机电传动控制(含实验内容)教学大纲

1、机电传动控制（含实验内容）教学大纲课程编码：08241034课程名称：机电传动控制英文名称：Transimission and Control of Mechatronics开课学期：第6学期学时/学分：40/2 （其中实验学时：8） 课程类型：必选开课专业：机械学院，汽车学院，机械类专业选用教材：邓星钟主编 机电传动控制华中科技大学出版社主要参考书：机电传动控制 张海根主编 2001年12月第1版机电传动控制 赵永成、王丰，李明颖编著执笔人：一、 课程性质、目的与任务机电传动控制是机械工程及自动化专业的一门必修技术基础课，是学生学习和掌握机械设备电气传动与控制知识的主要途径。通过本课程的教学

2、，使学生了解机电传动控制的一般原理和基础知识，掌握分析、设计和使用机电传动控制系统和装置、器件的基本技能，获得工程师必备的知识储备和技能训练。学生学习本课程之前，应修完电工学原理、普通物理、控制工程基础、机械原理等课程。本课程通过课堂讲授、实验及习题等主要教学环节，使学生通过学习本门课程达到以下要求： 二、 教学基本要求1).了解机械设备电气传动及控制的作用、特点、历史、现状和未来发展方向，对机电传动控制技术有一个全面、系统的认识。 2).掌握电气传动与控制系统及装置的构成器件的有关必备知识，主要包括各种电动机、电器、PLC控制器、晶闸管等的工作原理、结构特点和工作特性及选用方法。 3).掌握

3、开环和闭环控制系统的实现方法和工作原理，学会分析和使用一般难度的电气传动控制系统和装置的基本方法，初步掌握选用电器元件、装置，设计电气传动控制系统的步骤和方法。三、 各章节内容及学时分配第一章 概述 1学时本章介绍机电传动控制技术的内容、种类、作用、特点及发展概况。第二章 机电传动系统的动力学基础 3学时教学目的及要求要求学生掌握电气传动系统的动力学知识，包括电气传动系统的运动方程式，机构的转矩和转动惯量的计算，生产机械的机械特性，系统过渡过程的分析。 教学内容第一节 机电传动系统的运动方程式一、 电气传动系统的组成二、 电气传动系统的运动方程式三、运动方程中各物理量正负号的标注规定第二节转矩

4、、转动惯量和飞轮转矩的折算一、 负载转矩的折算二、平移运动三、 升降运动第三节 生产机械的机械特性一、 恒转矩负载特性二、 恒功率负载特性三、 直线型负载特性四、通风机型负载特性第四节 机电传动系统稳定运行条件一、 系统稳定运行含义：二、 系统稳定运行条件考核要求了解：电气传动系统组成，传动效率确定。理解：电气传动系统的运动方程式，生产机械的机械特性掌握：转矩和转动惯量的计算，稳定性分析第三章 直流电机的工作原理及特性 3学时教学目的及要求要求学生掌握直流电机的工作原理、结构组成与特点和特性，包括转矩与机械特性、启动、调速、制动特性。 教学内容第一节直流电机的基本结构第二节直流电机的基本工作原

5、理一、 直流发电机的工作原理二、 直流电动机的工作原理第三节直流电机的机械特性一、他励电动机固有机械特性二、他励电动机认为机械特性第四节直流他励电动机的启动特性 一、降压启动 二、串电阻启动第五节直流他励电动机的调速特性一、调速概念 二、调速方法第六节 直流他励电动机的制动特性一、 制动的含义二、 制动的种类考核要求掌握：直流电机的工作原理、结构组成与特点和特性，尤其是启动、调速、制动特性及方法。理解：电机的结构与特性 第五章交流电机的工作原理及特性 5学时教学目的及要求要求交流异步电动机转矩与机械特性；三相交流异步电动机启动、调速、制动特性；单相异步电动机简介；同步电动机简介；教学内容第一节

6、 三相异步电动机的基本结构和工作原理 一、三相异步电动机的基本结构 二、三相异步电动机的工作原理第二节 三相异步电动机的额定值和主要系列 一、 三相异步电动机的额定值 二、三相异步电动机的型号 三、 三相异步电动机定子绕组的接线方式第三节 三相异步电动机的电力拖动一、三相异步电动机的定子电路和转子电路二、三相异步电动机的转矩与机械特性三、 三相异步电动机的启动特性四、 三相异步电动机的调速特性五、 三相异步电动机的制动特性第四节 单相异步电动机 一、 单相异步电动机的磁场二、 单相异步电动机的启动、反转和调速考核要求掌握：交流电机的工作原理、结构组成与特点和特性，尤其是启动、调速、制动特性及方

7、法。理解：电机的结构与特性，单相异步电动机的启动与调速第六章 控制电动机4学时教学目的及要求在了解控制电机的分类、结构特点和工作原理的基础上，重点掌握其作用和应用前景。教学内容第一节 伺服电动机 一、 直流伺服电动机 二、 交流伺服电动机（两相、三相）第二节 力矩电动机 一、 直流力矩电动机 二、 交流力矩电动机第三节 同步电动机 一、 无刷同步电动机二、 反应式同步电动机 三、 永磁同步电动机 四、 磁滞电动机 五、 永磁电磁减速电动机第四节 测速发电机 一、 直流测速发电机 二、 交流测速发电机第五节 自整角机第六节 步进电机 一、 步进电机的分类 二、 步进电机的结构和工作原理 三、 步

8、进电机的驱动 四、 步进电机的特性第七节 旋转变压器 一、 旋转变压器的分类与结构特点 二、 正余弦旋转变压器的工作原理 三、 感应移相器第八节 特种电机一、 直线电动机二、 开关磁阻电动机三、 超大型电机四、超高速电机五、 微电机考核要求了解：控制电机的结构及特点。理解：控制电机的工作原理和用途掌握：不同种类的控制电机的应用场合，学会正确选用。第八章 继电器接触器控制系统 8学时教学目的及要求要求学生掌握继电器、接触器、主令电器、行程开关等的工作原理、应用；继电器接触器控制的常用基本线路；继电器接触器控制线路设计方法简介教学内容第一节 常用控制电器与执行电器一、 非自动控制电器：二、 自动控

9、制电器：继电器、接触器三、 主令开关四、 执行部件第二节继电器-接触器控制的基本电路一、自动控制线路的构成二、自动控制的基本线路三、生产机械中常用的几种控制方法第三节生产机械中常用的几种自动控制方法一、利用电动机主电路的电流来控制 二、利用电动机的速度来控制 三、利用一定时间间隔来控制 四、根据工作机械的运动行程来控制第四节继电器-接触器控制线路举例一、立式车床、二、龙门刨床、三、立式铣床等第五节继电器接触器控制线路设计一、对自动控制线路设计的基本要求：二、设计思路和应该注意的问题考核要求了解：继电器、接触器、主令电器、行程开关等的工作原理、应用理解：继电器接触器控制线路设计方法掌握：继电器接

10、触器控制的常用基本线路第九章可编程序控制器 6学时 教学目的及要求掌握PLC的基本结构、工作原理和主要特点；可编程控制器的编程和指令系统。学会在机电系统控制中正确选择PLC型号，学会设计基本的控制线路。教学内容第一节 PLC的基本结构、工作原理和主要特点一、 基本结构二、 工作原理三、 主要特点第二节 PLC 内部等效继电器电路第三节可编程控制器的编程和指令系统一、PLC的编程方法与规则二、PLC的指令系统三、编程技巧第四节可编程控制器的应用一、 三相异步电机的启停控制二、三相异步电动机的正反转控制三、三相异步电动机的星-三角启动控制考核要求了解：PLC的基本机构、工作原理和主要特点理解：PL

11、C的循环扫描方式，与计算机、继电器的区别掌握：PLC系统的设计方法第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路教学目的及要求本章主要介绍电力电子技术中的主要器件的工作原理、特性和应用，基本电力电子电路的构成方法、工作原理 教学内容第一节电力半导体器件-晶闸管一、晶闸管的基本结构二、晶闸管的工作原理三、 晶闸管的伏安特性四、晶闸管的主要技术参数第二节 基本电力电子电路一、 整流电路二、 逆变电路三、 直流直流变换电路四、 交流-交流变换电路考核要求了解：晶闸管的基本结构、工作原理理解：晶闸管的伏安特性、主要技术参数、选用原则掌握：常用的基本电力电子电路第十一章 传动控制系统 6学时教学目的及要求本章主

12、要介绍直流电动机单闭环调速系统的构成、工作原理与应用，交流电动机变频调速系统构成、工作原理与应用。教学内容第一节 直流电动机单闭环调速系统第二节 交流电动机变频调速系统考核要求理解：交、直流电动机调速系统构成与应用掌握：交、直流电动机调速系统工作原理四、 实验：1. 实验目的与任务使学生了解电气传动控制的一般知识，掌握各类电机、电气电子控制装置、电力电子器件等的工作原理、特点、性能及应用，了解最新电子技术及其在机械装备中的应用。通过实验使学生对掌握的知识技能与方法有深入的理解，熟练运用机电传动控制中的各种必需的仪器、仪表、工具等，训练学生的实验技能，培养学生的创造性思维，及灵活运用机电传动控制

13、方面知识的能力。2. 实验教学基本要求1）、认识各种类型电机、电器、控制器、电力电子器件。2）、学会运用常用电子电工工具和仪器的方法，学会电路接线、调试和操作的方法。3）、进一步熟悉和巩固掌握的电机、电器、控制器等的工作原理、性能、特点。4）、了解电机的机械特性。5）、熟悉PLC的功能、编程和使用方法。6）、掌握以变频调速器为主要控制器的交流调速系统的组成、工作原理和应用。3. 实验教材或指导书自编机电传动控制实验指导书，实验报告要求学生根据数据填写。4. 实验项目一览表序号实验项目内容提要实验类型学时分配主要仪器设 备实验地点备注1直流他（并）励电动机启动及额定条件运行实验掌握直流电机的工作

14、原理及接线方式；掌握直流电机启动时的要求及直流电机特性的测试原理；在正转和反转两种情况下，调节电路参数使电机在额定条件下运行。综合性实验2电机及电气技术实验装置机械材料馆3112三相异步电动机变频调速及机械特性实验通过实验了解和掌握交流异步电动机通过变频调速方法实现速度控制的原理；熟悉交流异步电动机机械特性及其测试方法；了解机械转矩和转速的测量方法。综合性实验2三相异步电动机转矩转速传感器磁粉制动器转矩转速测量仪机械材料馆3113PLC可编程序控制器实验（一）通过实验了解和掌握可编程序控制器的基本功能、特点和工作原理；了解接触器、继电器、转换开关、熔断器、行程开关等低压电器的使用方法；熟悉可编程序控制器及编程器的使用方法，掌握可编程序控制器的编程和指令系统。综合性实验2三相异步电动机蜗轮减速器可编程控制器其他辅助设备及电器机械材料馆313二选一4PLC可编程序控制器实验（二）掌握可编程控制器中各指令的使用方法，包括逻辑指令、定时指令