1、华北水利水电学院 2005年精品课程建设项目申 请 书项 目 名 称： 机械控制理论精品课程建设 项 目 负 责 人 ： 杨 振 中 所 在 单 位： 机 械 系 联 系 电 话： 5790304 电 子 信 箱： 填 表 日 期： 2005 年 2 月 24 日华北水利水电学院教务处制祁丽霞 女 1977.02 讲师/博士 机械工程 主讲立项年度 2005 年项目编号一、简表项目名称 机械控制理论精品课程建设项目编号项目简况申请经费 10000 起止年月 2005 年 5 月 至 2007 年 5 月姓 名 杨振中 性 别 男 出生年月 1957.12专业技术职务行政职务 教授/系主任 最
2、终学位 博士时 间 课程名称 授课对象 学时 授课专业0205 现 代 控 制 理 论 基 础 机械系本科生 年均 100 机械工程8805 内燃机原理 机设本科生 年均 70 机械设计04 高等工程热力学 研究生 75 机 械 设 计 及 理 论04 现代控制理论 研究生 75 机 械 设 计 及 理 论主要教学工作简历9092 燃气轮机 机设本科生 32 工程机械时 间 项目名称 获奖情况04. 01-06.12车用直喷射式氢燃料发动机的高效、低 NOx燃烧及控制技术研究国家自 然 科 学 基金50322262 在研02.12-04.06氢燃料发动机异常燃烧机理及双模式控制方式研究中国博士
3、后科学基金 2002032230 结题01.0103.12 Reduction of Hazardous Waste in Combustion国 际 合 作 项 目 :项目编号国 家 科 技 部 ,国 科 外 字2000-0179-9530 结题03. 01-05.12氢 燃 料 车 用 发 动 机 低 NO 燃 烧 及 回 火 控 制 技 术 研究河 南 省 自 然 科 学 基 金 0311050900 在 研04.01-06.12 氢燃料发动机高效低排污燃烧技术研究河南省科技计划项目0424440049 在 研02.12 氢燃料汽车发动机应用技术研究 河 南 省 科 技 进 步 三 等
4、奖 02.02An Investigation of Optimum Control of Ignition Timing and Injection System in an In-cylinder Injection Type Hydrogen Fueled EngineInternational Journal Hydrogen Energy SCI、EI 已同时收录03.08 点火提前角对氢发动机性能的影响及智能控制技术 太阳能学报 EI 已收录03.08 氢燃料发动机优化控制建模及控制方式研究 浙 江 大 学 学 报 (工 学 版 ) (国家一级期刊)03.12 基于模糊神经网络的氢
5、燃料发动机双模式控制系统 汽车工程(国家一级期刊)03.08 基 于 模 糊 神 经 网 络 的 氢 燃 料 发 动 机 最 优 控 制 模 型 汽车工程(国家一级期刊)02.12 平面预混非发光火焰温度发布 CT 法测量研究 红 外 与 毫 米 波 学 报 SCI、EI 已同时收录04.06Research on the Optimizing Control Method for Hydrogen Fueled Engines and Its Numerical Simulation Based on Fuzzy-Neural NetworkProceedings of the 15th W
6、orld Hydrogen Energy ConferenceISTP 已收录项 目 申 请 人主要教学研究和科学研究工作简历(仅列出近3 年情况)04.07 Fundamentals of Mechanical Control Engineering教育部面向 21 世纪机械类规划教材双语教材项目武汉理工大学出版社04.12 机械设计制造及其自动化专业教学内容与课程体系改革研究 院 优 秀 教 学 成 果 一 等 奖总人数 高级 中级 初级 博士 硕士 学士11 人 2 人 3 人 4 人 2 4 3 人姓 名 性别 出生年月 职称 学科专业 教学中承担的工作杨振中 男 1957.12 教授
7、/博士 动 力 机 械 工 程 主讲王丽君 女 1971.05 讲师 /在读博士 机械电子工程 主讲郝 用 兴 男 1966.03 副 教 授 /在 读 博 士 机械电子工程 主讲上官林建 男 1972.09 讲师 /在读博士 材料工程自动 化 主讲祁丽霞 女 1977.02 讲师/博士 机械工程 实验室建设孟先新 男 1980.11 助教/学士 机 械 制 造 自 动 化 实验室建设宋小娜 女 助教/硕士 控制工程 辅导运红丽 女 助教/硕士 机械电子 辅导李恒灿 男 助教/硕士 机械电子 辅导邰金华 女 助工/硕士 计算机应用 实验教 学 队 伍 情 况杨 杰 男 1976.11 助教 /
8、在读硕士 机械制造自动 化 辅导二、课程描述1本课程简介、历史沿革“机械控制理论”是我系机械设计制造及自动化专业的主干学科基础课之一；是研究“控制论”在“机械工程”中应用的科学；是实现传统机械工程学科向以机、电、液相结合为特征的现代机械工程学科跨越的主干支撑课程；是机电传动控制、最优控制、计算机控制技术、自适应控制、智能控制等自动控制类后续课程的基础；也是机械设计制造及自动化有关专业课的基础和先修课程。1998 年，教育部本科专业大调整时，将原机类 9 个专业合并为一个专业并在专业冠名时首次提出了“自动化” ，既体现了教育部对自动化改造传统机械类专业的思想和用心，也突出了自动控制类课程在机械工
9、程专业中的地位。2004 年我系在机械设计制造及其自动化课程体系调整项目中，将原控制工程基础和现代控制理论两门课程整合为“机械控制理论” 。它与力学类、电类、机械学类和计算机类课程共同构建起我系机械工程学科基础课程的5 类平台。这种平台从课程结构本身落实了自动控制类、计算机类课程改造传统机械类课程的思想。本课程由经典控制理论和现代控制理论两部分组成。经典控制理论部分从 1996 年开始设置课程，最初在机制专业开设。后发展为全系所有专业必修的一门专业基础课。现代控制理论部分从 2000 年开始在全系各专业设置。经过多年的教学，该课程教师积累了丰富的教学经验，教学效果多次受到有关部门好评。在 20
10、04 年机械设计制造及其自动化课程体系调整项目中，将原控制工程基础和现代控制理论两门课程调整为机械控制理论的同时。学时也由原各 32 学时调整为 64 学时。通过本课程的学习, 使学生学会运用经典控制和现代控制理论的基本原理及思想方法，初步分析与研究机械电气系统中信号的传递、反馈及控制，以及机械系统的动态特性。培养学生分析、设计控制系统的能力，熟练掌握 MATLAB 软件在控制系统的应用。通过实践性教学环节的训练，培养学生工程实践能力。总之，通过本课程的学习,不仅为学习控制类其它课程奠定基础。结合后续的专业课学习，也为将来解决机械工程及机械电子工程中的实际问题提供有力的支撑。本课程在内容设置和
11、教学深度上力求符合本科教育的要求，针对机械工程学科特征，兼顾电类专业的特色。在内容组织上采用的是循序渐进，逐步深化的思路。经典控制理论安排在前，现代控制理论安排在后。并没有采用将经典和现代理论的数学模型部分穿插在一起的安排方法，以免难点过于集中。在内容的讲述上也强调了基本概念的理解和应用，减少了一些定理和公式的太细的推演过程。在教学过程中比较注重学生的消化吸收的效率问题。通过督促学生多做练习、小测验、期中测验等多种措施加强对基本概念的理解和基本理论的应用能力培养。此外，在教学实验环节的设计上也力求多培养和锻炼学生的动手实践和理论应用能力。本课程要求掌握控制系统的基本概念、组成及各组成部分的功能
12、、学会建立数学模型、求解系统的传递函数、掌握时域分析方法、稳态误差、熟悉根轨迹的概念及其方程、熟练掌握频率特性、稳定性的判定、系统校正的方式、校正的本质和校正装置基本设计方法、掌握线性系统的状态空间的基本概念、状态空间表达式的建立方法和状态空间表达式的解的求取方法、理解能控性和能观性的定义及判别准则、了解李雅普稳定性分析的定义及方法。2本课程在人才培养中的地位及作用控制原理是研究各类系统的调节和控制规律的科学。它是自动控制、通讯技术、计算机科学、数理逻辑等多种科学技术相互渗透形成的一门综合学科。机械控制理论则是研究“控制论”在“机械工程”中应用的科学。它既是研究控制工程的理论基础，又应兼顾机械
13、工程的色彩。本课程应力求贯穿这一基本思想。目前，控制理论已经被国内多所院校，如清华、浙大、交大等重点大学列为机械类的主干课程，同时作为许多专业如自动化、机电、电类、自动控制、检测与信号类等的考研科目之一。本课程是我校机械类各专业的学科基础课，授课面广，随着我校招生规模的不断扩大，每年将有 500 余名学生学习机械控制理论，量大面广。它既是机电传动控制、最优控制、计算机控制技术、自适应控制、智能控制等自动控制类后续课程的基础；也是机械设计制造及自动化有关专业课的基础和先修课程。因此本课程是学生从掌握传统机械工程学课程向以机、电、液相结合为特征的现代机械工程学课程跨越的主干支撑课程。不言而喻，本课
14、程精品课程的建设在培养机械工程学科类的复合型高级技术人中将起到重要作用。3目前本课程还存在的不足之处(1) 随着控制技术、信息技术及计算机技术的飞速发展，对学生知识和素质的要求不断提高，需对原有的课程结构进行调整，体系结构等深层次问题上仍暴露出一些不足之处有待深入细致的研究，急待完善与提高。(2) 虽已建立部分习题库和试题库，但随着教学改革的发展，原有的习题库和试题库需修订完善。(3) 本课程的实验室一直不完善，将在硬件及软件两方面进行加强及完善。三、教学条件1.教学文件(1) 机械设计制造及其自动化专业教学大纲 教务处 2000.12(2) 教学一览 教务处 2002.8 (3) 华北水利水
15、电学院本科生实习管理条例 华水政 200328 号(4) 关于制定日校本科学分制教学计划的工作意见 教务处 2003.3(5) 华北水利水电学院关于加强本科教学工作提高教学质量的意见 华水政 2001184 号(6) 华北水利水电学院实验教学管理暂行规定 教务文20032 号(7) 华北水利水电学院本科生毕业设计（论文）实施细则 教务文200429 号(8) 华北水利水电学院精品课程建设工程管理办法 华水政 2003187 号(9) 机械设计制造及其自动化专业教学内容与课程体系改革研究 2004.10(10)华北水利水电学院 2004 级指导性教学计划 教务处 2004.82.教材和教学资料(
16、1) 冯巧玲主编 自动控制原理，北京航空航天大学出版社，2003(2) 戴忠达主编 自动控制理论基础，清华大学出版社，2001(3) 陈康宁主编 机械工程控制基础(第二版)，西安交通大学出版社.2000.8(4) 杨叔子主编 机械工程控制基础(第三版)，华中理工大学出版社.2001.1 国家级优秀教学成果二等奖，获全国高等学校机电类专业优秀教材一等奖(5) 刘豹主编 现代控制理论 ,机械工业出版社 2000(6) 朱骥北主编 机械控制工程基础，机械工业出版社.1995.10(7) 夏德钤主编 自动控制原理 机械工业出版社 ，1990(8) 周其节主编 自动控制原理 华南理工大学出版社 1995
17、 (9) 李友善主编 自动控制原理 国防工业出版社 1989(10) 尤昌德主编 现代控制理论 电子工业出版社 1997(11) 杨位钦主编 自动控制原理（上、下） 北京理工大学出版社 1990(12) Tou J T .Modern Control Theory .New York:Peentice-Hall ,Inc., 1979(13) Kuo B C. Automatic Control Systems . 5th ed. New Jersey: Prentice-Hall , Ina.,19863.教学（实验）场所学校具有充足的教室资源，可满足正常的教学要求及各种技术讲座，且有一定的
18、多媒体教室，可保证课程的多元化教学。机械系实验馆建筑面积 831m2，可满足控制实验室建设的要求，完全能满足本课程所要求的各种实验。2004 年新购置一批实验设备，保证了机械控制理论课程实践环节的正常进行。4.网络教学环境利用网络这一现代教学手段，打破传统实践教学在时间和空间上的限制，可以在任何时间、任何地点，通过网络进行自主学习、交流讨论。以网络为平台，可以构建： 教学系统：在网络平台上向学生提供教学内容、网络课件、电子教案、学习辅导、电子书籍、电子手册、应用资料、网络链接等网络教学资源。教学管理系统：在网络上完成考试、成绩查询、统计等信息化教学管理工作。网络交互平台：进行网络课程问题实时发
19、布、专题讨论、网络释疑、学生意见反馈，教学情况调查等教学辅助工作。5.项目主要参加人员近期取得的与本项目有关的研究成果（仅列出近 3 年成果）成 果 名 称 著作者 成果形式 发表刊物或出 版单位 发 表 出 版时 间车用直喷射式氢燃料发动机的高效、低 NOx 燃烧及控制技术研究杨振中等 国家自 然 科 学 基金 04.0106.12氢燃料发动机异常燃烧机理及双模式控制方式研究 杨振中等中国博士后科学基金02.1204.12Reduction of Hazardous Waste in Combustion 杨振中等国 际 合 作 项 目 :国 家 科 技 部01.0103.12氢燃料车用发动
20、机回火控制技术研究 杨振中等 河 南 省 自 然 科 学 基 金03.0105.12氢燃料发动机高效低排污燃烧技术研究 杨振中等河南省科技计划项目04.0106.12氢燃料汽车发动机应用技术研究 杨振中等河 南 省 科 技 进 步三 等 奖 02.12An Investigation of Optimum Control of Ignition Timing and Injection System in an In-cylinder Injection Type Hydrogen Fueled Engine杨振中等 SCI、 EI 已 同 时 收 录International Journal
21、 Hydrogen EnergyFeb.02点火提前角对氢发动机性能的影响及智能控制技术 杨振中等 EI 已 收 录 太阳能学报 03.06基于模糊神经网络的氢燃料发动机最优控制模型 杨振中等 国家一级期刊 汽车工程 03.08基于模糊神经网络的氢燃料发动机双模式控制系统 杨振中等 国家一级期刊 汽车工程 03.08氢燃料发动机优化控制建模及控制方式研究 杨振中等 国家一级期刊浙江大学学报（工学版） 03.08Research on the Optimizing Control Method for Hydrogen Fueled Engines and Its Numerical Simul
22、ation Based on Fuzzy-Neural Network杨振中等 ISTP 已 收 录Proceedings of the 15th World Hydrogen Energy ConferenceJune.04平 面 预 混 非 发 光 火 焰 温 度 发 布CT 法 测 量 研 究 杨振中等 SCI、 EI 已 同 时 收 录红外与毫米波学报 02.12Fundamentals of Mechanical Control Engineering 杨振中等教育部面向 21 世纪机械类规划教材双语教材项目武汉理工大学出版社 04.07机械设计制造及其自动化专业教学内容与课程体系改
23、革研究杨振中等 院 优 秀 教 学 成 果一 等 奖 华北水利水电 学院 04.12用高级语言实现机械控制工程 CAD 王丽君等 论文华北水利水电学院 02.01MATLAB 在机械控制工程教学中的应用 王丽君等 论文华北水利水电学院 04.12可编程控制器在针吸式穴盘自动播种机上的应用 王丽君等 论文华北水利水电学院 04.09高校双语教学琐谈 王丽君 论文 山西师大学报 04.05三 维 CAD软 件 在 模 具 设 计 中 的 应 用 上官林建 论文 模 具 制 造 03.08四、课程建设规划1课程建设的目标通过调研，瞄准国内重点大学机械控制理论课的教学、科研水平，找出差距，锐意进取，争
24、取尽快达到省级精品课程评估指标中的全部要求，并力争成为省级精品课程。(1) 针对新教学大纲的要求，完成对原有讲义的改写，并制作成电子文档。(2) 在现有的试题基础上，完善和补充习题库及试题库。(3) 形成一套完备的机械控制理论试题库，逐步实现教考分离。(4) 开发一套多媒体 CAI 课件，作为教学辅助手段，实现多样化、互动式教学。(5) 根据新教学大纲，逐步实现双语教学。(6) 开发出虚拟实验教学平台，以适应网络化、信息化发展的需要，满足各类学生的不同要求。(7) 发表 35 篇教改或科研方面的论文。(8) 通过教师培训、深造及引入人才，进一步优化师资队伍，并积极建设测控与信息专业方向。(9)
25、 进行网络课程建设，在要求时间内实现全部课程资料网络共享。(10) 对实验室进行建设和完善，并努力建设面向全校的开放式实验室。(11) 编写完善的实验指导书。2课程建设的主要内容及步骤（含教学内容、方式方法改革，教材建设，试题库、电子教案、网络课程等课程基本建设）(1) 2005 年 7 月，针对新教学大纲的要求，完成对原有讲义的改写，并制作成电子文档，实现大部分内容的双语教学。(2) 2005 年 12 月，完成新的双语教材的授课计划、电子教案、实验指导、课程资料的撰写，并上网共享。(3) 2006 年 7 月，完成习题库、试题库的建立，实现教考分离。并上网。(4) 2007 年 2 月，完
26、成机械控制理论 CAI 课件的制作，实现多样化、互动式教学，并上网(5) 2006 年 2 月，完成虚拟实验室的建设，完成实验指导书的编写工作。(6)2007 年 3 月，完成教改、教研或科研论文的公开发表。 (7)2006 年 7 月，完成实验室的建设和完善工作，建设面向全校的开放式实验室。3课程资源上网计划（含上网资源名称目录）利用现代多媒体技术及校园网络，加强网络教学，2 年内实现本课程全部资料上网，使之可以满足远程教学及学生利用网络自主学习，以提高学生学习积极性与自觉性，内容包括：(1) 教学大纲(2) 授课计划(3) 中英文电子教案(4) 实验指导(5) 虚拟实验平台(6) 学习目标
27、、学习帮助、在线讨论答疑、视频讲解等(7) 控制工程 CAI 课件(8) 课程介绍(9) 教师风采(10)教学进度表、教学课程表(11)教师讲稿(12)参与书目(13)科研工作(14)人才培养(15)友情联接现已上网的部分内容：（1）精品课程申请表；（2）主讲教师简介；（3）课程简介；（4）课程教学大纲；（5）课程实验大纲 （6）课程教案；（7）部分习题；（8）参考书目；（9）自评报告网址：http:/ Windows, Internet Explorer6.0开发工具：Macromedia Flash, Macromedia Dreamweaver, Autherware, PowerPoi
28、nt, Visual basic或 Visual C+ Matlab，Word，Photoshop 等2使用媒体形式(1) 多媒体展示：包含文字、声音、图形、动画、视频等(2) 投影、幻灯片展示等(3) 网络形式3实现方法和技术手段(1) 利用 Autherware、vb 或 Flash 等工具，开发控制工程 CAI 课件(2) 利用 Matlab 等工具开发虚拟实验平台(3) 利用 Macromedia Dreamweaver 等工具开发基于 WEB 的网络课程(4) 利用 Word、PowerPoint 等工具将教学大纲、授课计划、电子教案、实验指导等制作出来六、经费预算七、成果验收指标1
29、.成果类型(1) 完成中文、英文电子教案、教学大纲、授课计划、实验指导书，并全部网络化。(2) 完成 CAI 课件一套并上网(3) 完成试题库、习题库各一套，并上网(4) 完成虚拟实验室的建设(5) 公开发表 35 篇相关论文。时 间 支出科目（含配套经费） 金 额（万元） 计算根据及理由05.505.12 各 种 课 程 资 料 的 撰 写 、 上 网 0.25 资料费、打印设备、耗材等05.906.7 习题库、试题库的建立 0.10 资料费、耗材费等05.1207.2 机械控制理论 CAI 课件制作 0.20 调研费、资料费、制作费等05.506.2 虚拟实验室的建设 0.20 调研费、资
30、料费、材料费等05.507.3 论文发表 0.25 资料费、版面费等合计：（大写）壹万元整 ￥100002.成果适用对象所完成的电子教案可用于本科生的正常教学，CAI 课件可作为教学的辅助手段，习题、试题库等既可用于对学生的检测，也可用于学生的自我监督或自学。虚拟实验室可使学生对所学的知识进行感性认识，对实验进行消化吸收，还可作为进行科研的工具。3.主要技术指标(1) 所有各项内容符合华北水利水电学院精 品 课 程 建 设 要 求 细 则 中指标要求(2) 现场教学录像符合国家精品课程教学录像上网技术标准 版本 1.10中技术指标(3) 虚拟实验室能够动态演示和模拟仿真各教学阶段实验(4) 所
31、有网络化的资料符合现代远程教育技术标准体系和 11 项试用标准 V1.0 版及网络形式发布的页面符合 W3C 标准4.主要功能、特点及创新之处(1) 虚拟实验室，利用 Matlab 强大的矩阵处理和绘图能力，可以形象的描述控制工程中多项实验内容，使学生在虚拟的平台上也能达到实验目的。 (2) 实现本课程的电子化和网络化，便于学生自主学习和更好的理解课程内容。(3) 在原有的试题库基础上，将目前教学改革的内容和科技新动向融入到新的试题库、习题库中，并能在网上完成考试、成绩查询、信息统计等。(4)Fundamentals of Mechanical Control Engineering双语教材，
32、是一套符合国家标准、完全适用于国内教学的纯英文教材。其一方面为学生对控制基础知识的学习提供了平台，另一方面也可提高学生进行外文资料阅读、翻译的能力，符合当前的教学改革趋势。5.在教学中的作用采用电子教案和 CAI 课件进行教学，可以提高教学质量、提高教师的教学效率、节省板书和课堂绘图的时间、节省讲授时间，加快了课堂节奏，调动了学生眼、耳、手、脑等各种感官参与教学活动；调动了学生学习的积极性，使学生成为学习的积极参与者；充分发挥了学生的主体作用，提高了学生的学习效率，进而提高了学生的素质；创设情境、激发兴趣，提供直观、利于感知，提高了学习的积极性。另外，有助于提高学生的学习效果的反馈速度，大大提高学生的学习效率。八、系（部）推荐意见
