《机电传动与控制》课程教学大纲.docx

机电传动与控制课程教学大纲课程代码：ABJD0803课程中文名称：机电传动与控制课程英文名称:E1ectrica1TransmissionandContro1课程性质：必修课程学分数：3学分课程学时数：48学时授课对象：机械电子工程专业本课程的前导课程：控制工程基础、微机原理与应用、电工与电子技术、机械原理、机械设计、传感器与检测技术、电气控制与P1C等一、课程简介本课程是机械电子工程专业的一门专业必修课，其目的是通过本课程的学习，让学生了解电气控制系统的基本结构和一般知识，掌握电机、电器、晶闸管等的工作原理、特性、应用和选用的方法，掌握常用的开环、闭环控制系统的工作原理、特点、特性及应用场合，了解最新控制技术在机械设备中的应用，培养学生一定的系统设计能力与动手能力，为进一步的专业学习及未来从事专业工作做知识与技能的储备。二、教学基本内容和要求本课程以电气控制系统为研究对象，以继电器控制系统、可编程序控制器应用为重点，学完本课程应达到以下基本要求：1）了解电气控制系统的基本构成，掌握电气控制系统电路图绘制方法，对电气控制系统有较完整的认识。2）了解常用电气元件的基本构成、工作原理,能够在电气控制系统中正确使用。3）正确理解继电器控制系统的组成、工作原理，掌握控制系统的分析方法，能够对典型设备控制电路进行分析，能够进行简单继电器控制电路设计。4）正确理解可编程序控制器（P1C）的组成结构和工作原理，掌握P1C的基本使用方法，编程规范。5）正确理解电气控制系统的设计过程，掌握简单电气控制系统设计基本方法。6）了解直流调整系统及交流调速系统的基本组成与工作原理。第一章概述教学内容包括：机电传动的定义、目的和任务；机电传动及其控制系统的发展概况。通过课程介绍使学生了解机电传动控制的的研究范围与发展概况,对课程内容有一个宏观的了解。第二章机械传动系统的动力学基础教学内容包括：机电传动系统的运动方程式；转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算；生产机械的机械特性；机电传动系统稳定运行的条件等。使学生了解几种典型机械的机械特性；掌握机电传动系统的运动方程式，并学会用用来分析与判别机电传动系统的运行状态；掌握在多轴拖动系统中为了列出系统的运动方程式，必须将转矩等进行折算时的基本原则与方法；理解机电传运动系统稳定运行的条件，并学会进行系统稳定平衡点的分析与判别。难点：机电传动系统的运动方程式；转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算。第三章直流电机的工作原理与特性教学内容包括：直流电机的基本结构和工作原理；并励直流发电机的原理；直流电动机的机械特性；直流他励电动机的启动、调速和制动特性等。要求学生在了解直流电动机基本结构的基础上，着重掌握直流电机的基本工作原理，特别应掌握转矩方程式、电势方程式和电压平衡方程式；掌握直流电动机的机械特性，特别是人为机械特性；掌握直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及各种方法的优缺点和应用场所；掌握用机械特性的四个象限来分析直流电动机的运行状态；掌握根据他励直流电动机的铭牌技术数据，确定电动机启动等运行特性。难点：直流电机的转矩方程式、电势方程式和电压平衡方程式。第四章交流电动机的工作原理及特性教学内容包括：三相异步电动机的结构和工作原理；三相异步电动机的定子电路和转子电路；三相异步电动机的转矩和机械特性；三相异步电动机的启动、调速和制动特性；单相异步电动机的工作原理及特点；同步电机的工作原理及应用等。要求学生了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生，了解同步电动机的结构特点、工作原理、运行特征及启动方法，掌握异步电动机的工作原理、机械特性以及启动、调速和制动的各种方法、特点及应用，掌握用机械特性的四个象限来分析异步电动机的运行状态，掌握单相异步电动机的工作原理及启动方法。难点：用机械特性的四个象限来分析异步电动机的运行状态。第五章控制电机教学内容包括：交流伺服电动机、直流伺服电动机、力矩电动机、测速发电机、自整角机等。要求学生了解各种控制电机的应用场所，以便进行正确的选择与使用；掌握伺服电动机和力矩电机的基本工作原理；清楚各种控制电机的特点及适用场合。难点：伺服电动机和力矩电机的工作原理。第六章晶闸管及其基本电路教学内容包括：晶闸管的工作原理、单相可控整流电路、三相可控整流电路、无源逆变器等。要求学生了解晶闸管的特性和主要参数的含义，掌握晶闸管的基本工作原理；掌握几种单相和三相基本可控整流电路和工作原理，特别是在不同性质负载下的工作特点；熟悉无源逆变器的基本工作原理和用途。难点：单相和三相基本可控整流电路。第七章直流传动控制系统教学内容包括：机电传动控制系统的组成和分类，晶闸管电动机直流传动控制系统等。要求学生了解机电传动系统调速系统的组成，了解生产机械对调速系统所提出的调速技术指标，理解调速系统的调速性质与生产机械的负载特性合理匹配的重要性，掌握自动调速系统中各个基本环节、各种反馈环节的作用与特点，掌握各种常用的自动调速系统的调速原理、特点及适用场所。难点：直流调速系统的各个基本环节、各种反馈环节的作用与特点。第八章交流传动控制系统教学内容包括：电磁转差离合调速系统；交流调压调速系统；线绕式异步电动机调速系统；晶闸管变频调速系统等。要求学生了解电磁转差离合调速系统的原理和调速性能；了解变频调速系统的分类、脉宽调制型变频调速和交交变频调速的基本原理、调速特性及应用范围；掌握交流异步电动机调速的基本原理及主要方法;掌握交流调压调速系统和线绕式异步电动机调速系统的特性、原理及应用领域。难点：脉宽调制型变频调速和交交变频调速的基本原理、调速特性。第九章步进电动机传动控制系统教学内容包括：步进电动机的结构和工作原理；步进电动机的环形分配器；步进电动机的运行特性等。要求学生了解步进电动机的环形分配原理，掌握步进电动机的基本工作原理、运行特性和特点。难点：步进电动机的环形分配原理和工作原理。三、实验教学内容及基本要求序号实验项目课时性质类型1直流力矩电机速度伺服控制2必做综合2交流电机变频调速2必做综合3步进电机开环控制2必做验证4被控对象模型识别2选做设计研究四、教学方法与手段本课程是一门综合性的课程，为达到教学基本要求，采用板书与多媒体课件相结合的方式进行课堂教学。同时随堂布置有课外习题。五、教学学时分配章节（或内容）课时作业量备注概述1机械传动系统的动力学基础22题直流电机的工作原理与特性64题交流电动机的工作原理及特性64题控制电机42题晶闸管及其基本电路64题直流传动控制系统42题交流传动控制系统42题步进电动机传动控制系统1合计4020题六、考核方式与成绩评定标准1、本课程为考察课程，期末考核方法:本课程考核由出勤率、作业评分、期末考试(或大作业)三部分组成。2、成绩评定:出勤分占(30%)由授课教师依据上课出勤率占总课程数的比率给出成绩;作业评分占(30%),由授课教师依据学生完成作业的次数与质量给出成绩；期末考试(或大作业)占40%,课程结束，教师可进行闭卷考察，或要求学生针对某机电设备的控制要求设计电机控制方案，从而给出成绩。七、教学参考资源1、参考书目：(1)王宗才主编.机电传动与控制，电子工业出版社，2011年.(2)邓星钟主编.机电传动控制(第四版).华中科技大学出版社,2007年(3)程宪平主编.机电传动与控制(第二版).华中科技大学出版社，2011年(4)张忠夫主编机电传动与控制机械工业出版社,2010年2、与课程相关网站：