機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

PAGEPAGE8《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程編號(hào)課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)課開課單位機(jī)械電子教研室授課學(xué)期第7學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)2/32課內(nèi)學(xué)時(shí)32理論授課28上機(jī)學(xué)時(shí)課內(nèi)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)4課外學(xué)時(shí)32適用專業(yè)機(jī)械電子工程是否雙語(yǔ)否先修課程控制工程基礎(chǔ)后續(xù)課程無(wú)二、課程簡(jiǎn)介《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是機(jī)械電子工程專業(yè)的專業(yè)選修課，為理論性較強(qiáng)的一門課程。本課程應(yīng)用系統(tǒng)觀點(diǎn)講授機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)控制系統(tǒng)、接口技術(shù)及其有機(jī)結(jié)合。通過(guò)以上理論講授及實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生領(lǐng)會(huì)機(jī)電一體化系統(tǒng)組成、闡述系統(tǒng)的各部件的聯(lián)系，如何從系統(tǒng)層次選擇部件，并組成合適的機(jī)電一體化系統(tǒng)，以達(dá)到預(yù)期的系統(tǒng)性能，培養(yǎng)學(xué)生分析、設(shè)計(jì)復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的能力。三、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1.（知識(shí)目標(biāo)）理解機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本概念、基本理論、基本方法，分析機(jī)電一體化系統(tǒng)各部分組成、原理、掌握系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)方法及控制策略；課程目標(biāo)2.（能力目標(biāo)）通過(guò)理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生具備研究、制定機(jī)電一體化系統(tǒng)方案的能力、掌握基本實(shí)驗(yàn)操作技能、培養(yǎng)分析、處理復(fù)雜問題的能力；課程目標(biāo)3.（價(jià)值塑造）通過(guò)課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生一體化、綜合性創(chuàng)新思維、精益求精的工匠精神，樹立學(xué)生的科學(xué)發(fā)展觀、激發(fā)學(xué)生求知熱情和勇于探索的實(shí)踐精神。（二）課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)1-4：1-工程知識(shí)課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)2-2：2-問題分析四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)（學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容機(jī)電一體化的概念，系統(tǒng)組成、總體設(shè)計(jì)方法，典型機(jī)電一體化裝置的基本組成、機(jī)電一體化控制系統(tǒng)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：機(jī)電一體化的概念，系統(tǒng)組成、總體設(shè)計(jì)方法。難點(diǎn)：典型機(jī)電一體化裝置的基本組成、機(jī)電一體化控制系統(tǒng)。3.教學(xué)方法課堂講授、課上討論。1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明機(jī)電一體化的概念、理解系統(tǒng)組成。2.通過(guò)課上討論，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生理解總體設(shè)計(jì)方法,分析典型機(jī)電一體化裝置的基本組成，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述機(jī)電一體化的概念、系統(tǒng)組成，理解總體設(shè)計(jì)方法、分析典型機(jī)電一體化裝置的基本組成。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2。第二單元機(jī)械系統(tǒng)（學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的種類、特點(diǎn)、基本要求，常用精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本原理與設(shè)計(jì)方法。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的種類、特點(diǎn)。難點(diǎn)：常用精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本原理與設(shè)計(jì)方法。3.教學(xué)方法課堂講授、課上討論。1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，歸納傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的種類、特點(diǎn)；2.通過(guò)課上討論，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，分析常用精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本原理與設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的種類、特點(diǎn)。理解精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本原理與設(shè)計(jì)方法。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2。第三單元伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容伺服系統(tǒng)的組成、分類，步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)的工作原理及控制方法。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：伺服系統(tǒng)的組成、分類、步進(jìn)電機(jī)工作原理。難點(diǎn)：直流伺服電機(jī)的工作原理及控制方法。3.教學(xué)方法課堂講授、課上討論。1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明伺服系統(tǒng)的組成、分類；2.通過(guò)課上討論，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生領(lǐng)會(huì)直流伺服電機(jī)的工作原理及控制方法，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述伺服系統(tǒng)的組成、分類，理解步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)的工作原理及控制方法。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)2、課程目標(biāo)3。第四單元檢測(cè)與控制系統(tǒng)（學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容檢測(cè)系統(tǒng)的基本組成，常用傳感器的原理與適用場(chǎng)合，信號(hào)預(yù)處理技術(shù)，控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及其建立方法、PID控制算法，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的建模方法。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：檢測(cè)系統(tǒng)的基本組成、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及其建立方法。難點(diǎn)：PID控制算法。3.教學(xué)方法課堂講授、課上討論。1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明檢測(cè)系統(tǒng)的基本組成；2.通過(guò)課上討論，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生領(lǐng)會(huì)控制系統(tǒng)的建模方法、PID控制算法。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述檢測(cè)系統(tǒng)的基本組成，掌握常用傳感器的原理及應(yīng)用、描述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，掌握PID控制算法。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)2、課程目標(biāo)3。第五單元接口技術(shù)（學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的類型、通信方式，計(jì)算機(jī)控制接口的工作原理，溫度測(cè)量系統(tǒng)實(shí)例。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的類型、通信方式，計(jì)算機(jī)控制接口的工作原理。難點(diǎn)：溫度測(cè)量系統(tǒng)實(shí)例。3.教學(xué)方法課堂講授、課上討論。1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明計(jì)算機(jī)控制接口的工作原理；2.通過(guò)課上討論，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生領(lǐng)會(huì)溫度測(cè)量系統(tǒng)實(shí)例。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述計(jì)算機(jī)控制接口工作原理，領(lǐng)會(huì)溫度測(cè)量系統(tǒng)實(shí)例、描述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的類型、通信方式。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)3。第六單元課內(nèi)實(shí)驗(yàn)（學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容智能小車本體組裝、智能小車尋跡控制。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：智能小車本體機(jī)械結(jié)構(gòu)、智能小車尋跡原理。難點(diǎn)：機(jī)械結(jié)構(gòu)組裝、調(diào)試。3.實(shí)施方式理論+實(shí)驗(yàn)4.學(xué)習(xí)要求學(xué)生運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，搭建智能小車本體并調(diào)試，應(yīng)用尋跡控制原理，實(shí)現(xiàn)智能小車運(yùn)動(dòng)軌跡、速度控制任務(wù)。5.實(shí)驗(yàn)要求（1）實(shí)驗(yàn)屬性：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)（2）開出要求：必做（3）分組要求：1人1組（4）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)前要復(fù)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)并理解實(shí)驗(yàn)步驟及方法。（5）其他要求無(wú)6.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生在學(xué)完本單元課程后應(yīng)具有的一定的動(dòng)手操作能力，實(shí)現(xiàn)智能小車本體的搭建、完成智能小車運(yùn)動(dòng)軌跡、速度控制任務(wù)。7.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)3（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐理論課程課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排課內(nèi)課外學(xué)時(shí)比例第一單元系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)課堂講授、課上討論課程目標(biāo)1、261：1第二單元機(jī)械系統(tǒng)課堂講授、課上討論課程目標(biāo)1、261：1第三單元伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)課堂講授、課上討論課程目標(biāo)2、361：1第四單元檢測(cè)與控制系統(tǒng)課堂講授、課上討論課程目標(biāo)2、361：1第五單元接口技術(shù)課堂講授、課上討論課程目標(biāo)1、341：1合計(jì)281：1實(shí)驗(yàn)課程課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排第六單元課內(nèi)實(shí)驗(yàn)講授+現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)課程目標(biāo)34合計(jì)4五、課程考核及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績(jī)構(gòu)成（百分制）課程成績(jī)構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則平時(shí)成績(jī)40%作業(yè)（百分制）50本門課程5次作業(yè)，主要考核系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、檢測(cè)與控制系統(tǒng)、接口技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容。作業(yè)評(píng)分具體標(biāo)準(zhǔn)：作業(yè)正確率、書寫規(guī)范性目標(biāo)分值=0.5*作業(yè)平均成績(jī)測(cè)驗(yàn)（百分制）40隨堂測(cè)驗(yàn)2次：考核內(nèi)容：理論教學(xué)中關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)的理解。評(píng)價(jià)細(xì)則：表述正確率、書寫規(guī)范性目標(biāo)分值=0.4*測(cè)驗(yàn)平均成績(jī)課堂表現(xiàn)（百分制）10按課堂反饋、討論、回答問題參與度綜合評(píng)價(jià)。目標(biāo)分值=0.1*綜合評(píng)價(jià)成績(jī)實(shí)踐成績(jī)20%實(shí)驗(yàn)（百分制）100考核內(nèi)容及評(píng)價(jià)細(xì)則實(shí)驗(yàn)報(bào)告：表達(dá)正確性、書寫規(guī)范性目標(biāo)分值=1*實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)期末考試40%知識(shí)40考核內(nèi)容：所有教學(xué)內(nèi)容考試題型：簡(jiǎn)答、分析題、設(shè)計(jì)題評(píng)價(jià)細(xì)則：采用開卷線下考試，共計(jì)100分，按試卷參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分。能力40綜合應(yīng)用15創(chuàng)新5（二）課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)第一單元系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1-1機(jī)電一體化系統(tǒng)1-2總體設(shè)計(jì)1-3典型機(jī)電一體化裝置作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、期末考試課程目標(biāo)1、2第二單元機(jī)械系統(tǒng)2-1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2-2常用精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、期末考試課程目標(biāo)1、2第三單元伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3-1伺服系統(tǒng)3-2步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、期末考試課程目標(biāo)2、3第四單元檢測(cè)與控制系統(tǒng)4-1傳感檢測(cè)系統(tǒng)4-2常用傳感器4-3控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型4-4PID控制作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、期末考試課程目標(biāo)2、3第五單元接口技術(shù)5-1工業(yè)控制計(jì)算機(jī)5-2計(jì)算機(jī)控制接口5-3溫度測(cè)量系統(tǒng)作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、期末考試課程目標(biāo)1、3第六單元課內(nèi)實(shí)驗(yàn)6-1智能小車本體組裝6-2智能小車尋跡控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程目標(biāo)3六、使用教材、相關(guān)推薦書目及課程資源（一）使用教材丁金華.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).清華大學(xué)出版社.2019（二）相關(guān)推薦書目1倪曉梅.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).西安電子科技大學(xué)出版社，20222