控制電機機制 課程教學(xué)大綱

【控制電機】【Controlmotor】一、基本信息課程代碼：【2080308】課程學(xué)分：【2】面向?qū)I(yè)：【機械設(shè)計制造及其自動化】課程性質(zhì)：【專業(yè)選修課】開課院系：機電學(xué)院機械工程系使用教材：教材【控制電機.王建民朱常青王興華編著.西安電子科技大學(xué)出版社.2021年9月第3版】參考書目【控制電機李光友等編著機械工業(yè)出版社2015年4月第2版】【電機學(xué)謝寶昌編著機械工業(yè)出版社2017年3月第一版】課程網(wǎng)站網(wǎng)址：/web/sword/portalsearch/homeSearch先修課程：【電工基礎(chǔ)】二、課程簡介本課程是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)選修課，是一門實用性和專業(yè)性較強的工程入門課。本門課程理論部分闡述直流伺服電動機、交流感應(yīng)伺服電動機、無刷永磁伺服電動機、步進電動機、測速電動機、自整角機、旋轉(zhuǎn)變壓器和超聲波電機的結(jié)構(gòu)特點、工作原理、運行特性、工程應(yīng)用等內(nèi)容。本門課程實踐部分是直流電動機閉環(huán)控制實驗、三相交流異步電動機變頻驅(qū)動調(diào)速實驗，以及基于工程軟件的電機控制理論和方法的仿真實驗。本課程的任務(wù)是學(xué)習(xí)和掌握主要控制電機的基本原理、分析方法、基本性能和使用方法；通過對控制電機基本理論和分析研究方法的學(xué)習(xí)，掌握電機內(nèi)部的基本電磁關(guān)系和各種控制電機的共性和個性，注意了解控制電機發(fā)展的最新趨勢，從而在遇到新技術(shù)、新問題時，有能力通過自學(xué)去理解和分析。三、選課建議本課程適合機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的本科生學(xué)習(xí)。四、課程與專業(yè)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)性專業(yè)畢業(yè)要求關(guān)聯(lián)LO11：理解他人的觀點，尊重他人的價值觀，能在不同場合用書面或口頭形式進行有效溝通。LO21：能根據(jù)需要確定學(xué)習(xí)目標，并通過搜集信息、分析信息、討論、實踐、質(zhì)疑、創(chuàng)造等方法來實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標。LO31：能夠應(yīng)用本專業(yè)知識進行產(chǎn)品設(shè)計及工程問題分析。LO32：能夠應(yīng)用計算機輔助繪制工程圖紙、進行產(chǎn)品三維建模或工程問題仿真分析。LO33：具備本專業(yè)工程問題的邏輯分析能力。LO34：能夠應(yīng)用軟件或硬件設(shè)計、編制程序控制機電設(shè)備。LO35：能夠綜合本專業(yè)知識，對機電產(chǎn)品進行安裝調(diào)試。LO41：遵守紀律、守信守責；具有耐挫折、抗壓力的能力。（“責任”為我校校訓(xùn)內(nèi)容之一）。LO51：同群體保持良好的合作關(guān)系，做集體中的積極成員；勇于從不同角度思考問題，勇于提出新設(shè)想。LO61：能在學(xué)習(xí)、工作中應(yīng)用信息技術(shù)解決問題。LO71：愿意服務(wù)他人、服務(wù)企業(yè)、服務(wù)社會；為人熱忱，富于愛心，懂得感恩（“感恩、回報、愛心”為我校校訓(xùn)內(nèi)容之一）LO81：具有基本的外語表達溝通能力與跨文化理解能力。五、課程目標/課程預(yù)期學(xué)習(xí)成果序號課程預(yù)期學(xué)習(xí)成果課程目標教與學(xué)方式評價方式1LO332能在控制原理、控制方法應(yīng)用、傳感器選擇、自動化產(chǎn)品功能模塊分析等方面進行合理的邏輯分析。1.直流電機的特性及應(yīng)用2.變壓器的特性及應(yīng)用3.交流電機特性及應(yīng)用4.步進電機和直線電機的特性及應(yīng)用講練結(jié)合1.期末考核2.課堂提問及作業(yè)完成情況。3.階段性測試LO341能解釋機電設(shè)備控制相關(guān)的基本知識和基本理論。1、控制電機在自動控制系統(tǒng)中的作用。2、直流電機結(jié)構(gòu)和工作原理。3、變壓器的類型及用途。4、理解變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理。5、交流電機的結(jié)構(gòu)、原理。6、步進電機和直線電機的結(jié)構(gòu)、原理。7、三相交流電動機變頻調(diào)速原理。講練結(jié)合1.期末考核2.課堂提問及作業(yè)完成情況。3.階段性測試六、課程內(nèi)容單元知識點能力要求教學(xué)難點1.直流伺服電動機結(jié)構(gòu)、原理、特性及應(yīng)用（理論3學(xué)時）直流伺服電動機在自動控制系統(tǒng)中的作用。L1直流伺服電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理、相關(guān)特性。L1特種直流伺服電動機解決自動控制系統(tǒng)中的實際問題。L1掌握直流伺服電動機的控制方式和運行特性。理解直流伺服電動機的動態(tài)特性。了解直流伺服電動機的驅(qū)動電源。了解特種直流伺服電動機的特性和應(yīng)用。了解直線直流電動機的特性和應(yīng)用。直流伺服電動機的輸出特性。直流伺服電動機的動態(tài)特性。2．交流感應(yīng)式伺服電動機結(jié)構(gòu)、原理、特性及應(yīng)用（理論2學(xué)時）交流感應(yīng)伺服電動機的結(jié)構(gòu)、理論、特性、控制方式。L1三相感應(yīng)伺服電動機及其矢量控制。L11.熟悉交流感應(yīng)伺服電動機的結(jié)構(gòu)，掌握其控制方式。2.理解兩相感應(yīng)伺服電動機的理論分析。3.熟悉兩相感應(yīng)伺服電動機的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。4.了解兩相感應(yīng)伺服電動機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和性能指標。5.了解三相感應(yīng)伺服電動機及其矢量控制。1.交流伺服電動機的感應(yīng)特性。2.矢量控制理論。3．無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點，及驅(qū)動（理論2學(xué)時）無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點。L1無刷直流電動機伺服驅(qū)動系統(tǒng)。L0.5無刷永磁伺服電動機與三相感應(yīng)伺服電動機的比較。L0.51.了解無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)，理解其工作原理。2.了解正弦波永磁同步電動機及其矢量控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)。

3.了解無刷永磁伺服電動機與三相感應(yīng)伺服電動機的比較。1.無刷直流電動機控制方式及驅(qū)動系統(tǒng)。4．反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性（理論2學(xué)時）反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性。L1步進電動機的主要性能指標。L0.5步進電動機的驅(qū)動電源。L0.51.了解反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)，掌握其工作原理。2.理解反應(yīng)式步進電動機的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。3.了解步進電動機的其他類型及主要性能指標。4.了解步進電動機的驅(qū)動電源。1.反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理。5．直流測試發(fā)電機原理及使用（理論1學(xué)時）直流測速發(fā)電機原理及功能。L0.5測速發(fā)電機的選擇及應(yīng)用實例。L0.51.了解直流測速發(fā)電機原理及功能。2.了解測速發(fā)電機的選擇方法及應(yīng)用實例。6．自整角機原理、性能及應(yīng)用（理論2學(xué)時）1.自整角機工作原理、性能指標。L0.52.力矩式自整角機性能特點。L0.53.直線自整角機性能特點。L0.54.自整角機的選擇方法及其使用場合。L0.51.了解控制式自整角機的工作原理。2.理解控制式自整角機的差動運行原理。3.了解控制式自整角機的性能指標。4.了解力矩式自整角機性能特點。5.了解直線自整角機性能特點。6.了解自整角機的選擇方法及其使用場合。1.7．旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理、特性（理論2學(xué)時）正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器、線性旋轉(zhuǎn)變壓器、磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的特性。L0.5數(shù)字式旋轉(zhuǎn)變壓器構(gòu)造及工作原理。L0.5旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差分析及主要技術(shù)指標。L0.5多極旋轉(zhuǎn)變壓器和感應(yīng)同步器。L0.51.了解正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器、線性旋轉(zhuǎn)變壓器、磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器。2.了解數(shù)字式旋轉(zhuǎn)變壓器構(gòu)造及工作原理。3.了解旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差分析及主要技術(shù)指標。4.了解多極旋轉(zhuǎn)變壓器和感應(yīng)同步器。1.旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理。8.超聲波電機運動形成機理、驅(qū)動與控制、應(yīng)用（理論2學(xué)時）環(huán)形行波型超聲波電機運動形成機理。L0.5行波型超聲波電機的驅(qū)動與控制方法。L0.5其他類型的超聲波電機。L0.5超聲波電機的應(yīng)用。L0.51.了解超聲波電機的運動形成機理。2.了解環(huán)形行波型超聲波電機運動形成機理。3.了解行波型超聲波電機的驅(qū)動與控制方法。4.了解其他類型的超聲波電機。5.了解超聲波電機的應(yīng)用。1.超聲波電機的運動形成機理。2.超聲波電機的控制方法。七、課內(nèi)實驗名稱及基本要求（選填，適用于課內(nèi)實驗）序號實驗名稱主要內(nèi)容實驗時數(shù)實驗類型備注1直流電動機PWM驅(qū)動電源通過直流脈寬調(diào)制(PWM)，為直流電動機電樞提供數(shù)值、極性可控的直流電源，實現(xiàn)對直流電動機的調(diào)速控制。2視頻演示步進電動機驅(qū)動控制方案改變步進電動機驅(qū)動方式和輸入脈沖頻率，觀察步進電機的轉(zhuǎn)速變化。2雙閉環(huán)不可逆調(diào)速控制1實驗獲取直流電動機的固有機械特性，然后借助514C實驗平臺，對直流電動機進行閉環(huán)控制現(xiàn)場演示實驗，記錄實驗數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分析并得出結(jié)論。2驗證型3雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)22驗證型4雙閉環(huán)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)22驗證型5MM440變頻器三段固定頻率控制通過該實驗掌握異步型交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)原理及特性。2驗證型6MM440變頻器三段轉(zhuǎn)速控制