《机电传动控制》教学大纲（本科）

《机电传动控制》教学大纲课程英文名McchatronicsDriveandControl课程代码01M0072学分3总学时48理论学时40实验/实践学时8课程类别专业课课程性质必修先修课程电路与模拟电子技术、自动控制理论适用专业机械电子工程专业、机械制造及自动化专业开课学院机电工程学院执笔人审定人制定时间2020年11月注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课：课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标(-)课程地位《机电传动控制》是机械电子工程专业的专业必修课，它包含了机械电子专业所需的电机及驱动控制相关的综合知识，是包含了电机、控制、机械、检测的一个不可分割的整体。本课程的核心，首先是掌握机电传动控制相关的知识，如机电传动系统的动力学基础、电机、控制等的基本原理和概念；其次，掌握运动学方程、直流电机和交流电机特性，分析机电系统运行过渡过程及影响因素，根据需求设计继电器-接触器控制系统、现代电力电子技术的调速系统；最后，能够根据机械、电子和控制等方案构建实验系统，安全地开展实验，正确地采集实验数据。(-)课程目标1.了解机电传动系统的发展历史、加深对该领域的国情认识，增强学生的学习紧迫感、民族自尊心和责任感；理解负载特性、直流电机机构与运行原理；掌握直流电机固有机械特性、启动与制动特性、调速特性和方法；理解三相交流异步电机机构与运行原理，掌握三相异步电机固有机械特性、启动与制动特性、调速特性和方法；掌握单项异步电机的工作原理、固有机械特性、启动制动方法；在电动机制动过程中，电动机表现出发电机特性，本质在于电源和反电动势这两种矛盾在事物中到底哪一方处于统治地位。理解常见元器件的工作原理，记忆常见元器件电气符号。理解直流电机的等效环节、转速闭环负反馈系统的误差概念、PID控制原理，掌握减小转速误差的方法，同时满足生产对■调速比和静差度的要求，掌握其他形式的转速控制方法。掌握PWM和H桥电路工作原理。(毕'也要求指标点L4能够将机械、电子和控制等相关知识和数学模型方法用于机械电子领域的专业工程问题解决方案的比较与综合/H）.运用机电传动系统运动学方程分析计算系统运行状态。判定机电传动系统是否处于稳定运行状态。改变电路参数或改变负载时，根据直/交流电机/负载特性，应用机械特性图分析机械过渡过程。根据铭牌参数计算相应的机电参数，计算电机固有特性、人为特性，绘制机械特性图。掌握继电器-接触器直/交流电机常见控制电路，应用基本原则设计三相异步电动机启动和制动等典型接触器-继电器控制电路等。分析直流电机转速控制系统误差，理解并计算电机调速系统中的调速比D和静差度S,计算比例放大控制器的K值，根据要求设计不同控制器的电机转速控制系统。（毕业要求指标点2.4能运用机、电、液、控等基本原理，借助文献研究，分析机电系统运行过程的影响因素，获得有效结论/H）.理解常见元器件的工作原理，熟悉常见元器件电气符号。掌握继电器-接触器常见电路，应用基本原则设计三相异步电动机启动和制动等典型接触器-继电器控制电路。分析转速控制系统，建立等效模型，设计电机转速控制系统。能够根据要求设计所需的电机转速控制系统。（指标点3.3能够进行机电产品和机电控制系统设计，在设计中体现创新意识/M）.掌握用实验方法测得直流发电机的机械特性；用直接负载法测取直流电动机、三相异步电机、电容式异步电动机的工作特性和参数；（毕业要求指标点4.3能够根据机械、电子和控制等方案构建实验系统，安全地开展实验，正确地采集实验数据/H）二、课程目标达成的途径与方法课程目标达成以课堂教学为主，实验教学为辅，通过考试来检验目标达成结果。.课堂教学主要讲解机电传动控制系统运动学方程、负载特性、稳定运行条件、交直流电机原理及机械特性、启动制动和调速、接触器-控制器常见电路、直流闭环控制的概念及具体的应用。通过实例的讲解，使同学们更好地熟悉或掌握机电传动控制系统的选型分析方法，提高学生对机电传动控制系统的学习兴趣。课堂教学引入互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学，提高教学效果。.实验教学主要通过给定题目，讲授实验目的和注意事项，学生调试设备并运行电机,培养学生熟练运用所学知识的能力、收集和提炼信息的能力、数据处理的能力以及解决实际问题的能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系

课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求指标点1.4毕业要求指标点2.4毕业要求指标点3.3毕业要求指标点4.3课程目标1H课程目标2H课程目标3M课程目标3H注：1.支撑强度分别填写H、M或L(其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低)；.毕业要求须根据课程所在专'也培养方案进行描述。四、课程主要内容与基本要求基本要求：LI-理解，L2-掌握，L3-熟练掌握

知识点主要内容基本要求第一章概述①机电传动的目的和任务L1②机电传动及其控制系统的发展概况和历史L1③课程的内容安排L1第二章机电传动系统的动力学基础①机电传动系统的运动方程式L3②转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算L3③生产机械的负载特性L2④机电传动系统稳定运行的条件L3⑤机电传动系统过渡过程L2第三章直流电机的工作原理及特性①直流电机的基本结构和工作原理L1②直流电动机的机械特性L3③直流他励电动机的启动特性L3④直流他励电动机的调速特性L3⑤直流他励电动机的制动特性L3第四章交流电动机的工作原理及特性①三相异步电动机的结构和工作原理L1②三相异步电动机的定子电路和转子电路L1③三相异步电动机的转矩与机械特性L3④三相异步电动机的调速特性L3⑤三相异步电动机的制动特性L3@单相异步电动机、同步电动机L2第六章继电器一接触器控制系统①常用控制电器与执行元件L1②继电器一接触器控制的常用基本线路(1)L3③继电器一接触器控制的常用基本线路(2)L3第九章直流调速系统①测速电机转速负反馈单闭环直流调速系统L3②其他传感器反馈的单闭环调速系统L2③双闭环电流和转速负反馈L3④直流脉宽调制调速系统L3五、课程学时安排

章节号教学内容学时分配学生任务对应课程目标第一章1』、机电传动的目的和任务1.2、机电传动及其控制系统的发展概况和历史21第二章机电传动系统的运动方程式转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算22.2、2.3、2.7、2.8课前自学基本的机电传动系统运动学方程定义1/2生产机械的负载特性机电传动系统稳定运行的条件机电传动系统过渡过程22.10、2.11课前自学负载特性和机电系统稳定运行的定义1/2第三章直流电机的基本结构和工作原理直流发电机23.5课前自学直流电机的机构和原理13.3、直流电动机的机械特性23.6、3.8课前自学直流电机的机械特性1/2直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的调速特性23.11、3.15课前自学直流电机的启动和调速特性1/23.6、直流他励电动机的制动特性23.20、3.21课前自学直流电机的制动特性1/2第四章4.1、三相异步电动机的结构和工作原理2课前自学异步电机的机构和原理I4.2、三相异步电动机的定子电路和转子电路24.1课前自学交流电机的等效电路1/24.3、三相异步电动机的转矩与机械特性24.3课前自学交流电机的机械特性1/2三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的制动特性24.6、4.11、4.14、4.19课前自学交流电机调速和制动特性1、2单相异步电动机同步电动机24.23、4.25课前自学单相异步电机、同步电机原理1第六章6』、常用控制电器与执行元件2课前自学常用电器原理及符号1/36.2、继电器一接触器控制的常用基本线路(1)26.15课前自学常用基本线路1/2/3继电器一接触器控制的常用基本线路(2)继电器一接触器控制线路设计简介26.16>6.18课前自学常用基本线路1/2/3第九章9.1、调速系统主要性能指标29.2、9.5课前自学调速系统的DS指标1/3转速负反馈调速系统29.6课前自学转速负反馈系统1/2/3921.2、其他反馈调速系统922、双闭环电流调速系统29.10、9.11、9.13、9.15课前自学其它传感器的反馈系统和双闭环反馈系统1/2/39.3、直流脉宽调制调速系统29.2()、9.23课前自学PWM和H桥工作原理1/2/3实验直流电动机2了解直流电动机的结构、熟悉其运行特性，完成实验报告4直流发电机2了解直流发电机的结构、熟悉其运行特性，完成实验报告4三相异步电动机2了解三相异步电动机的结构、熟悉其工作原理，完成实验报告4单相异步电动机2了解单相异步电动机的结构、熟悉其工作原埋，完成实验报告4六、实践环节及基本要求序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性质实验类别对应课程目标1直流电动机2直流电机启动调速和制动了解直流电动机的结构、熟悉其运行特性验证必做42直流发电机2直流发电机工作原理了解直流发电机的结构、熟悉其运行特性验证必做43三相异步电动机2三相电机启动调速和制动了解三相异步电动机的结构、熟悉其工作原理验证必做4

注：L实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等：2.实验类别指必做、选做等。4单相异步电动机2单相电机启动调速和制动了解单相异步电动机的结构、熟悉其工作原理验证必做4共计8个实验学时七、考核方式、成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核含到课率、课堂讨论发言、平时作业等点名记录讨论发言记录作业批改成绩10%实验考核操作及实验报告操作成绩报告批改成绩20%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八、课程目标达成度评价方法课程目标教学环节成绩评定课程目标1讲授作业Aio期末考试Bio目标达成度1=0.1XA,/Ak)+O.7XB,/Bio课程目标2讲授作业a20期末考试b20目标达成度2=0.1XA2/A20+0.7XB2/B2O课程目标4实验一，实验二，实验三，实验四实验报告成绩C』）目标达成度4=0.2XC4/C40注：上述A、。、Cxo分别是作业、期末考试和实验成绩中对应于课程目标x的题目或是实验中总分:Ax、B、、Cx分别是作业、期末考试和实验成绩中时应于课程目标x的题目或是实验中学生的得分。九、推荐教材与主要参考书推荐教材:

.《机电传动控制》，冯清秀、邓星钟，华中科技大学出版社，2012第5版主要参考书：1《.电机与电器》，沈裕康，北京理工大学出版社，2000.《机与拖动基础》，李发海，清华大学出版社，2005.《机电传动控制》，周宏甫，化学工业出版社，2006附件一、作业评分标准表考核内容A(90-100)B(80-89)C(70-79)D(60-69)E(<60)知识及概念学知识及概念学知识及概念学知以及概念学知识及概念学没有掌握知识握程度（权重握全面，运用握较全面，能握较全面，能握程度一般，及概念，不会30%)得当正确运用够运用，但没有考虑约束条件并不能正确运用运用公式解题过程的正解题过程正解题过程较正解题过程较基解题过程中存解题过程错误确性、完整性确、完整，逻确、完整，逻本正确、完整，在错误，答案且不完整，答(权重70%)辑性强，答案正确率超过90%,书写清晰辑性较强，答案正确率超过80%,书写清师答案正确率超过70%正确率超过60%案正确率低于60%二、实验考核标准表考核内容A(90-100)B(80-89)C(70-79)D(60-69)E(<60)现场操作流程试验操作流程试验操作流程试验操作流程试验操作流程试验操作流程熟练性（权重正确、熟练程基本正确、熟基本正确、会正确性失误较错误，不熟练，40%)度高练程度较高有小失误，熟练程度尚可多，不够熟练实验原理和目的不清试验结果正确试验结果正试验结果较合试验结果较合试验结果合试验结果不合性和试验报告确，完整，数理、完整，数理、完整性欠理、完整性欠理，存在明显规范性（权重据分析合理，据分析较合缺，数据分析缺，数据分析错误，数据分60%)试验报告书写规范、内容清晰理，试验报告书写较规范、内容较清晰不够合理，试验报告书写较清晰不合理，试验报告书写不够规范、清晰析错误，试验报告书写不规范、不清晰三、课程试卷设计方案

序号课程目标考察点占比备注期末期末1能够将机械、电子和控制等相关知识和数学模型方法用于机械电子领域的专业工程问题解决方案的比较与综合了解机电传动系统的发展历史、负载特性；理解直流电机机构与运行原理；掌握直流电机固有机械特性、启动与制动特性、调速特性和方法；理解三相交流异步电机机构与运行原理，掌握三相异步电机固有机械特性、启动与制动特性、调速特性和方法；掌握单项异步电机的工作原理、固有机械特性、启动制动方法；理解常见元器件的工作原理，记忆常见元器件电气符号。理解直流电机的等效环节、转速闭环负反馈系统的误差概念、PID控制原理，掌握减小转速误差的方法，同时满足生产对调速比和静差度的要求，掌握其他形式的转速控制方法。掌握PWM和H桥电路工作原理。40%题型：填空题、选择题、判断题、简答题难度分为：容易、中等两个等次，其比例构成近似为60:402能运用机、电、液、控等基本原理，借助文献研究，分析机电系统运行过程的影响因素，获得有效结论运用机电传动系统运动学方程分析计算系统运行状