《電機DSP控制技術(shù)》教學(xué)大綱

第頁《電機DSP控制技術(shù)》教學(xué)大綱課程編號：13180429英文名稱：DSPTechnologyofMotorControl學(xué)分：2.5學(xué)時：48（其中理論32學(xué)時，實驗16學(xué)時）課程類別：專業(yè)平臺課程授課對象：電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第6學(xué)期一、課程性質(zhì)、任務(wù)和目標(biāo)DSP作為一種高速數(shù)字信號處理器，已被廣泛應(yīng)用于電機驅(qū)動控制的開發(fā)中。本課程的主要教學(xué)任務(wù)是使學(xué)生掌握DSP電機控制的基本知識、基本理論，基本計算方法、一般運行情況以及DSP系統(tǒng)的情況和實驗技能，為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學(xué)習(xí)打好必要的基礎(chǔ)。本課程擬達到的課程目標(biāo):課程目標(biāo)1：專業(yè)知識方面：通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解DSP的基本結(jié)構(gòu)，掌握DSP編程技術(shù)及電機DSP控制的基礎(chǔ)理論技術(shù)知識，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生一定的動手能力，為從事專業(yè)技術(shù)工作做好基本培養(yǎng)和鍛煉。課程目標(biāo)2：專業(yè)能力方面：熟悉DSP系統(tǒng)的設(shè)計方法，使學(xué)生達到能對一般DSP系統(tǒng)進行設(shè)計、開發(fā)的能力。課程目標(biāo)3：綜合能力方面：采用基礎(chǔ)知識精講、實例、作業(yè)、實驗鞏固、綜合訓(xùn)練等教學(xué)模式，強調(diào)動手能力培養(yǎng)，使學(xué)生能實現(xiàn)DSP電機控制系統(tǒng)的設(shè)計、應(yīng)用，主要是電機控制方面的綜合能力培養(yǎng)。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)權(quán)重對應(yīng)關(guān)系3.2在安全、環(huán)境、法律等現(xiàn)實約束條件下，能夠進行電氣工程的方案設(shè)計、設(shè)備選型和系統(tǒng)集成，能優(yōu)選方案，體現(xiàn)創(chuàng)新意識。課程目標(biāo)11M10.2了解本專業(yè)的前沿技術(shù)，并能夠就復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，具有良好的語言表達能力、寫作能力和人際交往能力。課程目標(biāo)20.5M課程目標(biāo)30.5（H—高，M—中，L—低）三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)1導(dǎo)學(xué)討論電機驅(qū)動基礎(chǔ)理論并進行分類概述。結(jié)合應(yīng)用案例，討論為什么要學(xué)電機DSP控制技術(shù)，如何學(xué)DSP控制技術(shù)，討論課程的教學(xué)形式、計劃、考核及其他有關(guān)要求。了解一般電機驅(qū)動控制基本原理及方法，理解為什么要學(xué)DSP控制技術(shù)，掌握學(xué)習(xí)DSP控制技術(shù)的途徑與方法。2集中講授12DSP編程技術(shù)基礎(chǔ)討論適用于電機驅(qū)動控制的某系列DSP芯片的結(jié)構(gòu)及性能、存儲空間及時鐘、中斷系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換器、事件管理器等與電機驅(qū)動控制直接關(guān)聯(lián)的功能單元的結(jié)構(gòu)、工作方式及相關(guān)編程技術(shù)。理解適用于電機驅(qū)動控制的某系列芯片的結(jié)構(gòu)及性能、中斷系統(tǒng)、事件管理器、DSP的A/D轉(zhuǎn)換器。熟悉與電機驅(qū)動控制直接關(guān)聯(lián)的DSP各功能單元的編程技術(shù)。8集中講授1,2,33DSP控制中的編程技術(shù)討論定點DSP的數(shù)據(jù)Q格式、帶有死區(qū)的PWM波形、數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的DSP實現(xiàn)方法、數(shù)字測速、電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制技術(shù)及矢量變換控制技術(shù)。理解數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的DSP實現(xiàn)方法、電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制技術(shù)，矢量變換控制技術(shù)。熟悉電動機控制的編程技術(shù)。8集中講授1,2,34電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計討論一般電機驅(qū)動控制系統(tǒng)硬件整體構(gòu)架，主要包括輔助電源電路、功率電路、控制電路。了解系統(tǒng)整體電路設(shè)計，熟悉功率電路設(shè)計，控制電路設(shè)計，重點掌握電流采樣電路，電壓檢測電路。2集中講授1,2,35步進電動機的DSP控制討論步進電動機的組成結(jié)構(gòu)及工作原理、步進電動機的DSP控制技術(shù)、控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。理解步進電動機的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，熟悉DSP控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及控制程序設(shè)計。4集中講授，討論1,2,36無刷直流電動機的DSP控制討論無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)和原理，基本公式、DSP控制、相序測定方法及無刷直流電動機無霍爾傳感器控制方法與實現(xiàn)。理解無刷直流電動機的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，熟悉無刷直流電動機的DSP控制、控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及控制程序設(shè)計。4集中講授，小組討論1,2,37通用伺服控制器討論通用伺服控制器基本原理，主要涉及永磁同步電動機數(shù)學(xué)模型與矢量控制原理、伺服控制器軟件設(shè)計。理解永磁同步電動機數(shù)學(xué)模型與矢量控制原理，熟悉DSP在永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實現(xiàn)。4集中講授，小組討論1,2,3合計32序號實驗項目實驗內(nèi)容與要求學(xué)時類型對應(yīng)課程目標(biāo)1CCS開發(fā)環(huán)境實驗熟悉DSP軟件集成開發(fā)環(huán)境熟悉電機驅(qū)動硬件開發(fā)平臺;2驗證2,32直流電動機的DSP控制實驗熟悉直流電機DSP控制技術(shù)4綜合1,2,33步進電動機的DSP控制實驗理解步進電機控制原理熟悉步進電機DSP控制技術(shù)4綜合1,2,34三相無刷直流電動機的DSP控制實驗理解三相無刷直流電機控制原理熟悉三相無刷直流電機DSP控制技術(shù)6綜合1,2,3合計16四、課程教學(xué)方法1.總體設(shè)計采用理論加實驗的教學(xué)模式，理論與實踐結(jié)合，將項目驅(qū)動貫穿于整個教學(xué)過程中，變抽象的知識變?yōu)樾蜗蟮膶嵨?，通過師生互動完成教學(xué)任務(wù)。采用探究式的教學(xué)模式，分析學(xué)生設(shè)計過程產(chǎn)生的錯誤，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強對所學(xué)知識的理解和掌握。課堂教學(xué)方法：講授、討論。實驗教學(xué)方法：自主練習(xí)、個別答疑、集中指導(dǎo)。課外學(xué)習(xí)方法：預(yù)習(xí)教材相關(guān)章節(jié)，課外完成作業(yè)及項目設(shè)計。2.課堂教學(xué)課堂講授：在課前預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，按知識模塊，通過案例以演示和歸納主要知識點的應(yīng)用，通過問題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和討論，不斷強化學(xué)生對知識的理解。在講授、討論中，引導(dǎo)學(xué)生掌握分析、設(shè)計和調(diào)試的基本方法，使學(xué)生體驗項目設(shè)計的過程，獲得項目設(shè)計的成就感。重點支持畢業(yè)要求指標(biāo)點：3.2，10.2。課內(nèi)討論：圍繞預(yù)習(xí)內(nèi)容、講授案例、作業(yè)問題，引導(dǎo)學(xué)生進行優(yōu)化、完善和補充。重點支持畢業(yè)要求指標(biāo)點：3.2。3.實驗教學(xué)在課外學(xué)習(xí)和作業(yè)實施的基礎(chǔ)上，通過課內(nèi)實驗，理解有關(guān)知識點，掌握電機DSP控制系統(tǒng)程序常用的分析和設(shè)計方法。重點支持畢業(yè)要求指標(biāo)點：3.2，10.2。4.課外學(xué)習(xí)課前預(yù)習(xí)：要求學(xué)生在課前按預(yù)習(xí)計劃完成自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，即自學(xué)教材相關(guān)章節(jié)。重點支持畢業(yè)要求指標(biāo)點：3.2。課后作業(yè)：要求學(xué)生按時完成課后作業(yè)。重點支持畢業(yè)要求指標(biāo)點：10.2。項目設(shè)計：要求學(xué)生以團隊合作形式按要求完成一個項目設(shè)計，要求形成設(shè)計報告，并進行控制系統(tǒng)的開發(fā)。項目實踐需要集中進行現(xiàn)場驗收，要求進行系統(tǒng)演示和口頭匯報。重點支持畢業(yè)要求指標(biāo)點：3.2，10.2。五、學(xué)業(yè)評價和課程考核1．考核方式考試（√）考查（）2．成績記載百分制（√）五級分制（）3.考核原則強化實踐——強化課內(nèi)外實驗突出平時——注重平時作業(yè)提前關(guān)聯(lián)——提前與專業(yè)學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)，提高學(xué)習(xí)的興趣注重能力——重點考察分析與設(shè)計的能力4.成績總評考核評價構(gòu)成：平時作業(yè)15%，實驗成績20%，課堂測試15%，期末考試成績50%。5.考核方案（1）平時作業(yè)考核方案平時作業(yè)占15%，主要考查學(xué)生對電機DSP控制技術(shù)理論知識的掌握程度，考查課堂表現(xiàn)。每次按A、B、C、D四等予以記載,不交記為不及格。最終折算成A（90分）、B（80分）、C（70分）、D（60分）、作業(yè)不交（0分）。總評時按該項總得分×占比15%的方式計算得到平時作業(yè)成績。表5-1平時作業(yè)的考核方案序號考察點占比%得分對應(yīng)課程目標(biāo)1DSP電機驅(qū)動控制編程理論技術(shù)基礎(chǔ)1001,2,3（2）實驗考核方案實驗成績占20%，主要考查學(xué)生對電機DSP控制技術(shù)的應(yīng)用實踐能力。每次實驗，工程代碼經(jīng)編程調(diào)試并能正確演示，根據(jù)演示情況及實驗報告決定該實驗成績。每次按A、B、C、D四等予以記載,總評時最終折算成A（90分）、B（80分）、C（70分）、D（60分）、實驗不做實驗報告不交（0分）?？傇u時按該項總得分×占比20%的方式計算得到實驗成績。表5-2實驗的考核方案序號考察點占比%得分對應(yīng)課程目標(biāo)1操作能力，實驗功能實現(xiàn)情況501,2,32實驗報告501,2,3（3）課堂測試考核方案課堂測試占15%，主要通過2次單元測評的方式考查學(xué)生對電機DSP控制技術(shù)的掌握程度。每次按百分制予以記載?？傇u時根據(jù)按該項總得分×占比15%的方式計算得到考核成績。表5-3期中考核（或2次單元測試）的考核方案序號考察點占比%得分對應(yīng)課程目標(biāo)1DSP電機驅(qū)動控制編程理論技術(shù)基礎(chǔ)1001,2,3（4）期末考試方案期末考試總成績的50%，主要考查電機DSP控制技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識、編程技術(shù)及綜合分析設(shè)計應(yīng)用能力。期末考試卷面成績不能低于50分，低于50分者，其課程總評成績?yōu)椴患案?。六、教學(xué)反饋教學(xué)反饋包括作業(yè)和實驗等評改后的反饋和期中考試（或2次單元測驗）后的反饋。教學(xué)反饋形式一般為課堂反饋和應(yīng)學(xué)生需要給予的單獨反饋。七、建議教材與參考資料建議教材：1.任志斌