機械電子專業(yè)《電液控制技術(shù)》課程教學(xué)大綱

PAGEPAGE12《電液控制技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱電液控制技術(shù)課程編號課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)選修課程開課單位機械電子教研室授課學(xué)期第7學(xué)期學(xué)分/學(xué)時2/32課內(nèi)學(xué)時32理論授課18上機學(xué)時10課內(nèi)實踐0實驗學(xué)時4課外學(xué)時32適用專業(yè)機械電子工程是否雙語否先修課程高等數(shù)學(xué)、液壓傳動技術(shù)、控制工程基礎(chǔ)后續(xù)課程畢業(yè)設(shè)計二、課程簡介《電液控制技術(shù)》課程是機械、液壓、電氣、傳感及控制技術(shù)的綜合運用。理論性強，學(xué)科交叉特點明顯，主要講授電液伺服與比例控制系統(tǒng)中的液壓放大元件、動力元件及系統(tǒng)的工作原理、性能特點、建模方法、典型回路設(shè)計及其應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可了解電液控制技術(shù)的基本理論及其應(yīng)用，學(xué)會液壓伺服和比例系統(tǒng)分析、初步設(shè)計和應(yīng)用的基本方法，培育其科學(xué)思維和精益求精的工匠精神。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到以下目標：課程目標1（知識傳授）：1.闡釋液壓伺服與比例控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀、前沿及發(fā)展趨勢；2.闡釋液壓伺服與比例控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)概念、特點及組成，分析典型電液伺服閥及比例閥、比例壓力控制泵、比例流量控制泵的結(jié)構(gòu)、工作原理、圖形符號及功能，從力學(xué)和控制學(xué)角度闡述其功能與特性之間的內(nèi)部聯(lián)系。3.討論電液伺服與比例控制領(lǐng)域的基本建模理論及相關(guān)應(yīng)用技術(shù)，舉例說明電液伺服系統(tǒng)分析、設(shè)計和應(yīng)用的基本方法；4.歸納對比電液伺服閥及比例閥的基本性能，舉例說明電液伺服閥及比例閥計算選型的步驟與方法。課程目標2（能力培養(yǎng)）：綜合運用學(xué)科交叉融合的知識正確理解電液控制技術(shù)，開展工程案例探究活動，培育學(xué)生的科學(xué)思維。2.評價科學(xué)史，緊跟前沿發(fā)展，基本理論與學(xué)科發(fā)展相融合，經(jīng)典理論的講授中擴充專業(yè)最新研究成果，樹立求真創(chuàng)新、自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的意識。3.初步培養(yǎng)學(xué)生在多學(xué)科背景團隊中獨立或合作開展工作的能力。課程目標3（價值塑造）：解析電液控制技術(shù)的智能之美，傳承優(yōu)秀科學(xué)家求真創(chuàng)新精神，深刻理解“精益求精”的工匠精神。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標1指標點1-4：綜合應(yīng)用所學(xué)知識進行復(fù)雜工程問題解決方案的設(shè)計與改進。指標點2-2：能夠?qū)⑾嚓P(guān)基礎(chǔ)理論和基本原理綜合應(yīng)用于復(fù)雜工程問題的表述，對復(fù)雜工程問題的解決途徑進行分析、對比并試圖改進。1-工程知識2-問題分析課程目標2指標點2-2：能夠?qū)⑾嚓P(guān)基礎(chǔ)理論和基本原理綜合應(yīng)用于復(fù)雜工程問題的表述，對復(fù)雜工程問題的解決途徑進行分析、對比并試圖改進。1-工程知識2-問題分析課程目標3指標點1-4：綜合應(yīng)用所學(xué)知識進行復(fù)雜工程問題解決方案的設(shè)計與改進。1-工程知識四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元緒論（學(xué)時數(shù)：2學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容液壓伺服與比例控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀、前沿及發(fā)展趨勢；液壓伺服與比例控制系統(tǒng)的概念、工作原理、分類、組成及特點。2.重點和難點【重點】液壓伺服與比例控制系統(tǒng)的概念、工作原理及特點。【難點】伺服控制原理與反饋的內(nèi)部聯(lián)系。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明電液控制技術(shù)基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生的自然科學(xué)素養(yǎng)；（2）采用案例教學(xué)法舉例說明液壓伺服與比例控制系統(tǒng)的工作原理，培養(yǎng)學(xué)生的求真創(chuàng)新能力；（3）采用“思政案例+啟發(fā)驅(qū)動”方式，分析討論電液控制技術(shù)發(fā)展史中的世界大戰(zhàn)與科學(xué)技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)，融入思政元素，培養(yǎng)學(xué)生不畏艱辛的科學(xué)探索精神和深厚的家國情懷。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果了解液壓伺服與比例控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀、前沿及發(fā)展趨勢；理解液壓伺服與比例控制系統(tǒng)的概念，能夠區(qū)別液壓伺服控制系統(tǒng)與液壓比例控制系統(tǒng)。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標3。第二單元液壓放大元件（學(xué)時數(shù)：4學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容（1）液壓放大元件的結(jié)構(gòu)形式及分類方法。（2）液壓放大元件的靜特性分析一般方法。（3）滑閥閥系數(shù)的概念及物理意義。（4）滑閥的液動力性質(zhì)。2.重點和難點【重點】（1）圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)形式。（2）液壓放大元件的靜特性的概念及表示方法。（3）滑閥閥系數(shù)的概念及物理意義。（4）滑閥的穩(wěn)態(tài)液動力性質(zhì)?！倦y點】（1）液壓放大元件的靜特性分析方程。（2）滑閥閥系數(shù)的物理意義。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明液壓放大元件基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生的自然科學(xué)素養(yǎng)；（2）采用專題研討法，探究液壓放大元件的靜特性分析方程撰寫方法，驅(qū)動邏輯思維，培養(yǎng)學(xué)生的求真創(chuàng)新能力。（3）采用實驗案例教學(xué)法，理解滑閥閥系數(shù)的物理意義。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果明確液壓放大元件的結(jié)構(gòu)形式及分類方法，能夠理解液壓放大元件靜特性的概念及表示方法，能夠?qū)懗鲆簤悍糯笤撵o特性方程的原始形式。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3第三單元液壓動力元件（學(xué)時數(shù)：3學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容閥控液壓缸數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)方法；閥控缸系統(tǒng)動態(tài)特性分析的方法；液壓動力元件與負載匹配的方法及應(yīng)用。2.重點和難點【重點】液壓動力元件與負載匹配的方法及應(yīng)用。【難點】（1）液壓動力元件數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)方法。（2）液壓動力元件動態(tài)特性分析的方法。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和板書講練結(jié)合，闡明液壓動力元件基礎(chǔ)理論知識；（2）采用工程案例+問題驅(qū)動教學(xué)法學(xué)習(xí)液壓動力元件與負載匹配的方法及應(yīng)用。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果理解閥控液壓缸數(shù)學(xué)模型中的方程含義，能夠正確實現(xiàn)液壓動力元件與負載匹配。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3第四單元電液伺服閥和比例閥（學(xué)時數(shù)：5學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容電-機械轉(zhuǎn)換元件結(jié)構(gòu)特性及工作原理；電液伺服閥及比例方向閥的典型結(jié)構(gòu)、工作原理特性及選型；比例溢流閥和比例流量閥的典型結(jié)構(gòu)、工作原理特性。2.重點和難點【重點】（1）電-機械轉(zhuǎn)換元件工作原理。（2）典型電液伺服閥和比例閥的結(jié)構(gòu)、工作原理及特性。（3）電液伺服閥和比例閥的選型方法?！倦y點】典型結(jié)構(gòu)電液伺服閥和比例閥的工作原理。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明電液伺服閥和比例閥基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)；（2）采用“視頻動畫+圖片道具”方式演示電液伺服閥和比例閥的工作原理，分析控制特性曲線；（3）通過工程案例專題研討，闡明電液伺服閥和比例閥的選型方法及應(yīng)用；4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠根據(jù)電液伺服閥和比例閥的典型結(jié)構(gòu)分析工作原理，讀懂閥的控制特性曲線，理解閥的功能，能夠合理選用電液伺服閥和比例閥滿足系統(tǒng)的性能需求。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3第五單元電液伺服控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計（學(xué)時數(shù)：2學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容電液伺服控制系統(tǒng)的工作原理與類型；電液伺服控制系統(tǒng)分析設(shè)計的基本步驟與方法。2.重點和難點【重點】電液伺服控制系統(tǒng)的工作原理；電液伺服控制系統(tǒng)分析設(shè)計的基本步驟與方法?！倦y點】電液伺服控制系統(tǒng)的性能分析3.教學(xué)方法采用“工程案例+問題驅(qū)動教學(xué)法”方式開展電液伺服控制系統(tǒng)的教學(xué)活動。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠根據(jù)給出的電液伺服控制系統(tǒng)原理圖繪制控制原理方框圖；能夠按照電液伺服控制系統(tǒng)的基本步驟完成設(shè)計，理解基本的性能分析方法。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3第六單元電液比例控制基本回路及應(yīng)用（學(xué)時數(shù)：2學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容各種比例控制基本回路的組成、功能及工作原理。2.重點和難點【重點】（1）電液比例壓力、力控制基本回路；（2）電液比例速度控制基本回路；（3）電液比例方向閥節(jié)流調(diào)速的壓力補償控制回路?！倦y點】壓力補償原理。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和板書相結(jié)合，闡明各種比例控制基本回路的組成、功能及工作原理。（2）采用案例分析+問題驅(qū)動的教學(xué)方法，分析比例方向閥節(jié)流調(diào)速的壓力補償控制回路工作原理。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠閱讀分析一般電液比例控制系統(tǒng)回路。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3上機內(nèi)容一滑閥靜特性曲線繪制（學(xué)時數(shù)：2學(xué)時）1.主要內(nèi)容Matlab語言基礎(chǔ)編程應(yīng)用方法；基于Matlab語言繪制滑閥靜特性曲線；曲線的基礎(chǔ)編輯保存。2.重點和難點重點：（1）Matlab語言基礎(chǔ)編程應(yīng)用方法；（2）基于Matlab語言繪制滑閥靜特性曲線；（3）曲線的基礎(chǔ)編輯保存。難點：Matlab程序的編寫。3實施方式課堂示范與指導(dǎo)。4.學(xué)習(xí)要求通過上機實踐理解滑閥靜特性方程。5.上機要求預(yù)先熟悉Matlab語言基礎(chǔ)編程應(yīng)用方法。6.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠獨立完成基于Matlab語言的滑閥靜特性曲線繪制及編輯保存。7.支撐課程目標課程目標1.課程目標2.課程目標3上機內(nèi)容二動力元件傳遞函數(shù)（學(xué)時數(shù)：4學(xué)時）1.主要內(nèi)容Matlab語言中的transfer、bode及margin函數(shù)的應(yīng)用；基于Matlab語言編寫動力元件傳遞函數(shù)并繪制伯德圖；基于Simulink模型的建模方法。2.重點和難點重點：（1）基于Matlab語言編寫動力元件傳遞函數(shù)并繪制伯德圖；（2）基于Simulink模型的建模方法。難點：Matlab程序的編寫。3實施方式課堂示范與指導(dǎo)。4.學(xué)習(xí)要求通過上機實踐理解液壓動力元件動態(tài)特性分析的方法。5.上機要求預(yù)先確定動力元件傳遞函數(shù)，自學(xué)基于Matlab語言的編程范例及Simulink的建模方法。6.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果基于Matlab語言編寫動力元件傳遞函數(shù)并繪制伯德圖；基于Simulink搭建動力元件傳遞函數(shù)模型。7.支撐課程目標課程目標1.課程目標2.課程目標3上機內(nèi)容三液壓伺服系統(tǒng)建模仿真（學(xué)時數(shù)：4學(xué)時）1.主要內(nèi)容連鑄機結(jié)晶器的液壓伺服系統(tǒng)建模仿真。2.重點和難點重點：連鑄機結(jié)晶器的液壓伺服系統(tǒng)建模仿真。難點：Simulink模型的搭建。3實施方式課堂示范與指導(dǎo)。4.學(xué)習(xí)要求通過上機實踐理解液壓伺服系統(tǒng)建模仿真的方法。5.上機要求自學(xué)連鑄機結(jié)晶器的液壓伺服系統(tǒng)設(shè)計范例。6.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能力基于Simulink完成連鑄機結(jié)晶器的液壓伺服系統(tǒng)建模仿真分析。7.支撐課程目標課程目標1.課程目標2.課程目標3實驗內(nèi)容一電液伺服閥性能實驗（學(xué)時數(shù)：2學(xué)時）1.主要內(nèi)容基于計算機輔助測試技術(shù)完成伺服閥靜、動態(tài)性能實驗。2.重點和難點重點：伺服閥流量控制性能實驗、階躍響應(yīng)性能實驗。難點：電氣接線及閥門操作的協(xié)調(diào)配合。3實施方式課堂示范與指導(dǎo)。4.學(xué)習(xí)要求通過實驗掌握伺服閥靜、動態(tài)性能。5.實驗要求（1）實驗屬性：驗證性實驗；（2）開出要求：必做（3）實驗準備：預(yù)先熟悉實驗原理及操作步驟。6.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠小組合作完成伺服閥靜、動態(tài)性能實驗操作，獨立進行實驗數(shù)據(jù)處理及必要參數(shù)計算。7.支撐課程目標課程目標1.課程目標2.課程目標3實驗內(nèi)容二電液比例溢流閥性能實驗（學(xué)時數(shù)：2學(xué)時）1.主要內(nèi)容基于計算機輔助測試技術(shù)完成電液比例溢流閥靜、動態(tài)性能實驗。2.重點和難點重點：電液比例溢流閥壓力控制性能實驗、階躍響應(yīng)性能實驗。難點：電氣接線及閥門操作的協(xié)調(diào)配合。3實施方式課堂示范與指導(dǎo)。4.學(xué)習(xí)要求通過實驗掌握電液比例溢流閥靜、動態(tài)性能。5.實驗要求（1）實驗屬性：驗證性實驗；（2）開出要求：必做（3）實驗準備：預(yù)先熟悉實驗原理及操作步驟。6.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠小組合作完成電液比例溢流閥靜、動態(tài)性能實驗操作，獨立進行實驗數(shù)據(jù)處理及必要參數(shù)計算。7.支撐課程目標課程目標1.課程目標2.課程目標3（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對課程目標的支撐課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標學(xué)時安排課內(nèi)課外學(xué)時比例第一單元電液控制技術(shù)基礎(chǔ)講授法、案例教學(xué)課程目標1、321:1第二單元液壓放大元件講授法、專題研討、案例教學(xué)法課程目標1、2、341:1第三單元液壓動力元件講授法、案例教學(xué)、問題驅(qū)動課程目標1、2、331:1第四單元電液伺服閥和比例閥講授法、案例教學(xué)、專題研討課程目標1、2、351:1第五單元電液伺服控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計案例教學(xué)、問題驅(qū)動課程目標1、2、321:1第六單元電液比例控制基本回路及應(yīng)用案例教學(xué)、問題驅(qū)動、專題研討課程目標1、2、321:1上機內(nèi)容一滑閥靜特性曲線繪制探究實驗法課程目標1、2、321:1上機內(nèi)容二動力元件傳遞函數(shù)探究實驗法課程目標1、2、341:1上機內(nèi)容三液壓伺服系統(tǒng)建模仿真探究實驗法課程目標1、2、341:1實驗內(nèi)容一電液伺服閥性能實驗展示實驗法、合作實驗法課程目標1、2、321:1實驗內(nèi)容二電液比例溢流閥性能實驗展示實驗法、合作實驗法課程目標1、2、321:1合計32五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構(gòu)成（百分制）課程成績構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績30%作業(yè)（百分制）20分別安排液壓放大元件、液壓動力元件、電液伺服閥、電液比例閥等章節(jié)作業(yè)各1~2次，根據(jù)提交時間和作業(yè)正確率等給出相應(yīng)成績。教師批閱此類作業(yè)至少1次，其余可根據(jù)教師提供的標準答案及評分標準采用學(xué)生互判形式或者學(xué)生助教批閱形式。目標分值=0.2*作業(yè)平均成績平時測驗（百分制）20由章節(jié)測驗、知識點測驗組成。取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)最終成績。目標分值=0.2*作業(yè)平均成績期中測驗（百分制）30考核內(nèi)容：液壓放大元件、液壓動力元件、電液伺服閥。采用線上學(xué)習(xí)通考核形式。目標分值=0.3*期中測驗成績課堂表現(xiàn)（百分制）30考核方式：由線上章節(jié)任務(wù)點（15%）、課堂互動（30%）、簽到（5%）、學(xué)習(xí)次數(shù)（10%）和主題討論（30%）組成。評分細則：按完成任務(wù)點的個數(shù)計分，全部完成得滿分；參與投票、問卷、搶答、選人、討論、隨堂練習(xí)等課程互動活動獲得相應(yīng)分數(shù)，積分達到60分為滿分；按出勤率計分(出勤次數(shù)/簽到總數(shù))；按章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)計分，達100次為此項滿分；主題討論發(fā)表一個話題累計2.0分，回復(fù)一個話題累計2.0分，（同一話題下多次回復(fù)不重復(fù)得分），獲得一個贊累計2.0分，最高分100分。目標分值=0.1*作業(yè)平均成績實踐成績20%上機（百分制）50根據(jù)上機操作表現(xiàn)及上機作業(yè)給出最終成績。目標分值=0.5*上機平均成績實驗（百分制）50根據(jù)實驗操作表現(xiàn)及實驗報告給出最終成績。目標分值=0.5*實驗平均成績期末考試50%知識40考核內(nèi)容：伺服內(nèi)容60%，比例內(nèi)容40%考試題型：客觀題型≤40%，主觀題型≥60%能力30綜合應(yīng)用20創(chuàng)新10（二）課程考核對課程目標的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標第一單元電液控制技術(shù)基礎(chǔ)1-1液壓伺服與比例控制系統(tǒng)的概念、工作原理；1-2液壓伺服與比例控制系統(tǒng)的分類、組成及特點課堂表現(xiàn)、測驗、期末考試課程目標1、3第二單元液壓放大元件2-1液壓放大元件的結(jié)構(gòu)形式及分類方法。2-2液壓放大元件的靜特性分析一般方法。2-3滑閥閥系數(shù)的概念及物理意義。2-4滑閥的穩(wěn)態(tài)液動力性質(zhì)。課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、測驗、期末考試、上機作業(yè)課程目標1、2、3第三單元液壓