机 电 传 动 控 制 A 教 学 大 纲 ( 一 ) 课 程 基 本 信 息 1. 课 程 代 码 :20134146 2. 课 程 名 称 ( 中 文 / 英 文 ): 机 电 传 动 控 制 /Mechatronic Control System 3. 课 程 类 别 : 专 业 主 修 课 4. 课 程 学 分 :2.5 5. 课 程 学 时 :48( 其 中, 授 课 学 时 :32; 实 践 环 节 学 时 :16) 6. 开 课 单 位 : 机 电 与 能 源 工 程 学 院 7. 教 学 对 象 : 机 械 电 子 工 程 ( 二 ) 课 程 简 介 本 课 程 是 现 代 机 械 技 术 现 代 电 子 技 术 控 制 技 术 相 结 合 而 发 展 起 来 的 一 门 综 合 性 技 术 学 科, 是 机 械 类 专 业 本 科 生 的 一 门 重 要 的 必 修 专 业 课 着 重 介 绍 机 电 传 动 控 制 中 各 元 件 的 结 构 原 理 性 能 特 点 工 程 应 用 和 PLC 的 基 本 工 作 原 理 及 基 本 编 程 技 术 通 过 本 课 程 的 学 习, 使 学 生 具 有 机 电 传 动 控 制 及 PLC 的 基 础 知 识, 对 相 关 机 电 传 动 系 统 具 有 初 步 的 分 析 与 应 用 的 能 力 本 课 程 先 修 课 程 : 电 工 电 子 技 术 基 础, 控 制 工 程 基 础, 液 压 与 气 压 传 动, 后 续 课 程 :PLC 控 制 系 统 设 计 应 用, 控 制 系 统 建 模 与 仿 真 ( 三 ) 课 程 教 学 目 标 和 能 力 要 求 通 过 对 该 课 程 的 学 习, 使 学 生 了 解 机 电 传 动 控 制 的 一 般 知 识, 掌 握 机 电 控 制 系 统 的 基 本 工 作 原 理 特 性 应 用 方 法, 能 够 分 析 机 电 传 动 系 统, 完 成 控 制 方 案 和 传 动 方 案 的 选 择 以 及 系 统 的 设 计 与 综 合, 并 具 有 一 定 的 可 编 程 控 制 器 PLC 在 机 械 设 备 中 的 应 用 能 力 ( 四 ) 课 程 教 学 方 法 本 课 程 主 要 采 用 课 堂 讲 授 课 堂 讨 论 和 课 后 练 习 的 方 法 进 行 教 学, 并 结 合 实 践 教 学 方 法, 运 用 多 媒 体 教 学 工 具, 通 过 生 动 的 动 画 演 示 让 学 生 了 解 工 作 原 理 ( 五 ) 课 程 内 容 及 教 学 安 排 教 学 主 题 1: 绪 论 (1 学 时, 其 中 理 论 1 学 时 ) [ 知 识 点 ]: 机 电 控 制 系 统 的 组 成 和 分 类, 机 电 传 动 控 制 技 术 的 内 容 种 类 作 用 特 点 及 发 展 概 况 [ 重 点 ]: 1. 机 电 传 动 的 目 的 是 什 么? 2. 机 电 传 动 控 制 的 作 用 和 特 点 [ 难 点 ]: 理 解 机 电 传 动 控 制 的 意 义 [ 能 力 要 求 ]: 掌 握 机 电 传 动 等 专 业 知 识 1 / 5
; [ 教 学 方 法 ]: 关 联 教 学 法 案 例 教 学 法 [ 课 前 阅 读 ]: 机 电 传 动 控 制 的 现 状 与 发 展 [ 课 后 作 业 ]: 机 电 传 动 控 制 系 统 的 发 展 趋 势, 完 成 文 献 报 告 教 学 主 题 2: 机 电 传 动 系 统 的 动 力 学 基 础 (2 学 时, 其 中 理 论 2 学 时 ) [ 知 识 点 ]: 机 电 传 动 系 统 的 运 动 方 程 式 负 载 转 矩 的 折 算 原 理 机 电 传 动 系 统 稳 定 运 行 条 件 [ 重 点 ]:1 机 电 传 动 系 统 的 运 动 方 程 式 ;2 转 矩 转 动 惯 量 和 飞 轮 转 矩 的 折 算 ; 3 生 产 机 械 的 机 械 特 性 ;4 机 电 传 动 系 统 稳 定 运 行 的 条 件 [ 难 点 ]: 机 电 传 动 系 统 稳 定 性 判 定 [ 能 力 要 求 ]: 掌 握 机 电 传 动 的 动 力 学 分 析 专 业 知 识 [ 教 学 方 法 ]: 关 联 教 学 法 案 例 教 学 法 [ 课 前 阅 读 ]: 复 习 动 力 学 有 关 知 识 [ 课 后 作 业 ]:1 理 解 相 关 基 本 概 念 ;2 运 动 方 程 建 立 和 稳 定 性 判 定 的 相 关 计 算 题 3-4 题 教 学 主 题 3: 直 流 电 机 的 工 作 原 理 及 特 性 ( 理 论 8 学 时 ) [ 知 识 点 ]: 直 流 电 机 的 基 本 工 作 原 理 及 机 械 特 性 ; 直 流 他 励 电 动 机 的 启 动 特 性 调 速 特 性 和 制 动 特 性 [ 重 点 ]: 直 流 电 机 的 固 有 机 械 特 性 和 人 为 机 械 特 性 ; 直 流 他 励 电 动 机 的 启 动 特 性 调 速 特 性 和 制 动 特 性 [ 难 点 ]: 由 于 机 械 特 性 是 根 据 转 矩 电 势 电 压 平 衡 方 程 式 推 导 出 来 的, 而 机 械 特 性 又 是 分 析 启 动 调 速 和 制 动 特 性 的 依 据 所 以 机 械 特 性 是 电 动 机 内 容 的 重 中 之 重 [ 能 力 要 求 ]: 掌 握 直 流 电 机 特 性 及 控 制 等 专 业 知 识 [ 实 践 环 节 ]: 直 流 电 机 机 械 特 性 分 析 [ 教 学 方 法 ]: 多 媒 体 课 件 动 态 电 子 课 件, 案 例 教 学 法 [ 课 前 阅 读 ]: 了 解 直 流 电 机 的 基 本 原 理 及 结 构 [ 课 后 作 业 ]:1 复 习 直 流 电 机 的 典 型 结 构 及 工 作 原 理 ;2 计 算 直 流 电 机 的 固 有 机 械 特 性 和 人 为 机 械 特 性, 计 算 题 3-4 题 教 学 主 题 4: 交 流 电 机 的 工 作 原 理 及 特 性 ( 理 论 8 学 时 ) [ 知 识 点 ]: 交 流 异 步 电 动 机 转 矩 与 机 械 特 性 ; 三 相 交 流 异 步 电 动 机 启 动 调 速 制 动 特 性 ; 单 相 异 步 电 动 机 和 同 步 电 动 机 原 理 及 特 性 [ 重 点 ]: 三 相 异 步 电 动 机 的 机 械 特 性 三 相 交 流 异 步 电 动 机 启 动 方 法 调 速 和 制 动 特 性 [ 难 点 ]: 三 相 异 步 电 机 固 有 机 械 特 性 的 求 解 和 性 能 分 析 [ 能 力 要 求 ]: 掌 握 三 相 异 步 电 机 等 专 业 知 识 2 / 5
[ 实 践 环 节 ]: 交 流 异 步 电 动 机 启 动 性 能 分 析 三 相 异 步 电 动 机 的 正 反 转 控 制 [ 教 学 方 法 ]: 多 媒 体 课 件 动 态 电 子 课 件, 案 例 教 学 法 [ 课 前 阅 读 ]: 了 解 三 相 异 步 电 机 的 原 理 及 结 构 特 点 [ 课 后 作 业 ]:1 复 习 三 相 异 步 电 机 结 构 特 点 和 工 作 原 理 ;2 与 三 相 异 步 电 机 基 本 参 数 相 关 以 及 固 有 机 械 特 性 的 计 算 题 目 4-6 题 教 学 主 题 5: 控 制 电 动 机 ( 理 论 1 学 时 ) [ 知 识 点 ]: 控 制 电 机 的 分 类 结 构 特 点 和 工 作 原 理 [ 重 点 ]: 控 制 电 机 的 工 作 原 理 和 应 用 [ 难 点 ]: 控 制 电 机 的 工 作 原 理 [ 能 力 要 求 ]: 掌 握 控 制 电 机 等 专 业 知 识 [ 实 践 环 节 ]: 控 制 电 机 的 原 理 及 应 用 [ 课 前 阅 读 ]: 预 习 了 解 控 制 电 机 的 工 作 原 理 及 作 用 [ 课 后 作 业 ]:1 各 类 控 制 电 机 的 典 型 结 构 工 作 原 理 及 应 用 ;2. 制 作 PPT 进 行 汇 报 教 学 主 题 6: 可 编 程 控 制 器 ( 理 论 8 学 时 ) [ 知 识 点 ]:PLC 的 基 本 结 构 工 作 原 理 和 主 要 特 点, 可 编 程 控 制 器 的 编 程 方 法 和 指 令 系 统 及 应 用 [ 重 点 ]:PLC 实 现 三 相 异 步 电 机 的 启 停 控 制 三 相 异 步 电 动 机 的 正 反 转 控 制 三 相 异 步 电 动 机 的 星 - 三 角 启 动 控 制 等 [ 难 点 ]:PLC 编 程 [ 能 力 要 求 ]: 掌 握 可 编 程 控 制 器 等 专 业 知 识 [ 实 践 环 节 ]: 三 相 异 步 电 机 Y- 启 动 的 PLC 控 制 PLC 控 制 应 用 拓 展 [ 课 前 阅 读 ]: 预 习 了 解 PLC 与 单 片 机 继 电 器 控 制 区 别 [ 课 后 作 业 ]:1 PLC 的 工 作 原 理 ;2 实 现 对 各 种 任 务 的 PLC 编 程 控 制 教 学 主 题 7: 直 流 传 动 控 制 系 统 ( 理 论 2 学 时 ) [ 知 识 点 ]: 本 知 识 点 主 要 学 习 直 流 传 动 控 制 系 统, 了 解 晶 闸 管 调 速 和 PWM 调 速 的 工 作 原 理 与 应 用 [ 重 点 ]: 生 产 机 械 对 调 速 系 统 提 出 的 调 速 技 术 指 标 要 求 [ 难 点 ]: 调 速 系 统 的 调 速 性 质 与 生 产 机 械 的 负 载 特 性 合 理 匹 配 [ 能 力 要 求 ]: 掌 握 直 流 传 动 等 专 业 知 识 [ 课 前 阅 读 ]: 结 合 先 直 流 电 机 的 结 构 和 性 能, 预 习 了 解 直 流 传 动 系 统 的 组 成 及 应 用 [ 课 后 作 业 ]:1 比 较 分 析 各 直 流 调 速 系 统 的 特 点 及 应 用 ;2 布 置 与 直 流 调 速 控 制 相 关 的 计 算 题 2-4 题 ; 3 / 5
教 学 主 题 8: 交 流 调 速 控 制 系 统 ( 理 论 2 学 时 ) [ 知 识 点 ]: 本 知 识 点 主 要 掌 握 交 流 异 步 电 动 机 调 速 的 基 本 原 理 及 主 要 方 法 ; 掌 握 鼠 笼 式 异 步 电 机 变 频 调 速 的 特 点 原 理 及 应 用 领 域 [ 重 点 ]: 调 速 系 统 的 特 点 和 应 用 [ 难 点 ]: 变 频 器 逆 变 器 原 理 [ 能 力 要 求 ]: 掌 握 交 流 调 速 控 制 等 专 业 知 识 [ 教 学 方 法 ]: 案 例 教 学 法 [ 课 前 阅 读 ]: 复 习 交 流 异 步 电 机 基 本 原 理 和 特 性, 预 习 交 流 调 速 控 制 的 方 法 方 法 及 典 型 系 统 的 组 成 [ 课 后 作 业 ]: 分 析 变 频 器 的 基 本 组 成 和 作 用 ( 六 ) 实 习 实 训 内 容 及 教 学 安 排 (16 学 时 ) 实 习 实 训 单 元 1: 直 流 电 机 机 械 特 性 分 析 (3 学 时 ) [ 实 习 要 求 ]: 掌 握 直 流 电 机 机 械 特 性 分 析 方 法, 并 会 绘 制 机 械 特 性 图 [ 实 习 方 式 ]: 每 人 独 立 完 成 [ 实 习 准 备 ]: 了 解 直 流 电 机 工 作 原 理 和 性 能 [ 实 习 内 容 ]: 查 阅 直 流 电 机 的 铭 牌 参 数, 分 析 该 电 机 工 作 原 理, 并 根 据 铭 牌 参 数 画 出 固 有 机 械 特 性 图 实 习 实 训 单 元 2: 交 流 异 步 电 动 机 启 动 性 能 分 析 (2 学 时 ) [ 实 习 要 求 ]: 掌 握 交 流 电 机 性 能 分 析 方 法, 并 提 出 性 能 改 善 方 法 [ 实 习 方 式 ]: 每 人 独 立 完 成 [ 实 习 准 备 ]: 了 解 交 流 电 机 工 作 原 理 和 性 能 [ 实 习 内 容 ]: 查 阅 交 流 电 机 的 铭 牌 参 数, 计 算 和 分 析 该 交 流 电 机 启 动 特 性, 并 提 出 改 善 启 动 性 能 的 方 法 实 习 实 训 单 元 3: 三 相 异 步 电 动 机 的 正 反 转 控 制 (3 学 时 ) [ 实 习 要 求 ]: 掌 握 三 相 异 步 电 机 正 反 转 控 制 方 法 [ 实 习 方 式 ]:5 人 一 组, 分 组 完 成 [ 实 习 场 地 ]: 实 验 室 [ 实 习 准 备 ]: 了 解 交 流 电 机 启 动 原 理 和 正 反 转 控 制 方 法 [ 实 习 内 容 ]: 了 解 三 相 异 步 电 动 机, 画 出 电 气 控 制 线 路 原 理 图 并 进 行 实 验 分 析 实 习 实 训 单 元 4: 控 制 电 动 机 原 理 及 应 用 (3 学 时 ) [ 实 习 要 求 ]: 控 制 电 机 的 工 作 原 理 和 应 用 4 / 5
[ 实 习 方 式 ]:5 人 一 组, 分 组 完 成 [ 实 习 准 备 ]: 了 解 控 制 电 机 的 分 类 结 构 特 点 和 工 作 原 理 [ 实 习 内 容 ]: 分 组 进 行 探 究 性 讨 论 : 控 制 电 机 的 类 型 结 构 及 性 能 对 比, 及 应 用 分 析 并 PPT 汇 报 实 习 实 训 单 元 5: 三 相 异 步 电 机 Y- 启 动 的 PLC 控 制 (3 学 时 ) [ 实 习 要 求 ]: 三 相 异 步 电 机 Y- 启 动 原 理 和 PLC 实 现 [ 实 习 方 式 ]:5 人 一 组, 分 组 完 成 [ 实 习 场 地 ]: 实 验 室 [ 实 习 准 备 ]: 了 解 三 相 异 步 电 机 Y- 启 动 方 法,PLC 基 本 编 程 原 理 [ 实 习 内 容 ]: 分 组 进 行, 画 出 Y- 启 动 控 制 的 电 气 原 理 图, 并 编 制 相 应 的 PLC 控 制 梯 形 图 [ 实 习 总 结 ]: 完 成 调 试, 实 现 Y- 启 动 控 制, 完 成 实 验 报 告 实 习 实 训 单 元 6:PLC 控 制 应 用 拓 展 (2 学 时 ) [ 实 习 要 求 ]: 具 有 根 据 任 务 完 成 PLC 编 程 的 能 力 [ 实 习 方 式 ]: 独 立 完 成 [ 实 习 准 备 ]:PLC 基 本 编 程 方 法 [ 实 习 内 容 ]: 根 据 给 定 的 机 械 手 自 动 装 配 任 务, 选 择 PLC, 并 画 出 控 制 梯 形 图 [ 实 习 总 结 ]: 实 现 给 定 控 制 任 务, 完 成 实 验 报 告 ( 七 ) 课 程 考 核 方 式 课 程 考 核 : 平 时 作 业, 文 献 调 研 报 告, 探 究 性 讨 论 课, 综 合 性 大 作 业, 期 末 考 试 成 绩 评 定 : 平 时 成 绩 40%( 平 时 作 业 课 堂 出 勤 探 究 性 讨 论 课 表 现, 实 践 环 节 完 成 情 况 ), 期 末 考 试 60% ( 八 ) 教 材 及 教 学 参 考 书 1. 机 电 传 动 控 制, 张 万 奎 ; 华 中 科 技 大 学 出 版 社,2013 年 10 月 2. 机 电 传 动 控 制, 冯 清 秀 ; 华 中 科 技 大 学 出 版 社,2011 年 9 月 3. 机 电 传 动 控 制, 骆 函 秀 ; 浙 江 大 学 大 学 出 版 社,2007 年 7 月 ( 九 ) 其 它 说 明 1. 浙 江 大 学 宁 波 理 工 学 院 机 械 工 程 课 程 网 站 :jxgc.nit.net.cn 2. 国 家 精 品 课 程 网 站 :http://www.jingpinke.com/ 3. 东 南 大 学 机 电 机 控 制 技 术 精 品 课 程 网 站 : http://me.seu.edu.cn/jdkz/zhsj_03_02.html 撰 写 人 : 张 惠 娣 审 定 人 : 黄 方 平 日 期 :2014 年 5 月 5 / 5