《機(jī)電傳動與控制》課程教學(xué)大綱

《機(jī)電傳動與控制》課程教學(xué)大綱課程代碼：ABJD0803課程中文名稱:機(jī)電傳動與控制課程英文名稱：ElectricalTransmissionandControl課程性質(zhì)：必修課程學(xué)分?jǐn)?shù)：3學(xué)分課程學(xué)時數(shù)：48學(xué)時授課對象：機(jī)械電子工程專業(yè)本課程的前導(dǎo)課程：控制工程基礎(chǔ)、微機(jī)原理與應(yīng)用、電工與電子技術(shù)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、傳感器與檢測技術(shù)、電氣控制與PLC等一、課程簡介本課程是機(jī)械電子工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，其目的是通過本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解電氣控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和一般知識，掌握電機(jī)、電器、晶閘管等的工作原理、特性、應(yīng)用和選用的方法，掌握常用的開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理、特點(diǎn)、特性及應(yīng)用場合，了解最新控制技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生一定的系統(tǒng)設(shè)計能力與動手能力，為進(jìn)一步的專業(yè)學(xué)習(xí)及未來從事專業(yè)工作做知識與技能的儲備。二、教學(xué)基本內(nèi)容和要求本課程以電氣控制系統(tǒng)為研究對象，以繼電器控制系統(tǒng)、可編程序控制器應(yīng)用為重點(diǎn)，學(xué)完本課程應(yīng)達(dá)到以下基本要求：1)了解電氣控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成，掌握電氣控制系統(tǒng)電路圖繪制方法，對電氣控制系統(tǒng)有較完整的認(rèn)識。2)了解常用電氣元件的基本構(gòu)成、工作原理，能夠在電氣控制系統(tǒng)中正確使用。3)正確理解繼電器控制系統(tǒng)的組成、工作原理，掌握控制系統(tǒng)的分析方法，能夠?qū)Φ湫驮O(shè)備控制電路進(jìn)行分析，能夠進(jìn)行簡單繼電器控制電路設(shè)計。4)正確理解可編程序控制器(PLC)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握PLC的基本使用方法，編程規(guī)范。5)正確理解電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，掌握簡單電氣控制系統(tǒng)設(shè)計基本方法。6)了解直流調(diào)整系統(tǒng)及交流調(diào)速系統(tǒng)的基本組成與工作原理。第一章概述教學(xué)內(nèi)容包括：機(jī)電傳動的定義、目的和任務(wù)；機(jī)電傳動及其控制系統(tǒng)的發(fā)展概況。通過課程介紹使學(xué)生了解機(jī)電傳動控制的的研究范圍與發(fā)展概況，對課程內(nèi)容有一個宏觀的了解。第二章機(jī)械傳動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容包括：機(jī)電傳動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式；轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算；生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性；機(jī)電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件等。使學(xué)生了解幾種典型機(jī)械的機(jī)械特性；掌握機(jī)電傳動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式，并學(xué)會用用來分析與判別機(jī)電傳動系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；掌握在多軸拖動系統(tǒng)中為了列出系統(tǒng)的運(yùn)動方程式，必須將轉(zhuǎn)矩等進(jìn)行折算時的基本原則與方法；理解機(jī)電傳運(yùn)動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件，并學(xué)會進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定平衡點(diǎn)的分析與判別。難點(diǎn)：機(jī)電傳動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式；轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算。第三章直流電機(jī)的工作原理與特性教學(xué)內(nèi)容包括：直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；并勵直流發(fā)電機(jī)的原理；直流電動機(jī)的機(jī)械特性；直流他勵電動機(jī)的啟動、調(diào)速和制動特性等。要求學(xué)生在了解直流電動機(jī)基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，著重掌握直流電機(jī)的基本工作原理，特別應(yīng)掌握轉(zhuǎn)矩方程式、電勢方程式和電壓平衡方程式；掌握直流電動機(jī)的機(jī)械特性，特別是人為機(jī)械特性；掌握直流電動機(jī)啟動、調(diào)速和制動的各種方法以及各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場所；掌握用機(jī)械特性的四個象限來分析直流電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；掌握根據(jù)他勵直流電動機(jī)的鉻牌技術(shù)數(shù)據(jù)，確定電動機(jī)啟動等運(yùn)行特性。難點(diǎn)：直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程式、電勢方程式和電壓平衡方程式。第四章交流電動機(jī)的工作原理及特性教學(xué)內(nèi)容包括：三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理；三相異步電動機(jī)的定子電路和轉(zhuǎn)子電路；三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性；三相異步電動機(jī)的啟動、調(diào)速和制動特性；單相異步電動機(jī)的工作原理及特點(diǎn)；同步電機(jī)的工作原理及應(yīng)用等。要求學(xué)生了解異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生，了解同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、運(yùn)行特征及啟動方法，掌握異步電動機(jī)的工作原理、機(jī)械特性以及啟動、調(diào)速和制動的各種方法、特點(diǎn)及應(yīng)用，掌握用機(jī)械特性的四個象限來分析異步電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，掌握單相異步電動機(jī)的工作原理及啟動方法。難點(diǎn)：用機(jī)械特性的四個象限來分析異步電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。第五章控制電機(jī)教學(xué)內(nèi)容包括：交流伺服電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)、力矩電動機(jī)、測速發(fā)電機(jī)、自整角機(jī)等。要求學(xué)生了解各種控制電機(jī)的應(yīng)用場所，以便進(jìn)行正確的選擇與使用；掌握伺服電動機(jī)和力矩電機(jī)的基本工作原理；清楚各種控制電機(jī)的特點(diǎn)及適用場合。難點(diǎn)：伺服電動機(jī)和力矩電機(jī)的工作原理。第六章晶閘管及其基本電路教學(xué)內(nèi)容包括：晶閘管的工作原理、單相可控整流電路、三相可控整流電路、無源逆變器等。要求學(xué)生了解晶閘管的特性和主要參數(shù)的含義，掌握晶閘管的基本工作原理；掌握幾種單相和三相基本可控整流電路和工作原理，特別是在不同性質(zhì)負(fù)載下的工作特點(diǎn)；熟悉無源逆變器的基本工作原理和用途。難點(diǎn)：單相和三相基本可控整流電路。第七章直流傳動控制系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容包括：機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的組成和分類，晶閘管-電動機(jī)直流傳動控制系統(tǒng)等。要求學(xué)生了解機(jī)電傳動系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)的組成，了解生產(chǎn)機(jī)械對調(diào)速系統(tǒng)所提出的調(diào)速技術(shù)指標(biāo)，理解調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性質(zhì)與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性合理匹配的重要性，掌握自動調(diào)速系統(tǒng)中各個基本環(huán)節(jié)、各種反饋環(huán)節(jié)的作用與特點(diǎn)，掌握各種常用的自動調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理、特點(diǎn)及適用場所。難點(diǎn)：直流調(diào)速系統(tǒng)的各個基本環(huán)節(jié)、各種反饋環(huán)節(jié)的作用與特點(diǎn)。第八章交流傳動控制系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容包括：電磁轉(zhuǎn)差離合調(diào)速系統(tǒng)；交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)；線繞式異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)等。要求學(xué)生了解電磁轉(zhuǎn)差離合調(diào)速系統(tǒng)的原理和調(diào)速性能；了解變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類、脈寬調(diào)制型變頻調(diào)速和交-交變頻調(diào)速的基本原理、調(diào)速特性及應(yīng)用范圍；掌握交流異步電動機(jī)調(diào)速的基本原理及主要方法；掌握交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)和線繞式異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特性、原理及應(yīng)用領(lǐng)域。難點(diǎn)：脈寬調(diào)制型變頻調(diào)速和交-交變頻調(diào)速的基本原理、調(diào)速特性。第九章步進(jìn)電動機(jī)傳動控制系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容包括：步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理；步進(jìn)電動機(jī)的環(huán)形分配器；步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行特性等。要求學(xué)生了解步進(jìn)電動機(jī)的環(huán)形分配原理，掌握步進(jìn)電動機(jī)的基本工作原理、運(yùn)行特性和特點(diǎn)。難點(diǎn)：步進(jìn)電動機(jī)的環(huán)形分配原理和工作原理。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及基本要求序號實(shí)驗(yàn)項目課時性質(zhì)類型1直流力矩電機(jī)速度伺服控制2必做綜合2交流電機(jī)變頻調(diào)速2必做綜合3步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制2必做驗(yàn)證4被控對象模型識別2選做設(shè)計研究四、教學(xué)方法與手段本課程是一門綜合性的課程，為達(dá)到教學(xué)基本要求，采用板書與多媒體課件相結(jié)合的方式進(jìn)行課堂教學(xué)。同時隨堂布置有課外習(xí)題。五、教學(xué)學(xué)時分配章節(jié)（或內(nèi)容）課時作業(yè)量備注概述1機(jī)械傳動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ)22題直流電機(jī)的工作原理與特性64題交流電動機(jī)的工作原理及特性64題控制電機(jī)42題晶閘管及其基本電路64題直流傳動控制系統(tǒng)42題交流傳動控制系統(tǒng)42題步進(jìn)電動機(jī)傳動控制系統(tǒng)1合計4020題六、考核方式與成績評定標(biāo)準(zhǔn)1、本課程為考察課程，期末考核方法:本課程考核由出勤率、作業(yè)評分、期末考試(或大作業(yè))三部分組成。2、成績評定:出勤分占（30%）由授課教師依據(jù)上課出勤率占總課程數(shù)的比率給出成績；作業(yè)評分占(30%),由授課教師依據(jù)學(xué)生完成作業(yè)的次數(shù)與質(zhì)量給出成績；期末考試(或大作業(yè))占40%,課程結(jié)束，教師可進(jìn)行閉卷考察，或要求學(xué)生針對某機(jī)電設(shè)備的控制要求設(shè)計電機(jī)控制方案，從而給出成績。七、教學(xué)參考資源1、參考書目：(1)王宗才主編.《機(jī)電傳動與控制》,電子工業(yè)出版社，2011年.

(2)鄧星鐘主編.《機(jī)電傳動控制(