机械电子专业《电液控制技术》课程教学大纲

PAGEPAGE12《电液控制技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称电液控制技术课程编号课程性质选修课课程类别专业选修课程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18上机学时10课内实践0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高等数学、液压传动技术、控制工程基础后续课程毕业设计二、课程简介《电液控制技术》课程是机械、液压、电气、传感及控制技术的综合运用。理论性强，学科交叉特点明显，主要讲授电液伺服与比例控制系统中的液压放大元件、动力元件及系统的工作原理、性能特点、建模方法、典型回路设计及其应用。通过本课程的学习，学生可了解电液控制技术的基本理论及其应用，学会液压伺服和比例系统分析、初步设计和应用的基本方法，培育其科学思维和精益求精的工匠精神。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（知识传授）：1.阐释液压伺服与比例控制系统的现状、前沿及发展趋势；2.阐释液压伺服与比例控制系统的基础概念、特点及组成，分析典型电液伺服阀及比例阀、比例压力控制泵、比例流量控制泵的结构、工作原理、图形符号及功能，从力学和控制学角度阐述其功能与特性之间的内部联系。3.讨论电液伺服与比例控制领域的基本建模理论及相关应用技术，举例说明电液伺服系统分析、设计和应用的基本方法；4.归纳对比电液伺服阀及比例阀的基本性能，举例说明电液伺服阀及比例阀计算选型的步骤与方法。课程目标2（能力培养）：综合运用学科交叉融合的知识正确理解电液控制技术，开展工程案例探究活动，培育学生的科学思维。2.评价科学史，紧跟前沿发展，基本理论与学科发展相融合，经典理论的讲授中扩充专业最新研究成果，树立求真创新、自主学习、终身学习的意识。3.初步培养学生在多学科背景团队中独立或合作开展工作的能力。课程目标3（价值塑造）：解析电液控制技术的智能之美，传承优秀科学家求真创新精神，深刻理解“精益求精”的工匠精神。（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：综合应用所学知识进行复杂工程问题解决方案的设计与改进。指标点2-2：能够将相关基础理论和基本原理综合应用于复杂工程问题的表述，对复杂工程问题的解决途径进行分析、对比并试图改进。1-工程知识2-问题分析课程目标2指标点2-2：能够将相关基础理论和基本原理综合应用于复杂工程问题的表述，对复杂工程问题的解决途径进行分析、对比并试图改进。1-工程知识2-问题分析课程目标3指标点1-4：综合应用所学知识进行复杂工程问题解决方案的设计与改进。1-工程知识四、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绪论（学时数：2学时）1.课程主要内容液压伺服与比例控制系统的现状、前沿及发展趋势；液压伺服与比例控制系统的概念、工作原理、分类、组成及特点。2.重点和难点【重点】液压伺服与比例控制系统的概念、工作原理及特点。【难点】伺服控制原理与反馈的内部联系。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明电液控制技术基础知识，培养学生的自然科学素养；（2）采用案例教学法举例说明液压伺服与比例控制系统的工作原理，培养学生的求真创新能力；（3）采用“思政案例+启发驱动”方式，分析讨论电液控制技术发展史中的世界大战与科学技术之间的关联，融入思政元素，培养学生不畏艰辛的科学探索精神和深厚的家国情怀。4.学生学习预期成果了解液压伺服与比例控制系统的现状、前沿及发展趋势；理解液压伺服与比例控制系统的概念，能够区别液压伺服控制系统与液压比例控制系统。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标3。第二单元液压放大元件（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）液压放大元件的结构形式及分类方法。（2）液压放大元件的静特性分析一般方法。（3）滑阀阀系数的概念及物理意义。（4）滑阀的液动力性质。2.重点和难点【重点】（1）圆柱滑阀的结构形式。（2）液压放大元件的静特性的概念及表示方法。（3）滑阀阀系数的概念及物理意义。（4）滑阀的稳态液动力性质。【难点】（1）液压放大元件的静特性分析方程。（2）滑阀阀系数的物理意义。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明液压放大元件基础知识，培养学生的自然科学素养；（2）采用专题研讨法，探究液压放大元件的静特性分析方程撰写方法，驱动逻辑思维，培养学生的求真创新能力。（3）采用实验案例教学法，理解滑阀阀系数的物理意义。4.学生学习预期成果明确液压放大元件的结构形式及分类方法，能够理解液压放大元件静特性的概念及表示方法，能够写出液压放大元件的静特性方程的原始形式。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3第三单元液压动力元件（学时数：3学时）1.课程主要内容阀控液压缸数学模型的推导方法；阀控缸系统动态特性分析的方法；液压动力元件与负载匹配的方法及应用。2.重点和难点【重点】液压动力元件与负载匹配的方法及应用。【难点】（1）液压动力元件数学模型的推导方法。（2）液压动力元件动态特性分析的方法。3.教学方法（1）通过多媒体课件和板书讲练结合，阐明液压动力元件基础理论知识；（2）采用工程案例+问题驱动教学法学习液压动力元件与负载匹配的方法及应用。4.学生学习预期成果理解阀控液压缸数学模型中的方程含义，能够正确实现液压动力元件与负载匹配。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3第四单元电液伺服阀和比例阀（学时数：5学时）1.课程主要内容电-机械转换元件结构特性及工作原理；电液伺服阀及比例方向阀的典型结构、工作原理特性及选型；比例溢流阀和比例流量阀的典型结构、工作原理特性。2.重点和难点【重点】（1）电-机械转换元件工作原理。（2）典型电液伺服阀和比例阀的结构、工作原理及特性。（3）电液伺服阀和比例阀的选型方法。【难点】典型结构电液伺服阀和比例阀的工作原理。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明电液伺服阀和比例阀基础知识，培养学生的工程素养；（2）采用“视频动画+图片道具”方式演示电液伺服阀和比例阀的工作原理，分析控制特性曲线；（3）通过工程案例专题研讨，阐明电液伺服阀和比例阀的选型方法及应用；4.学生学习预期成果能够根据电液伺服阀和比例阀的典型结构分析工作原理，读懂阀的控制特性曲线，理解阀的功能，能够合理选用电液伺服阀和比例阀满足系统的性能需求。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3第五单元电液伺服控制系统的分析与设计（学时数：2学时）1.课程主要内容电液伺服控制系统的工作原理与类型；电液伺服控制系统分析设计的基本步骤与方法。2.重点和难点【重点】电液伺服控制系统的工作原理；电液伺服控制系统分析设计的基本步骤与方法。【难点】电液伺服控制系统的性能分析3.教学方法采用“工程案例+问题驱动教学法”方式开展电液伺服控制系统的教学活动。4.学生学习预期成果能够根据给出的电液伺服控制系统原理图绘制控制原理方框图；能够按照电液伺服控制系统的基本步骤完成设计，理解基本的性能分析方法。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3第六单元电液比例控制基本回路及应用（学时数：2学时）1.课程主要内容各种比例控制基本回路的组成、功能及工作原理。2.重点和难点【重点】（1）电液比例压力、力控制基本回路；（2）电液比例速度控制基本回路；（3）电液比例方向阀节流调速的压力补偿控制回路。【难点】压力补偿原理。3.教学方法（1）通过多媒体课件和板书相结合，阐明各种比例控制基本回路的组成、功能及工作原理。（2）采用案例分析+问题驱动的教学方法，分析比例方向阀节流调速的压力补偿控制回路工作原理。4.学生学习预期成果能够阅读分析一般电液比例控制系统回路。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3上机内容一滑阀静特性曲线绘制（学时数：2学时）1.主要内容Matlab语言基础编程应用方法；基于Matlab语言绘制滑阀静特性曲线；曲线的基础编辑保存。2.重点和难点重点：（1）Matlab语言基础编程应用方法；（2）基于Matlab语言绘制滑阀静特性曲线；（3）曲线的基础编辑保存。难点：Matlab程序的编写。3实施方式课堂示范与指导。4.学习要求通过上机实践理解滑阀静特性方程。5.上机要求预先熟悉Matlab语言基础编程应用方法。6.学生学习预期成果能够独立完成基于Matlab语言的滑阀静特性曲线绘制及编辑保存。7.支撑课程目标课程目标1.课程目标2.课程目标3上机内容二动力元件传递函数（学时数：4学时）1.主要内容Matlab语言中的transfer、bode及margin函数的应用；基于Matlab语言编写动力元件传递函数并绘制伯德图；基于Simulink模型的建模方法。2.重点和难点重点：（1）基于Matlab语言编写动力元件传递函数并绘制伯德图；（2）基于Simulink模型的建模方法。难点：Matlab程序的编写。3实施方式课堂示范与指导。4.学习要求通过上机实践理解液压动力元件动态特性分析的方法。5.上机要求预先确定动力元件传递函数，自学基于Matlab语言的编程范例及Simulink的建模方法。6.学生学习预期成果基于Matlab语言编写动力元件传递函数并绘制伯德图；基于Simulink搭建动力元件传递函数模型。7.支撑课程目标课程目标1.课程目标2.课程目标3上机内容三液压伺服系统建模仿真（学时数：4学时）1.主要内容连铸机结晶器的液压伺服系统建模仿真。2.重点和难点重点：连铸机结晶器的液压伺服系统建模仿真。难点：Simulink模型的搭建。3实施方式课堂示范与指导。4.学习要求通过上机实践理解液压伺服系统建模仿真的方法。5.上机要求自学连铸机结晶器的液压伺服系统设计范例。6.学生学习预期成果能力基于Simulink完成连铸机结晶器的液压伺服系统建模仿真分析。7.支撑课程目标课程目标1.课程目标2.课程目标3实验内容一电液伺服阀性能实验（学时数：2学时）1.主要内容基于计算机辅助测试技术完成伺服阀静、动态性能实验。2.重点和难点重点：伺服阀流量控制性能实验、阶跃响应性能实验。难点：电气接线及阀门操作的协调配合。3实施方式课堂示范与指导。4.学习要求通过实验掌握伺服阀静、动态性能。5.实验要求（1）实验属性：验证性实验；（2）开出要求：必做（3）实验准备：预先熟悉实验原理及操作步骤。6.学生学习预期成果能够小组合作完成伺服阀静、动态性能实验操作，独立进行实验数据处理及必要参数计算。7.支撑课程目标课程目标1.课程目标2.课程目标3实验内容二电液比例溢流阀性能实验（学时数：2学时）1.主要内容基于计算机辅助测试技术完成电液比例溢流阀静、动态性能实验。2.重点和难点重点：电液比例溢流阀压力控制性能实验、阶跃响应性能实验。难点：电气接线及阀门操作的协调配合。3实施方式课堂示范与指导。4.学习要求通过实验掌握电液比例溢流阀静、动态性能。5.实验要求（1）实验属性：验证性实验；（2）开出要求：必做（3）实验准备：预先熟悉实验原理及操作步骤。6.学生学习预期成果能够小组合作完成电液比例溢流阀静、动态性能实验操作，独立进行实验数据处理及必要参数计算。7.支撑课程目标课程目标1.课程目标2.课程目标3（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑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电液控制技术基础讲授法、案例教学课程目标1、321:1第二单元液压放大元件讲授法、专题研讨、案例教学法课程目标1、2、341:1第三单元液压动力元件讲授法、案例教学、问题驱动课程目标1、2、331:1第四单元电液伺服阀和比例阀讲授法、案例教学、专题研讨课程目标1、2、351:1第五单元电液伺服控制系统的分析与设计案例教学、问题驱动课程目标1、2、321:1第六单元电液比例控制基本回路及应用案例教学、问题驱动、专题研讨课程目标1、2、321:1上机内容一滑阀静特性曲线绘制探究实验法课程目标1、2、321:1上机内容二动力元件传递函数探究实验法课程目标1、2、341:1上机内容三液压伺服系统建模仿真探究实验法课程目标1、2、341:1实验内容一电液伺服阀性能实验展示实验法、合作实验法课程目标1、2、321:1实验内容二电液比例溢流阀性能实验展示实验法、合作实验法课程目标1、2、321:1合计32五、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30%作业（百分制）20分别安排液压放大元件、液压动力元件、电液伺服阀、电液比例阀等章节作业各1~2次，根据提交时间和作业正确率等给出相应成绩。教师批阅此类作业至少1次，其余可根据教师提供的标准答案及评分标准采用学生互判形式或者学生助教批阅形式。目标分值=0.2*作业平均成绩平时测验（百分制）20由章节测验、知识点测验组成。取各次成绩的平均值作为此环节最终成绩。目标分值=0.2*作业平均成绩期中测验（百分制）30考核内容：液压放大元件、液压动力元件、电液伺服阀。采用线上学习通考核形式。目标分值=0.3*期中测验成绩课堂表现（百分制）30考核方式：由线上章节任务点（15%）、课堂互动（30%）、签到（5%）、学习次数（10%）和主题讨论（30%）组成。评分细则：按完成任务点的个数计分，全部完成得满分；参与投票、问卷、抢答、选人、讨论、随堂练习等课程互动活动获得相应分数，积分达到60分为满分；按出勤率计分(出勤次数/签到总数)；按章节学习次数计分，达100次为此项满分；主题讨论发表一个话题累计2.0分，回复一个话题累计2.0分，（同一话题下多次回复不重复得分），获得一个赞累计2.0分，最高分100分。目标分值=0.1*作业平均成绩实践成绩20%上机（百分制）50根据上机操作表现及上机作业给出最终成绩。目标分值=0.5*上机平均成绩实验（百分制）50根据实验操作表现及实验报告给出最终成绩。目标分值=0.5*实验平均成绩期末考试50%知识40考核内容：伺服内容60%，比例内容40%考试题型：客观题型≤40%，主观题型≥60%能力30综合应用20创新10（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电液控制技术基础1-1液压伺服与比例控制系统的概念、工作原理；1-2液压伺服与比例控制系统的分类、组成及特点课堂表现、测验、期末考试课程目标1、3第二单元液压放大元件2-1液压放大元件的结构形式及分类方法。2-2液压放大元件的静特性分析一般方法。2-3滑阀阀系数的概念及物理意义。2-4滑阀的稳态液动力性质。课堂表现、课后作业、测验、期末考试、上机作业课程目标1、2、3第三单元液压