《机电传动与控制》教学大纲

1、机电传动与控制教学大纲课程基本情况英文名称：Electromechanical Transmission and Control课程编号：F071730005048总 学 时：48 讲课学时：44 实践学时：4总 学 分：3课程性质：必修考核方式：考查适用对象：机械设计制造及其自动化先修课程：高等数学、大学物理、电工学参考文献：1 冯清秀等.机电传动控制M，华中科技大学出版社，2018年 1月2 程宪平.机电传动与控制M，华中科技大学出版社，2016年 1月3 胡世军等.机电传动控制M，华中科技大学出版社，2014年 8月课程简介与目标本课程是机械设计制造及其自动化专业的必修专业基础课程，涉及

2、电工学、高等数学、大学物理、机械设计等相关知识。具有诚实守信的职业素养和精益求精的工匠精神。通过本课程的学习，使学生达到如下学习目标：目标1：能基于基本原理和数学模型解释直流电动机、交流电动机、典型控制电动机、继电接触控制元件和PLC的工作原理，分析其特性和在机械领域的典型应用；能够根据机械系统的控制需求完成典型机电传动系统控制器的设计。目标2：能基于机械装备设计的需求，通过计算辅助完成机电传动系统相关设计。目标3：能有效运用机电传动系统常用的仪器和辅助设计软件，在实验过程中验证交、直流电动机的特性及典型控制逻辑，并完成控制系统的设计和实现。课程教学目标与毕业要求关系矩阵 课程目标毕业要求目标

3、1目标2目标31-4掌握机械设计原理与方法、机械制造工程原理与技术、机械系统中的传动与控制、计算机应用技术等专业知识，能够将相关知识和数学模型方法用于机械设计与制造过程中复杂机械工程问题解决方案的比较与综合。3-2 能够基于特定需求和解决方案进行设计计算，完成机械结构、制造工艺及控制系统的设计过程。5-1 了解机械专业常用现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法，并理解其局限性，能够在解决复杂机械工程问题过程中，选择和使用现代信息工具进行文献查询、获取信息。教学内容、教学方法和手段、学时分配本课程主要学习电机、电器的工作原理、特性、应用和选用方法，学习典型电动机控制系统的工作

4、原理、特点、性能及应用场所，学习使用继电接触控制技术和PLC技术实现电机控制。（一）教学内容知识单元1：机电系统组成和机电传动系统的动力学基础（支撑课程目标1）（建议2学时）教与学要求：本单元要求学生能描述机电传动与控制的系统组成、根本任务与发展历程；能识别恒转矩型负载特性、离心式通风机型负载特性、直线型负载特性、恒功率型负载特性的区别和特点；能建立一般机电传动系统的运动学方程式，并判别其工作状态；能画图分析系统的工作稳定性。教学内容：1-1机电系统组成。1-2机电传动系统的运动方程式。1-3机电传动系统的负载特性。1-4机电传动系统稳定运行的条件。重点：机电传动系统的运动方程式及其含义。机电

5、传动系统的加速、稳定运行和减速的运动规律。难点：机电传动系统的稳定平衡点的判定知识单元2：直流电机的工作原理及特性（支撑课程目标1、2、3）（建议6学时）教与学要求：本单元要求学生能归纳和论证直流电动机固有机械特性，并能比较其人为机械特性；能对比和辨别直流电动机的启动、调速和制动方法及特点、应用；能完成其启动、制动基本电路的初步设计。教学内容：2-1直流电机的基本结构和工作原理。2-2直流电动机的机械特性。2-3直流他励电动机的启动特性。2-4直流他励电动机的调速特性。2-5直流他励电动机的制动特性。重点：直流电动机的机械特性直流电机的启动、调速和制动的各种方法及其优缺点和应用场合。难点：电动

6、机的制动过程；电动机在各种运行状态下各物理量的符号的确定。知识单元3：交流电动机的工作原理及特性（支撑课程目标1、2、3）（建议11学时）教与学要求：本单元要求学生能复述三相异步电动机结构及电磁电路；能解释三相异步电动机的额定参数和能流图；能归纳和论证交流电动机固有机械特性，并能比较其人为机械特性；能对比和辨别三相异步电动机的启动、调速和制动方法及特点、应用；能完成其主回路和基本控制电路的初步设计。3-1三相异步电动机的结构和工作原理。3-2异步电动机的额定参数。3-3三相异步电动机的转矩与机械特性。3-4三相异步电动机的启动特性。3-5三相异步电动机的调速方法与特性。3-6三相异步电动机的制

7、动特性。3-7单相异步电动机。重点：异步电动机的机械特性异步电动机的铭牌数据、额定值的含义异步电动机启动、调速和制动的方法及其应用场合。难点：电动机的制动过程。知识单元4：控制电机（支撑课程目标1、2、3）（建议3学时）教与学要求：本单元要求学生能陈述步进电动机的工作原理，解释其步距角影响参数；能说明直流伺服电动机和交流伺服电动机的基本结构组成和工作特性。4-1步进电动机。4-2交、直流伺服电动机。重点：步进电机的工作原理及应用。知识单元5：继电器-接触器控制（支撑课程目标1、3）（建议8学时）教与学要求：本单元要求学生能陈述常用控制电器、保护电器、执行电器等低压电器元件的结构、原理、图形符号

8、及使用场合、工作状态等；能完成对继电器-接触器基本控制电路的分析与初步设计；能分析与初步设计典型继电器-接触器控制电路的保护电路；能分析控制电路的可行性措施及理论依据等。5-1常用控制电器。5-2继电器-接触器控制电路的组成。5-3继电器-接触器控制的基本电路。重点：三相异步电动机启动的控制电路及保护装置互锁与自锁的控制方法按行程和时间控制的控制方法。难点：时间控制 控制电路的设计知识单元6：可编程控制器原理与应用（支撑课程目标1、3）（建议12学时）教与学要求：本单元要求学生能解释可编程控制器的基本组成、工作原理、特点和用途，能根据系统要求运用可编程控制器完成简单的应用设计。6-1 PLC基

9、础知识及软件编程基础。6-2 PLC的应用及程序设计。重点：PLC的结构、编程方法及应用实例。知识单元7：直流调速系统（支撑课程目标1、2）（建议2学时）教与学要求：本单元要求学生能解释直流调速系统典型的含义；能识别转速负反馈及无静差调速系统的结构组成与特性；能描述PWM含义及应用。7-1调速系统的主要性能指标。7-2单闭环直流调速系统。重点：常用自动调速系统的调速原理、特点及适用场合。（二）学时分配教学内容学时课堂教学自主学习教与学方式、方法讲授实验上机作业阅读训练知识单元1222案例式教学、多媒体课件知识单元28622案例式教学、多媒体课件、实验教学知识单元3131126案例式教学、多媒体

10、课件、实验教学知识单元4332案例式教学、多媒体课件知识单元5884案例式教学、多媒体课件、实验教学知识单元612126案例式教学、多媒体课件、实验教学知识单元7221案例式教学、多媒体课件学时合计4844423实践教学环节实验目的：能应用机电传动与控制基础知识，完成交、直流电动机基本操作和典型控制相关实验，能正确使用专业仪器和辅助设计软件完成必要的监测和控制器设计工作；同时具有正确分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。实验内容与要求见下表：（支撑课程目标3）（建议4学时）序号实验项目名称实验目的主要内容实验学时实验类型开出要求1交、直流电机实验学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项；认

11、识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法；熟悉他励电动机和鼠笼交流电动机的接线、启动、改变电机转向与调速的方法。1. 学习实验装置中的电枢电源、励磁电源、三相交流电源、测功系统、多量程直流电压表、电流表及交、直流电动机的使用方法。2. 直流他励电动机的起动、制动、调速及改变转向3. 鼠笼交流电动机的启动、制动、调速及改变转向2验证必做2电动机控制实验1学习继电接触器元件和电动机的控制电路设计。2PLC设计软件的使用和基于PLC的电动机控制系统设计。1基于机电接触器完成交流电动机的点动、长动控制电路的设计和调试。2学习PLC辅助设计软件的使用。3采用PLC实现交流电动机的。点动

12、、长动控制电路的设计和调试。2综合必做成绩构成和评价方法（一）考核方式说明1. 考核方式包括考勤、作业、实验、结课考试。2. 采用闭卷考试，课程成绩组成：平时成绩（包括考勤、作业）和实验占30%、结课考试占70%。（二）考核权重分配 考核方式及权重内容考试作业实验备注70%30%知识单元1知识单元2知识单元3知识单元4知识单元5知识单元6知识单元7成绩评价标准1.平时成绩评价标准（1）作业成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分能基于基本原理和数学模型解释直流电动机、交流电动机、典型控制电动机、继电接触控制元件和PLC的工作原理，分析其特性和在机械领域的典型应用；能够根据机械系统的控制需求完成

13、典型机电传动系统控制器的设计。课程目标1；毕业要求指标点1-4所表述的概念充分、严谨、准确；准时上交；作业整洁、书写工整；能运用基本特性和系统运行原理解答相关机电传动控制问题；能准确分析控制需求并完成控制器的设计。90100所表述的概念较充分、正确；按时上交、作业有涂改、书写较工整；较好地运用基本特性和系统运行原理解答相关机电传动控制问题；能准确分析控制需求并完成控制器的设计。8089所表述的概念基本正确，个别有误；按时上交、作业有涂改、书写工整；运用基本特性和系统运行原理等运用不足；能较完整分析控制需求并完成相应的控制器设计。7079所表述的概念基本正确，部分有误；按时上交、作业有涂改、书写

14、一般；理论知识运用有错误；能分析核心控制需求并完成相应的控制器设计。6069所表述的概念错误较多；未准时上交、书写潦草；无法正确理解问题，解答有关键性错误；无法有效完成控制器的设计。059能基于机械装备设计的需求，通过计算辅助完成机电传动系统相关设计。课程目标2；毕业要求指标点3-2运用的原理和性质准确；准时上交；作业整洁、书写工整；解答过程完整，分析合理，计算准确。90100运用的原理和性质准确；按时上交、有涂改、书写较工整。解答过程比较完整，分析较合理，计算较准确。8089运用的原理和性质比较准确；按时上交、有涂改、书写工整。解答过程基本正确，分析基本合理，计算基本正确。7079运用的概念

15、、理论基本准确，个别有误；计算步骤不太完整，结果基本正确，按时上交、有涂改、书写潦草。6069结果不正确，运用的概念、理论不准确；未准时上交、书写潦草。059（2）实验成绩评价标准能有效运用机电传动系统常用的仪器和辅助设计软件，在实验过程中验证交、直流电动机的特性及典型控制逻辑，并完成控制系统的设计和实现。课程目标4；毕业要求指标点5-1运用的概念、理论准确；能正确使用仪器和工具软件辅助完成设计；实验方案和操作合理；数据及结论正确；准时上交、报告整洁、书写工整。90100运用的概念、理论较准确；能较正确使用仪器和工具软件辅助完成设计；实验方案和操作较合理；数据及结论较正确；准时上交、有涂改、书

16、写较工整。8089运用的概念、理论较准确；能基本正确使用仪器和工具软件辅助完成设计；实验方案和操作基本合理；数据及结论基本正确；准时上交、有涂改、书写一般。7079运用的概念、理论基本准确，个别有误；能基本正确使用仪器和工具软件辅助完成设计；实验方案和操作有错误，经指导能修正；数据及结论基本正确；准时上交、有涂改、书写潦草。6069运用的概念、理论不准确；不能正确使用仪器和工具软件辅助完成设计；未能有效完成实验；未准时上交、书写潦草。0592.期末考试评价与评分标准基本要求评价标准知识掌握情况得分能基于基本原理和数学模型解释直流电动机、交流电动机、典型控制电动机、继电接触控制元件和PLC的工作

17、原理，分析其特性和在机械领域的典型应用；能够根据机械系统的控制需求完成典型机电传动系统控制器的设计。课程目标1；毕业要求指标点1-4对所学的概念、方法和基本知识认知清晰，理解正确。90100对所学的概念、方法和基本知识较清晰，理解较正确。8089对所学的概念、方法和基本知识基本清晰，理解基本正确。7079对所学的概念、方法和基本知识认知不清晰。6069不能理解、记忆和有效运用所学基本知识。059能基于机械装备设计的需求，通过计算辅助完成机电传动系统相关设计。课程目标2；毕业要求指标点3-2能够正确运用所学概念，合理运用模型，完成计算，得出有效结论。90100能够正确运用所学概念，合理运用模型完

18、成计算，所得结论有少量错误8089能够运用所学概念，较合理运用模型，计算有少量错误，所得结论基本合理7079能够运用所学概念，模型运用基本合理，计算错误较多，所得结论基本合理6069不能有效运用所学基本知识，无法合理完成计算过程，无法获得有效结论。059课程目标达成情况分析1.评价方法定量评价方法，采用成绩分析法，数据来源为课程教学大纲中支撑课程目标的各考核环节的考核结果，数据来源主要包括考试成绩、综合训练、作业、实验报告等分析数据。课程目标达成度计算公式：某项课程目标达成度=考核方式权重某项考核方式达成度2.评价依据毕业要求课程目标教学内容课程环节及措施评估方式及权重指标点1-4（0.3）目标1知识单元1知识单元2知识单元3知识单元4知识单元5知识单元6知识单元7讲授、案例分析、多媒体课件作业：0.1试卷：0.9指标点3-2（0.3）目标2知识单元2知识单元3知识单元4知识单元7讲授、案例分析、多媒体课件作业：0.1试卷：0.9指标点5-1（0.1）目标3知识单元2知识单元3知识单元5知识单元6实验教