运动控制技术教学大纲

PAGEPAGE8《运动控制技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称运动控制技术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20上机学时8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《运动控制技术》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。本课程以含有快速电机运动的执行机构为基础，结合现代电力电子技术、控制理论与技术、计算机技术、传感器技术等进行全新的控制系统设计，以达到运动控制所要求的高速、高精度要求。通过以上理论讲授、上机及实验，培养学生领会运动控制系统组成、阐述组成系统的各部件的联系，从如何去选择及用好一个部件，并组成合适的系统的角度去分析各部件的特性，从系统的角度以及达到系统期望的目标出发，分析各种行之有效的控制策略与方法。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）阐明运动控制技术概念，理解伺服电机及其驱动技术、运动控制系统的设计方法，分析、选用传感器、控制器，应用行之有效的控制策略，搭建基本的运动控制系统；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、制定机电系统实验方案的能力、基本实验操作技能及编写并调试控制系统的能力；课程目标3.（价值塑造）通过课程教学，培养学生探索创新、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创新精神、培养分析问题、解决问题的能力。（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2-2：2-问题分析课程目标2指标点4-1：4-研究课程目标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绪论（学时数：2学时）1.课程主要内容运动控制中常用的术语，运动控制技术的发展历史、运动控制的定义及应用。2.重点和难点重点：运动控制中常用的术语。难点：运动控制的定义及应用。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，阐明运动控制中常用的术语、理解运动控制技术的发展历史；2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，促进学生理解运动控制的定义及应用,培养学生的逻辑思维能力。4.学生学习预期成果描述运动控制概念、历史发展，理解运动控制的定义及应用。5.支撑课程目标课程目标1。第二单元伺服电机及其驱动技术（学时数：6学时）1.课程主要内容直流、交流控制电机原理，运动控制中的传感器、控制器，伺服电机运行特性及电机的控制方法。2.重点和难点重点：直流、交流控制电机原理、运动控制中的传感器、控制器。难点：伺服电机运行特性及电机的控制方法。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，归纳直流、交流控制电机原理、理解运动控制中的传感器、控制器；2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，分析归纳伺服电机运行特性及电机的控制方法，培养学生的综合分析能力。4.学生学习预期成果描述直流、交流控制电机原理。理解运动控制中的传感器、控制器，掌握伺服电机运行特性及电机的控制方法。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2。第三单元运动控制系统的设计（学时数：8学时）1.课程主要内容运动控制系统设计方法，位置伺服系统控制技术，单轴运动系统控制技术，多轴运动协调控制技术，位置和速度传感器的选择方法及运动控制器的选择原则、PID控制器的参数整定。2.重点和难点重点：位置伺服系统控制技术，单轴运动系统控制技术。难点：多轴运动协调控制技术、PID控制器的参数整定。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，阐明运动控制系统设计方法，理解位置伺服系统控制技术，单轴运动系统控制技术，多轴运动协调控制技术；2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，促进学生领会运动控制器的选择原则、PID控制器的参数整定方法，培养学生的系统思维能力；4.学生学习预期成果描述运动控制系统设计方法，掌握传感器、控制器的选择原则、PID控制器的参数整定关键问题。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2。第四单元运动控制系统的应用（学时数：4学时）1.课程主要内容倒立摆系统控制技术，复杂机器人控制技术，基于网络的远程运动控制技术。2.重点和难点重点：倒立摆系统控制技术。难点：复杂机器人控制技术。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，阐明倒立摆系统控制技术；2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，促进学生领会复杂机器人控制技术、基于网络的远程运动控制技术特点；4.学生学习预期成果描述运动控制系统应用，掌握倒立摆系统控制技术、描述复杂机器人控制技术，基于网络的远程运动控制技术特点。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2。第五单元上机练习（学时数：8学时）1.课程主要内容PID调节控制Simulink软件仿真、典型运动控制系统实例仿真。2.重点和难点重点：PID调节控制Simulink软件仿真、典型运动控制系统实例仿真。难点：仿真系统搭建、编程与调试。3.实施方式理论+实验4.学习要求学生运用Simulink软件仿真技术，搭建仿真系统、编程并调试，完成PID调节控制、典型运动控制系统实例仿真任务。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：上机前要复习理论知识并用初步设计程序代码（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系统建模编程能力，实现PID调节控制仿真、典型运动控制系统实例仿真任务。7.支撑课程目标课程目标3第六单元课内实验（学时数：4学时）1.课程主要内容直流调速系统主电路参数测量、单闭环直流调速系统。2.重点和难点重点：直流调速系统主电路参数测量、单闭环直流调速系统。难点：系统搭建、PID控制直流调速系统的调试方法。3.实施方式理论+实验4.学习要求掌握用实验的方法测定直流调速系统主电路的参数，描述单闭环直流调速系统的原理，掌握PID调节控制方法。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：上机前要复习理论知识并初步设计实验方案、步骤（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掌握直流调速系统主电路参数测量技术，掌握单闭环直流调速系统的PID调节控制方法。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绪论课堂讲授、课上讨论课程目标121：1第二单元伺服电机及其驱动技术课堂讲授、课上讨论课程目标1、261：1第三单元运动控制系统的设计课堂讲授、课上讨论课程目标1、281：1第四单元运动控制系统的应用课堂讲授、课上讨论课程目标1、241：1合计201：1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五单元上机练习讲授+现场指导课程目标38第六单元课内实验讲授+现场指导课程目标34合计12五、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）50本门课程5次作业，主要考核运动控制基本概念、伺服电机及其驱动技术、运动控制系统的设计、运动控制系统的应用相关内容。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：运动控制理论中关键术语的理解。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30%上机（百分制）50按上机练习完成的正确率及先后顺序综合评价目标分值=0.5*综合评价成绩综合实验（百分制）50考核内容及评价细则实验报告，根据文字表达正确性、书写规范性综合评价。目标分值=0.5*上机练习总结报告成绩期末考试40%知识40考核内容：所有教学内容考试题型：简答题、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绪论1-1运动控制1-2运动控制技术的发展历史及应用作业、测验、期末考试课程目标1第二单元伺服电机及其驱动技术2-1直流控制电机原理2-2交流控制电机原理2-3伺服电机中的传感器、控制器2-4伺服电机运行特性及电机的控制方法作业、测验、期末考试课程目标1、2第三单元运动控制系统的设计3-1运动控制系统设计3-2传感器、运动控制器的选择3-3PID控制器的参数整定作业、测验、期末考试课程目标1、2第四单元运动控制系统的应用4-1倒立摆系统控制技术4-2复杂机器人控制技术4-3基于网络的远程运动控制技术作业、测验、期末考试课程目标1、2第五单元上机练习5-1PID调节控制Simulink软件仿真5-2典型运动控制系统实例仿真上机编程课程目标3第六单元课内实验6-1直流调速系统主电路参数测量6-2单闭环直流调速系统实验报告课程目标3六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材倪志莲，严春平.运动控制技术.机械工业出版社.2022（二）相关推荐书目1熊田忠.