二阶系统的瞬 获取时域性能 数据分析解释得出 36
态响应指标结论分析评估系统频域频域分析系统频域表述响应系统稳定性判系统分析评估开系统稳定性与矫正定及系统矫正发，控制器选用实验5高阶系统的瞬态响应和获取系统综合数据分析解释得出结论稳定性分析性能指标（二）课程考核方式、成绩评定及其与课程目标支撑关系课程考核总评成绩为百分制，各考核方式所占分值比例建议值及考核细则如下。课程成绩=课后作业（20%）+实验（30%）+期末考试（50%）课程考核方式与课程目标支撑关系序课程建议对应考核/评价细则号分值课程目标考核方式选择题、分析计算题等，训练学生分析、评估的能力，及工作业20课程目标11具选择与开发能力选择题、分析计算题等，考核学生分析、评估的能力，及工期末考试50课程目标1L具选择能力3实验30课程目标2正确获取数据，并对数据进行准确分析，得出正确结论总分100（三）期末考试形式：开卷七、课程目标达成度评价课程目标达成度评价具体计算方法如下：总评成绩中支撑该课程目标相关考核环节平均得分之和课程分目标达成度总评成绩中支撑该课程目标相关考核环节目标总分课程目标支撑环节目标分值学生平均得分达成度计算示例D课程目标1达成度=实验课程目标1DoDDoBo课后作业B2B+E课程目标2达成度=课程目标2B, + Eo期末考试EEo37
态响应 指标 结论 频域分析 系统频域表述 分析评估系统频域 响应 系统稳定性与矫正 系统稳定性判 定及系统矫正 系统分析评估开 发，控制器选用 实验 5 高阶系统的瞬态响应和 稳定性分析 获取系统综合 性能指标 数据分析解释得出 结论 （二）课程考核方式、成绩评定及其与课程目标支撑关系 课程考核总评成绩为百分制，各考核方式所占分值比例建议值及考核细则如下。 课程成绩=课后作业（20%）+实验（30%）+期末考试（50%） 课程考核方式与课程目标支撑关系 序 号 课程 考核方式 建议 分值 考核/评价细则 对应 课程目标 1 作业 20 选择题、分析计算题等，训练学生分析、评估的能力，及工 具选择与开发能力 课程目标 1 2 期末考试 50 选择题、分析计算题等，考核学生分析、评估的能力，及工 具选择能力 课程目标 1 3 实验 30 正确获取数据，并对数据进行准确分析，得出正确结论 课程目标 2 总分 100 （三）期末考试形式：开卷 七、课程目标达成度评价 课程目标达成度评价具体计算方法如下： 总评成绩中支撑该课程 目标相关考核环节目标 总分 总评成绩中支撑该课程 目标相关考核环节平均 得分之和 课程分目标达成度 课程目标 支撑环节 目标分值 学生平均得分 达成度计算示例 课程目标 1 实验 D0 D 课程目标 1 达成度= 0 D D 课程目标 2 课后作业 B0 B2 课程目标 2 达成度= 0 0 B E B E 期末考试 E0 E 37