控制工程基础是一门研究自动控制系统理论、设计、控制器设计以及机电一体化控制等方面的应用数学及物理学基础知识,并结合系统分析和系统工程学知识的交叉学科。它主要包含以下几方面的内容:
经典控制理论:
这是控制工程的基础,主要研究连续控制系统的分析和研究方法,包括系统的数学模型、时域响应分析、根轨迹设计方法、频率特性分析法等。
系统分析与设计:
控制工程基础涵盖了系统理论、信号与系统、自动控制理论、数字信号处理、电子电路、计算机科学基础等,这些知识为理解和设计控制系统提供必要的理论基础。
计算机应用:
随着计算机技术的普及,控制工程基础也包括了计算机离散控制系统的概念和基本分析方法。
控制系统设计:
这涉及到控制系统的设计原则、方法以及实际应用,如PID控制、模糊控制、自适应控制等数字控制方法。
系统的动态特性分析:
控制工程基础通过学习控制系统的动态特性,培养学生进行控制系统分析和设计的能力。
系统的稳定性与性能指标:
控制工程基础还研究控制系统的稳定性、准确性、快速性等性能指标,以及如何通过校正方法改善系统性能。
离散控制系统:
随着技术的发展,控制工程基础也扩展到了离散控制系统,包括离散系统的基本概念、z变换、脉冲传递函数和性能分析等。
现代控制理论:
控制工程基础还简要介绍现代控制理论的一些概念,如状态空间表示、动态方程、状态反馈、输出反馈、极点配置、最优控制等。
控制工程基础课程通常作为机械类专业及其他工科专业的一门专业基础课,旨在为学生提供控制系统分析和设计的基本知识和技能,并为学习后续专业课程及深入研究打下基础。通过学习控制工程基础,学生能够掌握控制系统的工作原理、性能要求,熟悉系统数学模型的建模方法,以及系统性能的时域、频域分析方法,并了解控制系统综合校正的基本概念和方法。