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文本内容:
《机电系统建模与仿真》教学大纲课程英文名Modeling andSimulation ofMechatronics Systems课程代码A0802Z00总学时理论学时实验/实践学时学分
2.5403010工程数学、机械设计基础、电工电子课程类别专业必修课课程性质必修先修课程技术、自动控制原理等适用专业机械电子工程机电工程学院开课学院
一、课程的地位与课程目标机电系统建模与仿真是综合性、实用性很强的,面向工程实际的应用型课程,是机械电子工程的专业基础课之一开设该门课程的目的是让学生通过该门课的学习,掌握机电系统建模与仿真技术的基本方法,并具备对机械系统、电控系统、热力系统、液压系统、车辆系统等专业相关的物理系统进行分析、计算、实验和设计的初步能力,为今后参加工程实践打好必要的理论基础,掌握一定的专门技术本课程目标是通过授课、实验、实习等教学环节,使学生掌握机电系统的基本概念、基本观点,初步掌握机电系统的建模与仿真典型方法,能够熟练应用仿真技术来分析机电系统,为专业课的学习和进一步深造打下必要的理论和专门技术基础,以培养学生的设计能力、创新能力和工程意识课程目标、掌握机电系统建模与仿真技术的基本方法,具备对机械系统、电控系统、热力系统、液压系统、车辆1系统等专业相关的物理系统进行分析、建立数学模型,仿真的基本能力、掌握机电系统中机械、电子、控制等子系统的基本组成元件数学建模的基本方法,及其典型的数学模2型表述、掌握线性时不变系统的数学模型的计算机仿真方法,对典型子系统数学模型的时域频域分析方法
3、掌握软件仿真基本方法,并具有对机电系统典型数学模型进行仿真算法实现能力,具有灵4MATLAB活应用基本方法的仿真能力MATLAB
二、课程目标达成的途径与方法授课环节中采用启发式课堂讨论、突出逻辑规律因果关系、增强计算机辅助设计分析等,从不同侧重点启发学生认识机电系统设计分析中涉及的关键技术并采用电子课件、实验验证、考试考核等途径来实现课程目标利用平时成绩、实验成绩、实物制作、作品评价成绩(报告)、期末考试(答辩考核)成绩等,采用“课程考核成绩分析法”对课程目标达成度进行评价
三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标对课程归属专业毕业要求的支撑程度毕业要求、毕业要求、课程目标13毕业要求毕业要求51024课程目标1H H M M课程目标2H H H M课程目标3H HH M课程目标4HHH M注.支撑强度分别填写、或(其中表示支撑程度高、为中等、为低);1HM L HML.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述2
四、课程主要内容和基本要求基本知识点主要内容要求L
①系统、模型、仿真的基本概念3L
②系统建模与仿真技术的发展历史2第一章绪论L
③系统建模与仿真技术的研究与应用2L
④系统建模与仿真技术的发展趋势2L
①系统、子系统和元件3L
②数学建模与建模要求3L
③数学建模的基本方法和常用表述形式3第二章数学模型与系统建模L
④机电系统基本元件模型3L
⑤电系统系统模型3L
⑥机械系统模型3L
①概述2第三章线性系统建模与系统分L
②线性时不变系统的数学模型3析L
③数学模型的转换3L
④一阶系统、二阶系统阶跃、频率响应2L
⑤一阶二阶系统根轨迹分析法2L
⑥(欧拉、改进欧拉、龙哥库塔)数字仿真算法3L
⑦仿真算法稳定性分析与计算步长的选择2L
⑧建模与仿真的可信度评估2L
①概述2L第四章离散系统的建模与仿真
②离散系统建模方法3L
③离散系统仿真方法3L
①概述1L
②随机系统模型简介1第五章随机系统的建模与仿真L
③几种典型随机系统实例1L
④随机系统仿真简介1L
①概述1L
②分布参数系统的数学描述第六章分布参数系统的建模与仿真1L
③典型分布参数系统实例1L
①概述L
②操作与使用MATLAB3L
③基础操作SIMULINK3L
④常微分方程数值仿真3第七章与LMATLAB SIMULINK
⑤线性系统时域频域状态空间仿真分析3仿真基础L
⑥线性系统根轨迹分析3L
⑦随机变量统计特性及系统模型3L
⑧随机过程统计特性仿真3基本要求理解,掌握,-熟练掌握L1-L2-L3
五、课程学时安排对应课章节学生任务教学自学作业程目标号教学内容时数要求讨论第2/作业1绪论11系统、模型、仿真的基本概念;系章统建模与仿真技术的发展历史;系统建模与仿真技术的研究与应用;系统建模与仿真技术的发展趋势数学模型与系统建模1/2-4作业系统、子系统和元件概述;2第2数学建模与建模要求;数学建模2的基本方法和常用表述形式;机音.电系统基本元件模型;电系统模型;机械系统模型;2/作2-4线性系统数学模型与仿真分析;业线性时不变系统状态方程建模;23数学模型间的转换;3第33线性系统时域频域响应(阶跃、频章率响应);线性系统根轨迹分析法;4欧拉、改进欧拉、龙哥库塔法数字仿真算法;2仿真算法稳定性分析与计算步长的选择;建模与仿真的可信度评估概述离散系统建模与仿真2/2-4作业第概述;离散系统建模方法(差分44方程);音2离散系统仿真方法(迭代法,变z换)第随机变量常用模型2-4随机系统建模与仿真作业5统计特性概述;随机系统模型简介;典型随25章.机系统实例;随机系统仿真简介;1第/作2-4分布参数系统建模与仿真概述;6业分布参数系统的数学描述;典型2音6分布参数系统实例;第2M函数和SIMULINK实验报告4与仿真概MATLAB SIMULINK7模块基本操作(4份)述;操作与使用;MATLAB早基础操作;SIMULINK常微分方程数值解仿真;22线性系统时域频域状态空间仿真分析;线性系统根轨迹分析;2欧拉、改进欧拉、龙哥库塔数字仿真算法;2随机变量统计特性及系统模型;随机过程统计特性仿真实践环节及基本要求序号实验项目教学学生任务实验性质实验类别学时初步掌握在MATLAB/MATLAB/Simulink环境下对机电一SIMULINK验证必做12基础体化系统数学模型进行仿真的方法系统状态方程和传掌握基于文件和M递函数的文件和模块进行建模、M SIMULINK验证必做22的微分仿真,以及两种模型之间的SIMULINK方程仿真转换掌握状态空间、阶跃响应、控制系统典型环节验证必做32频域响应、根轨迹法性能分数字仿真及分析析掌握不同数值算法步长不同四阶龙格库塔法求时迭代求解并分析计算精度设计必做42解系统模型和算法的稳定性倒立摆数学模型及仿真/掌倒立摆模型/随机系握随机变量分布及统计特性验证选做52统模型仿真仿真,随机过程统计特性仿真注.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等;.实验类别指必做、选做等12
六、考核方法及成绩评定占总成绩比例考核内容考核方式评定标准(依据)含到课率、课堂讨论发言、平时作业等点名记录、课堂发言记过程考核30%录、作业完成质量期末考核闭卷卷面成绩70%考核类别考试成绩登记方式百分制
七、推荐教材与主要参考书、陈无畏主编《系统建模与计算机仿真》,机械工业出版社,年月第一版
120139、张晓华主编《控制系统数字仿真与》,机械工业出版社,年月第二版2CAD
20085、刘玉庆等译《系统动力学-机电系统的建模与仿真》,国防工业出版社,年月第一320125版、张立勋等编《机电系统建模与仿真》,哈尔滨工业大学出版社,年月420102。