机电一体化系统设计教学大纲

PAGEPAGE8《机电一体化系统设计》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称机电一体化系统设计课程编号课程性质选修课课程类别专业课开课单位机械电子教研室授课学期第7学期学分/学时2/32课内学时32理论授课28上机学时课内实践实验学时4课外学时32适用专业机械电子工程是否双语否先修课程控制工程基础后续课程无二、课程简介《机电一体化系统设计》是机械电子工程专业的专业选修课，为理论性较强的一门课程。本课程应用系统观点讲授机械系统、驱动装置、检测控制系统、接口技术及其有机结合。通过以上理论讲授及实验，培养学生领会机电一体化系统组成、阐述系统的各部件的联系，如何从系统层次选择部件，并组成合适的机电一体化系统，以达到预期的系统性能，培养学生分析、设计复杂机电系统的能力。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.（知识目标）理解机电一体化系统设计的基本概念、基本理论、基本方法，分析机电一体化系统各部分组成、原理、掌握系统分析、设计方法及控制策略；课程目标2.（能力目标）通过理论和实践环节，使学生具备研究、制定机电一体化系统方案的能力、掌握基本实验操作技能、培养分析、处理复杂问题的能力；课程目标3.（价值塑造）通过课程教学，培养学生一体化、综合性创新思维、精益求精的工匠精神，树立学生的科学发展观、激发学生求知热情和勇于探索的实践精神。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1-4：1-工程知识课程目标2课程目标3指标点2-2：2-问题分析四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元系统总体设计（学时数：6学时）1.课程主要内容机电一体化的概念，系统组成、总体设计方法，典型机电一体化装置的基本组成、机电一体化控制系统。2.重点和难点重点：机电一体化的概念，系统组成、总体设计方法。难点：典型机电一体化装置的基本组成、机电一体化控制系统。3.教学方法课堂讲授、课上讨论。1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明机电一体化的概念、理解系统组成。2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，促进学生理解总体设计方法,分析典型机电一体化装置的基本组成，培养学生的逻辑思维能力。4.学生学习预期成果描述机电一体化的概念、系统组成，理解总体设计方法、分析典型机电一体化装置的基本组成。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2。第二单元机械系统（学时数：6学时）1.课程主要内容传动机构的种类、特点、基本要求，常用精密传动机构的基本原理与设计方法。2.重点和难点重点：传动机构的种类、特点。难点：常用精密传动机构的基本原理与设计方法。3.教学方法课堂讲授、课上讨论。1.通过多媒体课件和传统教学相结合，归纳传动机构的种类、特点；2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，分析常用精密传动机构的基本原理与设计方法，培养学生的综合分析能力。4.学生学习预期成果描述传动机构的种类、特点。理解精密传动机构的基本原理与设计方法。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2。第三单元伺服驱动系统（学时数：6学时）1.课程主要内容伺服系统的组成、分类，步进电机、直流伺服电机的工作原理及控制方法。2.重点和难点重点：伺服系统的组成、分类、步进电机工作原理。难点：直流伺服电机的工作原理及控制方法。3.教学方法课堂讲授、课上讨论。1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明伺服系统的组成、分类；2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，促进学生领会直流伺服电机的工作原理及控制方法，培养学生的系统思维能力。4.学生学习预期成果描述伺服系统的组成、分类，理解步进电机、直流伺服电机的工作原理及控制方法。5.支撑课程目标课程目标2、课程目标3。第四单元检测与控制系统（学时数：6学时）1.课程主要内容检测系统的基本组成，常用传感器的原理与适用场合，信号预处理技术，控制系统数学模型及其建立方法、PID控制算法，运动控制系统的建模方法。2.重点和难点重点：检测系统的基本组成、控制系统数学模型及其建立方法。难点：PID控制算法。3.教学方法课堂讲授、课上讨论。1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明检测系统的基本组成；2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，促进学生领会控制系统的建模方法、PID控制算法。4.学生学习预期成果描述检测系统的基本组成，掌握常用传感器的原理及应用、描述运动控制系统，掌握PID控制算法。5.支撑课程目标课程目标2、课程目标3。第五单元接口技术（学时数：4学时）1.课程主要内容工业控制计算机的类型、通信方式，计算机控制接口的工作原理，温度测量系统实例。2.重点和难点重点：工业控制计算机的类型、通信方式，计算机控制接口的工作原理。难点：温度测量系统实例。3.教学方法课堂讲授、课上讨论。1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明计算机控制接口的工作原理；2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，促进学生领会温度测量系统实例。4.学生学习预期成果描述计算机控制接口工作原理，领会温度测量系统实例、描述工业控制计算机的类型、通信方式。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标3。第六单元课内实验（学时数：4学时）1.课程主要内容智能小车本体组装、智能小车寻迹控制。2.重点和难点重点：智能小车本体机械结构、智能小车寻迹原理。难点：机械结构组装、调试。3.实施方式理论+实验4.学习要求学生运用机电一体化技术，搭建智能小车本体并调试，应用寻迹控制原理，实现智能小车运动轨迹、速度控制任务。5.实验要求（1）实验属性：验证性实验（2）开出要求：必做（3）分组要求：1人1组（4）实验准备：实验前要复习相关理论知识并理解实验步骤及方法。（5）其他要求无6.学生学习预期成果学生在学完本单元课程后应具有的一定的动手操作能力，实现智能小车本体的搭建、完成智能小车运动轨迹、速度控制任务。7.支撑课程目标课程目标3（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑理论课程课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元系统总体设计课堂讲授、课上讨论课程目标1、261：1第二单元机械系统课堂讲授、课上讨论课程目标1、261：1第三单元伺服驱动系统课堂讲授、课上讨论课程目标2、361：1第四单元检测与控制系统课堂讲授、课上讨论课程目标2、361：1第五单元接口技术课堂讲授、课上讨论课程目标1、341：1合计281：1实验课程课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排第六单元课内实验讲授+现场指导课程目标34合计4五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩40%作业（百分制）50本门课程5次作业，主要考核系统总体设计、机械系统、伺服驱动系统、检测与控制系统、接口技术等相关内容。作业评分具体标准：作业正确率、书写规范性目标分值=0.5*作业平均成绩测验（百分制）40随堂测验2次：考核内容：理论教学中关键术语的理解。评价细则：表述正确率、书写规范性目标分值=0.4*测验平均成绩课堂表现（百分制）10按课堂反馈、讨论、回答问题参与度综合评价。目标分值=0.1*综合评价成绩实践成绩20%实验（百分制）100考核内容及评价细则实验报告：表达正确性、书写规范性目标分值=1*实验报告成绩期末考试40%知识40考核内容：所有教学内容考试题型：简答、分析题、设计题评价细则：采用开卷线下考试，共计100分，按试卷参考答案及评分标准评分。能力40综合应用15创新5（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元系统总体设计1-1机电一体化系统1-2总体设计1-3典型机电一体化装置作业、测验、期末考试课程目标1、2第二单元机械系统2-1传动机构2-2常用精密传动机构作业、测验、期末考试课程目标1、2第三单元伺服驱动系统3-1伺服系统3-2步进电机、直流伺服电机作业、测验、期末考试课程目标2、3第四单元检测与控制系统4-1传感检测系统4-2常用传感器4-3控制系统数学模型4-4PID控制作业、测验、期末考试课程目标2、3第五单元接口技术5-1工业控制计算机5-2计算机控制接口5-3温度测量系统作业、测验、期末考试课程目标1、3第六单元课内实验6-1智能小车本体组装6-2智能小车寻迹控制实验报告课程目标3六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材丁金华.机电一体化系统设计.清华大学出版社.2019（二）相关推荐书目1倪晓梅.机电一体化系统设计.西安电子科技大学出版社，20222