机电伺服控制技术 教学大纲

PAGEPAGE7《机电伺服控制技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称机电伺服控制技术课程编号课程性质选修课课程类别学科专业选修课开课单位智能制造教研室授课学期第6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0适用专业智能制造专业是否双语否先修课程电工电子技术、电气控制与PLC后续课程智能监控系统设计、智能运维与健康管理二、课程简介《机电伺服控制技术》是智能制造工程专业的选修课，为综合性性较强的一门课程。本课程以电机为核心，控制为主线，将机电系统有机地结合起来，对机电系统传动力学、直流电机、交流电机、控制电机、电气控制技术、可编程控制技术、直流调速系统、交流调速系统、位置控制系统进行理论讲授和实验验证，使学生了解机电控制系统的基本概念，理解电机、电器、电路及系统的原理，掌握机电控制系统相关参数计算、控制电路及程序设计、机电系统研究分析的基本方法。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.要求掌握机电传动基础知识、机电系统逻辑控制技术及运动控制技术，理解机电控制基本原理、建立机电传动控制系统数学模型的基本方法及机电控制系统的控制方式。课程目标2.要求学生能够应用所学知识，对机电系统进行分析研究，依据工况需求寻求解决方案，具备开发设计基本机电控制系统的能力。课程目标3.需要通过课程学习和项目分析，帮助学生树立正确的职业价值观，养成良好的职业素养，培养学生的团队协作能力，使之能够独立思考、解决问题，具备解决实际问题的能力。（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课程目标21.4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-工程知识课程目标1课程目标2课程目标32.2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。2-问题分析课程目标1课程目标2课程目标36.2能够分析评价本专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。6-工程与社会四、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(1)机电系统工程概述。(2)机电控制技术及其系统。(3)典型机电控制系统。2.重点和难点(1)重点：机电控制系统的基本结构和工作原理，机电控制技术的主要内容。(2)难点：机电控制技术的主要内容。3.教学方法教学课件课堂讲授。4.学生学习预期成果(1)了解机电系统工程的内涵、基本内容及其发展。(2)掌握机电控制系统的基本组成及工作原理。(3)了解机电控制技术的主要内容。(4)了解典型的机电控制系统。(5)了解本课程的任务及目标。5.支撑课程目标课程目标1、2、3。第二单元机电传动基础（学时数：8学时）1.课程主要内容(1)机电系统传动力学。(2)直流电机。(3)交流电机。(4)控制电机。2.重点和难点(1)重点：机电系统的运动状态、负载、机械特性的分析方法及系统稳定工作的条件；直流电机、交流电机、控制电机的结构、原理和工作特性。(2)难点：机电系统的分析方法，直流电机、交流电机、控制电机的工作特性。3.教学方法课堂讲授基础知识，通过案例分析增强学生对机电系统传动力学的理解。4.学生学习预期成果(1)掌握机电系统传动力学分析方法。(2)了解直流电机、交流电机和控制电机的结构和工作原理。(3)理解直流电机、交流电机和控制电机的工作特性。5.支撑课程目标课程目标1、2。第三单元逻辑控制技术（学时数：8学时）1.课程主要内容(1)电气控制技术。(2)可编程控制技术。2.重点和难点(1)重点：电气控制电路设计规范及基本电气控制电路；PLC编程语言和基本指令及PLC基本应用。(2)难点：基本电气控制电路及PLC的基本应用。3.教学方法课堂讲授、案例分析、小组讨论，上机项目操作。4.学生学习预期成果(1)了解电气控制中常拥的电器设备。(2)掌握电气控制电路的设计规范及基本电气控制电路。(3)掌握PLC的变成语言和基本指令。(4)熟悉PLC的基本应用。5.支撑课程目标课程目标1、2、3。第四单元运动控制技术（学时数：16学时）1.课程主要内容(1)直流调速系统。(2)交流调速系统。(3)位置控制系统。2.重点和难点(1)重点：直流电机的调速方法，交流调速系统中变频器的应用，基本位置控制系统的分析与设计。(2)难点：交流调速系统中变频器的应用，基本位置控制系统的分析与设计。3.教学方法课堂分析具体案例，组织小组讨论、上机建模，分析和汇报。4.学生学习预期成果(1)掌握直流电机的调速方法。(2)了解变频器的工作原理，掌握交流调速系统中变频器的应用。(3)了解位置控制系统分类、组成及工作原理。(4)了解常见的位置监测元件。(5)掌握基本的位置控制系统的分析与设计方法。5.支撑课程目标课程目标1、2、3。工程实验交流电机变频调速基本实验（学时数：4学时）1.课程主要内容(1)分析交流电机的特点，搭建交流电机变频调速实验系统；(2)对交流电机变频调速系统进行试验，得出试验结论；(3)分析试验数据，评价调速系统性能。2.重点和难点(1)重点：交流电机变频调速实验系统的搭建、实验及数据处理。(2)难点：交流电机变频调速实验系统的搭建、实验及数据处理。3.实施方式理论+实验。4.学习要求(1)巩固所学理论知识，并通过自学补充相应知识。(2)按试验要求掌握进行试验系统搭建、信号采集和数据分析等相关操作。(3)要求学生综合运用所学知识，对交流电机变频调速方案进行评价。5.实验要求(1)实验属性：综合性实验。(2)开出要求：必做。(3)分组要求：4～5人/组。(4)实验准备：交流电机变频调速条件。(5)其他要求：实验过程中，小组内部协调分工，获得实验数据；能够对实验数据进行分析和解释，获得有效的工程结论。6.学生学习预期成果(1)巩固交流调速系统的相关理论知识。(2)培养学生分析实际工程问题的能力与工程试验能力。(3)培养学生实验数据评价机电系统调速方案的能力。(4)培养学生团队协作能力。7.支撑课程目标课程目标1、2、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绪论讲授法课程目标1、2、321：1.25第二单机电系统动力学讲授法课程目标1、281：1.25第三单元逻辑控制技术讲授法、上机课程目标1、2、381：1.25第四单元运动控制技术讲授法、上机、项目教学课程目标1、2、3101：1.25合计281：1.25课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排交流电机变频调速基本实验理论+实验课程目标1、2、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50%作业（十分制）90本门课程5次作业，主要考核学生对本课程基础知识点的掌握请款，评分细则如下：9~10：表述内容充分、严谨、准确，计算步骤完整，结果准确，所用概念、理论和公式准确；准时上交、卷面整洁，书写工整；7~8：表述内容较充分、正确，计算步骤较完整，结果准确，所用概念、理论和公式准确；准时上交、卷面有涂改，书写较工整；6：表述内容较充分、个别有误，计算步骤不完善，结果准确，所用概念、理论和公式有误；准时上交、卷面有涂改，书写潦草；<6：表述内容不充分、错误较多，计算步骤不完整，结果有误，所用概念、理论和公式有误；未准时上交、书写潦草。目标分值=9*作业平均成绩课堂表现（十分制）101.课上提问及随堂测验回答问题正确6分2.上课态度端正（无迟到早退、上课认真听讲）4分目标成绩=课堂表现成绩之和实践成绩50%实验（百分制）25考核内容及评价细则1.实验操作符合标准，实验报告完整规范。目标分值=0.25*实验平均成绩专题设计（十分制）75考核内容及评价细则1.方案设计合理62.汇报表达清楚、逻辑正确23.回答问题正确24.个人成绩按贡献度排序赋分。目标分值=7.5*汇报考核内容成绩之和（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机电控制系统的基本组成及工作原理作业课程目标1、2、3第二单机电系统动力学机电系统传动力学分析方法、电机特性作业课程目标1、2第三单元CPS建模基础电气控制系统原理图的设计及PLC的应用作业课程目标1、2、3第四单运动控制技术直流电机调速方法，交流调速系统中变频器的应用，位置控制系统的分析与设计作业，项目汇报课程目标1、2、3六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材郁建平主编：《机电控制技术》第二版，科学出版社，2021年版。（二）相关推荐书目1.任同主编：《机电控制技术基础》（第2版），西南交通大学出