《电机控制技术》课程教学大纲（机器人工程专业）

《电机控制技术》课程教学大纲一、课程简介课程中文名电机控制技术课程英文名ControlTechniqueofElectricalMachines双语授课□是eq\o\ac(□,√)否课程代码24112097课程学分3.5总学时数56（含劳动教育1学时）课程类别□通识教育课程□公共基础课程eq\o\ac(□,√)专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质eq\o\ac(□,√)必修□选修□其他课程形态□线上eq\o\ac(□,√)线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式eq\o\ac(□,√)闭卷□开卷□课程论文□课程作品□汇报展示□报告eq\o\ac(□,√)课堂表现□阶段性测试eq\o\ac(□,√)平时作业□其他（可多选）开课学院机器人工程学院开课系(教研室)机器人工程面向专业机器人工程开课学期第4学期先修课程高等数学、大学物理、电路分析、电子技术基础后续课程可编程控制器原理及应用选用教材汤天浩，谢卫.电机与拖动基础（第3版）[M].北京:机械工业出版社,2017.参考书目张小江，顾绳谷.电机及拖动基础（第5版）[M].北京:机械工业出版社,2021.课程资源无课程简介《电机控制技术》是机器人工程专业的一门专业核心课程，此课程是依托专业教育开展劳动教育的课程，主要介绍直流电机、变压器、三相异步电动机、同步电机的工作原理和工作特性。通过本课程的学习，使学生掌握常用电机的基本结构、工作原理、内部电磁关系、运行特性、起动、制动和调速方法，以及分析计算和实验操作的基本方法和基本技能。通过电机的基本特性学习，掌握机器人运动的控制方法，为后续机器人专业课程的学习奠定基础。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1了解我国电机技术的发展现状；掌握电机拖动系统的构成，理解直流电机、交流电机和变压器的结构、工作原理和运行特性；培养分析电机运行特性的能力，具备分析电机运行故障的能力。课程目标2掌握电机的启动、制动及调速控制方法，掌握机电设备基本控制电路的设计安装方法，能根据生产设备的需求，设计简单的控制电路。课程目标3具有严谨认真、实事求是、积极进取、勇于创新的学习态度与科学精神；形成良好的学习习惯，树立终身学习的意识，学会前后对比、理论联系实践等高效学习电机控制技术学习的方法。表2课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求1：问题分析【L】1.3掌握机器人工程专业知识，具备解决复杂机器人工程问题的能力。课程目标1毕业要求3：设计/开发解决方案【M】3.1能够分析复杂工程问题，设计解决方案，并体现出创新意识。课程目标2毕业要求12：终身学习【L】12.1能够认识到终身学习的重要性，具备自主学习和终身学习的意识。课程目标3三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容学习任务课程目标学习重点难点教学方法学时1电机的基本工作原理1.电力传动系统的发展；1.预习：预习整章教材，课件2.拓展阅读：电机发展史、学科前言文献3.主题讨论：电机工作的核心原理、电磁感应原理、铁磁材料的磁化特性4.课程总结：电机的基本原理和分类、磁路中的关键物理量、电路和磁路的对比5.课后作业：教材对应章节的作业课程目标1、3重点：机电能量转换原理自主学习法：主要针对第1和2节内容；讲授法：主要针对第3和4节，引导学生学习理论知识；专题探讨法：培养学生主动思考问题的能力；练习法：针对全部章节习题2(含劳动教育0.4学时)2.我国电机相关技术的发展现状课程目标1、33.机电传动系统稳定运行的条件。课程目标1、34.机电能量转换原理课程目标1、32直流电机的工作原理1.直流电机的基本原理和结构1.预习：预习整章教材、课件2.主题讨论：换向器在发电机和电动机中的作用；电刷在几何中性线和不在几何中性线的区别；感应电动势和电磁转矩的关系；3.课程总结：直流电机的基本工作原理和结构、电枢绕组和磁场；电枢绕组的感应电动势和电磁转矩、直流电机的基本方程和工作特性4.课后作业：教材对应章节的作业课程目标1、3重点：直流电机的工作原理直流电机的磁场直流电机空载和负载磁场直流电动机和发电机的基本方程和工作特性难点：直流电动机和发电机工作原理的异同点电刷和换向器的作用电流电机空载和负载磁场的特点直流发电机的自励过程讲授法：针对第1-4节专题探讨法：正对第5节练习法：针对全章练习题8(含劳动教育0.2学时)2.直流电机的电枢绕组和磁场课程目标1、33.直流电机的空载特性和负载特性课程目标1、34.电枢绕组的感应电动势和电磁转矩课程目标1、35.直流电机的基本方程和工作特性课程目标1、33直流电机的拖动基础1.生成机械的负载转矩特性1.预习：预习整章教材、课件2.主题讨论：电机拖动稳定运行的条件3.课程总结：他励直流电动机的固有机械特性、人为机械特性、调速、起动和制动4.课后作业：教材对应章节的作业课程目标2、3重点：生产机械的负载专业特性及电动机的机械特性直流电动机的起动、调速和制动方法及特点难点：直流电动机稳定运行的条件直流电动机反接制动和反馈制动的工作原理和过程1.讲授法：针对第1节和3-6节2.专题探讨法：正对第2节3.练习法：针对全章练习题82.电机拖动系统稳定运行的条件课程目标2、33.直流电动机的机械特性课程目标2、34.直流电动机的起动课程目标2、35.直流电动机的调速课程目标2、36.直流电动机的制动课程目标2、34变压器1.变压器的基本原理和结构1.预习：预习整章教材、课件2.主题讨论：变压器的运行方式3.课程总结：变压器的基本原理、运行方式、等效电路、参数测定、运行特性等4.课后作业：教材对应章节的作业课程目标1、3重点：变压器的空载和负载运行特性变压器等效电路的归算变压器的空载和短路试验三相变压器的连接组和并联运行难点：变压器等效电路的归算过程变压器空载和负载运行的平衡方程变压器空载和短路参数的计算三相变压器的连接组自主学习法：主要针对第1内容；讲授法：主要针对第2-6节，引导学生学习理论知识；专题探讨法：主要针对第7节练习法：针对全部章节习题8(含劳动教育0.2学时)2.变压器的运行方式课程目标1、33.变压器的等效电路课程目标1、34.变压器的参数测定课程目标1、35.变压器的运行特性课程目标1、36.三相变压器课程目标1、37.其他用途的变压器课程目标1、35.三相异步电动机的工作原理1.旋转磁场的形成和特点1.预习：预习整章教材、课件2.主题讨论：异步电机的工作特性3.课程总结：旋转磁场的形成特点、等效电路、电磁关系、功率和转矩4.课后作业：教材对应章节的作业课程目标1、3重点：旋转磁场的形成异步电动机的等效电路与相量图异步电动的工作特性难点：旋转磁场的形成原理异步电动机的电压方程和等效电路自主学习法：主要针对第1内容；讲授法：主要针对第3和4节，引导学生学习理论知识；专题探讨法：针对第5节内容；练习法：针对全部章节习题8(含劳动教育0.2学时)2.三相异步电动机的结构和运行方式课程目标1、33.三相异步电动机的电磁关系课程目标1、34.异步电动机的功率和转矩课程目标1、35.异步电动机的工作特性课程目标1、36三相异步电动机的拖动基础1.三相异步电动机的机械特性1.预习：预习整章教材、课件2.主题讨论：三相异步电动机的机械特性3.课程总结：三相异步电动机的人为机械特性、固有机械特性、起动、调速和制动4.课后作业：教材对应章节的作业课程目标2、3重点：三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性三相异步电动机的起动、调速和制动方法难点：固有机械特性的关键位置点星-三角起动特点调速方法及特点讲授法：主要针对第3和4节，引导学生学习理论知识；专题探讨法：针对第1节内容；练习法：针对全部章节习题82.三相异步电动机的起动课程目标2、33.三相异步电动机的调速课程目标2、34.三相异步电动机的制动课程目标2、37.同步电机的工作原理1.同步电机的结构和运行方式1.预习：预习整章教材、课件2.主题讨论：同步电机的电力拖动方法3.课程总结：同步电机的结构和运行方式、相量图、电压方程、功率方程、功角特性等4.课后作业：教材对应章节的作业课程目标2、3重点：同步电机的运行方程，放电机和电动机运行方式同步电机的电压方程、功率方程难点：同步电机的功率因数调节方法同步电机的起动和调速方法讲授法：主要针对第1-4节，引导学生学习理论知识；专题探讨法：针对第5节内容；练习法：针对全部章节习题82.同步电动机的电压方程和相量图课程目标2、33.同步电机的功率方程和功角特性课程目标2、34.同步电动机的功率因数调节课程目标2、35.同步电机的电力拖动课程目标2、38.特种电机1.单相异步电动机1.预习：预习整章教材、课件2.课程总结：各种特殊电机的基本结构、运行原理、机械特性和拖动方法3.课后作业：教材对应章节的作业课程目标2、3重点：各种异步电动机的结构、工作原理和拖动方法难点：各种电动机的工作原理讲授法：主要针对第1-6节，引导学生学习理论知识；练习法：针对全部章节习题62.异步伺服电动机课程目标2、33.磁阻式同步电动机课程目标2、34.磁滞式同步电动机课程目标2、35.步进电动机课程目标2、36.直线电动机课程目标2、3四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标11.电机技术发展状况及基本理论掌握情况147%平时作业课堂表现闭卷考试素质考核2.直流电机、交流电机、变压器的基本结构的掌握情况2-83.直流电机、交流电机、变压器等电机工作原理和运行特性的掌握情况2-84.电机运行特性的分析能力2-85.电机运行故障的分析能力2-8课程目标21.电机启动、制动、调速方法的掌握情况1-847%平时作业课堂表现闭卷考试素质考核2.设计电机控制电路的能力1-8课程目标31.是否具有严谨认真、实事求是、积极进取、勇于创新的学习态度与科学精神1-86%课堂表现素质考核2.学习习惯，是否有终身学习的意识1-83.是否掌握前后对比、理论联系实践等高效学习工程化学的方法，自主学习能力水平1-8表5课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比课堂表现成绩比例12%平时作业成绩比例12%素质考核成绩比例6%期末成绩比例70%课程目标130%60%20%50%47%课程目标240%40%40%50%47%课程目标330%40%6%（二）成绩评定1.平时成绩评定（30%）（1）课堂表现（40分）：通过学生的考勤情况和在课堂上的表现情况、发言与提问情况，来评价学生相关的能力。（目标1：30%；目标2：40%；目标3：30%）（2）平时作业（40分）：围绕课程的学习目标进行作业的设计，根据学生作业完成情况来评价学生对所学知识的掌握情况；（目标1：60%；目标2：40%）（3）素质考核（20分）：主要考核学生是否具有严谨的学习态度、创新学习方法及终身学习的意识。（目标1：20%；目标2:40%；目标3:40%）2.期末成绩评定（70%）考核方式为闭卷考试，卷面总分100分。要求学生掌握基本概念、基本原理以及运用具体方法解决相关问题。课程考核主要考察学生对基本概念、基本原理和具体方法的理解与运用等。（目标1：50%；目标2：50%）3.总成绩评定总成绩由平时考核成绩和期末考核成绩构成，总成绩（100%）=平时成绩（30%）+期末成绩（70%）（三）评分标准表6评分标准（非试卷考核项目）考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)课堂表现上课全勤，专心听讲、不玩手机与讲话，积极互动、发言与提问。有迟到或请假，专心听讲、不玩手机与讲话，能互动与发言。有迟到或请假，能听讲、不常玩手机与讲话，有互动与发言。迟到或请假较多，能听讲、不常玩手机与讲话，无互动与发言。缺勤超三分之一，不听讲、爱玩手机与讲话，无互动与发言。平时作业字迹清晰、书写认真，计算准确、要点全面、内容正确。字迹清晰、书写认真，计算准确、要点较全面而缺一要点，或内容较正确错一小点。字迹清晰、书写认真，计算准确、要点较全面而缺二要点，或内容较正确错二小点。字迹清晰、书写认真，计算准确、要点较全面而缺三要点，或内容较正确错三