《機電傳動控制》教學大綱課程英文名MechatronicsDriveandControl課程代碼A0803Z42學分3總學時48理論學時40實驗/實踐學時8課程類別專業課課程性質必修先修課程電路與模擬電子技術、自動控制理論適用專業機械電子工程專業、機械制造及自動化專業開課學院機電工程學院注：課程類別是指公共基礎課/學科基礎課/專業課；課程性質是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標（一）課程地位《機電傳動控制》是機械電子工程專業的專業必修課，它包含了機械電子專業所需的電機及驅動控制相關的綜合知識，是包含了電機、控制、機械、檢測的一個不可分割的整體。本課程的核心，首先是掌握機電傳動控制相關的知識，如機電傳動系統的動力學基礎、電機、控制等的基本原理和概念；其次，掌握運動學方程、直流電機和交流電機特性，分析機電系統運行過渡過程及影響因素，根據需求設計繼電器-接觸器控制系統、現代電力電子技術的調速系統；最后，能夠根據機械、電子和控制等方案構建實驗系統，安全地開展實驗，正確地采集實驗數據。（二）課程目標1.了解機電傳動系統的發展歷史、加深對該領域的國情認識，增強學生的學習緊迫感、民族自尊心和責任感；理解負載特性、直流電機機構與運行原理；掌握直流電機固有機械特性、啟動與制動特性、調速特性和方法；理解三相交流異步電機機構與運行原理，掌握三相異步電機固有機械特性、啟動與制動特性、調速特性和方法；掌握單項異步電機的工作原理、固有機械特性、啟動制動方法；在電動機制動過程中，電動機表現出發電機特性，本質在于電源和反電動勢這兩種矛盾在事物中到底哪一方處于統治地位。理解常見元器件的工作原理，記憶常見元器件電氣符號。理解直流電機的等效環節、轉速閉環負反饋系統的誤差概念、PID控制原理，掌握減小轉速誤差的方法，同時滿足生產對調速比和靜差度的要求，掌握其他形式的轉速控制方法。掌握PWM和H橋電路工作原理。（畢業要求指標點1.4能夠將機械、電子和控制等相關知識和數學模型方法用于機械電子領域的專業工程問題解決方案的比較與綜合/H）2.運用機電傳動系統運動學方程分析計算系統運行狀態。判定機電傳動系統是否處于穩定運行狀態。改變電路參數或改變負載時，根據直/交流電機/負載特性，應用機械特性圖分析機械過渡過程。根據銘牌參數計算相應的機電參數，計算電機固有特性、人為特性，繪制機械特性圖。掌握繼電器-接觸器直/交流電機常見控制電路，應用基本原則設計三相異步電動機啟動和制動等典型接觸器-繼電器控制電路等。分析直流電機轉速控制系統誤差，理解并計算電機調速系統中的調速比D和靜差度S，計算比例放大控制器的K值，根據要求設計不同控制器的電機轉速控制系統。（畢業要求指標點2.4能運用機、電、液、控等基本原理，借助文獻研究，分析機電系統運行過程的影響因素，獲得有效結論/H）3.理解常見元器件的工作原理，熟悉常見元器件電氣符號。掌握繼電器-接觸器常見電路，應用基本原則設計三相異步電動機啟動和制動等典型接觸器-繼電器控制電路。分析轉速控制系統，建立等效模型，設計電機轉速控制系統。能夠根據要求設計所需的電機轉速控制系統。（指標點3.3能夠進行機電產品和機電控制系統設計，在設計中體現創新意識/M）4.掌握用實驗方法測得直流發電機的機械特性；用直接負載法測取直流電動機、三相異步電機、電容式異步電動機的工作特性和參數；（畢業要求指標點4.3能夠根據機械、電子和控制等方案構建實驗系統，安全地開展實驗，正確地采集實驗數據/H）二、課程目標達成的途徑與方法課程目標達成以課堂教學為主，實驗教學為輔，通過考試來檢驗目標達成結果。1.課堂教學主要講解機電傳動控制系統運動學方程、負載特性、穩定運行條件、交直流電機原理及機械特性、啟動制動和調速、接觸器-控制器常見電路、直流閉環控制的概念及具體的應用。通過實例的講解，使同學們更好地熟悉或掌握機電傳動控制系統的選型分析方法，提高學生對機電傳動控制系統的學習興趣。課堂教學引入互動環節，使同學們能更好地融入課堂教學，提高教學效果。2.實驗教學主要通過給定題目，講授實驗目的和注意事項，學生調試設備并運行電機，培養學生熟練運用所學知識的能力、收集和提煉信息的能力、數據處理的能力以及解決實際問題的能力。三、課程目標與相關畢業要求的對應關系課程目標課程目標對畢業要求的支撐程度（H、M、L）畢業要求指標點1.4畢業要求指標點2.4畢業要求指標點3.3畢業要求指標點4.3課程目標1H課程目標2H課程目標3M課程目標3H注：1.支撐強度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）；2.畢業要求須根據課程所在專業培養方案進行描述。四、課程主要內容與基本要求知識點主要內容基本要求第一章概述①機電傳動的目的和任務L1②機電傳動及其控制系統的發展概況和歷史L1③課程的內容安排L1第二章機電傳動系統的動力學基礎①機電傳動系統的運動方程式L3②轉矩、轉動慣量和飛輪轉矩的折算L3③生產機械的負載特性L2④機電傳動系統穩定運行的條件L3⑤機電傳動系統過渡過程L2第三章直流電機的工作原理及特性①直流電機的基本結構和工作原理L1②直流電動機的機械特性L3③直流他勵電動機的啟動特性L3④直流他勵電動機的調速特性L3⑤直流他勵電動機的制動特性L3第四章交流電動機的工作原理及特性①三相異步電動機的結構和工作原理L1②三相異步電動機的定子電路和轉子電路L1③三相異步電動機的轉矩與機械特性L3④三相異步電動機的調速特性L3⑤三相異步電動機的制動特性L3=6\*GB3⑥單相異步電動機、同步電動機L2第六章繼電器—接觸器控制系統①常用控制電器與執行元件L1②繼電器—接觸器控制的常用基本線路(1)L3③繼電器—接觸器控制的常用基本線路(2)L3第九章直流調速系統①測速電機轉速負反饋單閉環直流調速系統L3②其他傳感器反饋的單閉環調速系統L2③雙閉環電流和轉速負反饋L3④直流脈寬調制調速系統L3基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟練掌握五、課程學時安排章節號教學內容學時分配學生任務對應課程目標第一章1.1、機電傳動的目的和任務1.2、機電傳動及其控制系統的發展概況和歷史21第二章2.1、機電傳動系統的運動方程式2.2、轉矩、轉動慣量和飛輪轉矩的折算22.2、2.3、2.7、2.8課前自學基本的機電傳動系統運動學方程定義1/22.3、生產機械的負載特性2.4、機電傳動系統穩定運行的條件2.5、機電傳動系統過渡過程22.10、2.11課前自學負載特性和機電系統穩定運行的定義1/2第三章3.1、直流電機的基本結構和工作原理3.2、直流發電機23.5課前自學直流電機的機構和原理13.3、直流電動機的機械特性23.6、3.8課前自學直流電機的機械特性1/23.4、直流他勵電動機的啟動特性3.5、直流他勵電動機的調速特性23.11、3.15課前自學直流電機的啟動和調速特性1/23.6、直流他勵電動機的制動特性23.20、3.21課前自學直流電機的制動特性1/2第四章4.1、三相異步電動機的結構和工作原理2課前自學異步電機的機構和原理14.2、三相異步電動機的定子電路和轉子電路24.1課前自學交流電機的等效電路1/24.3、三相異步電動機的轉矩與機械特性24.3課前自學交流電機的機械特性1/24.5、三相異步電動機的調速特性4.6、三相異步電動機的制動特性24.6、4.11、4.14、4.19課前自學交流電機調速和制動特性1、24.7、單相異步電動機4.8、同步電動機24.23、4.25課前自學單相異步電機、同步電機原理1第六章6.1、常用控制電器與執行元件2課前自學常用電器原理及符號1/36.2、繼電器—接觸器控制的常用基本線路(1)26.15課前自學常用基本線路1/2/36.3、繼電器—接觸器控制的常用基本線路(2)6.4、繼電器—接觸器控制線路設計簡介26.16、6.18課前自學常用基本線路1/2/3第九章9.1、調速系統主要性能指標29.2、9.5課前自學調速系統的DS指標1/、轉速負反饋調速系統29.6課前自學轉速負反饋系統1/2/、其他反饋調速系統9.2.2、雙閉環電流調速系統29.10、9.11、9.13、9.15課前自學其它傳感器的反饋系統和雙閉環反饋系統1/2/39.3、直流脈寬調制調速系統29.20、9.23課前自學PWM和H橋工作原理1/2/3實驗直流電動機2了解直流電動機的結構、熟悉其運行特性，完成實驗報告4直流發電機2了解直流發電機的結構、熟悉其運行特性，完成實驗報告4三相異步電動機2了解三相異步電動機的結構、熟悉其工作原理，完成實驗報告4單相異步電動機2了解單相異步電動機的結構、熟悉其工作原理，完成實驗報告4六、實踐環節及基本要求序號實驗項目名稱學時基本要求學生任務實驗性質實驗類別對應課程目標1直流電動機2直流電機啟動調速和制動了解直流電動機的結構、熟悉其運行特性驗證必做42直流發電機2直流發電機工作原理了解直流發電機的結構、熟悉其運行特性驗證必做43三相異步電動機2三相電機啟動調速和制動了解三相異步電動機的結構、熟悉其工作原理驗證必做44單相異步電動機2單相電機啟動調速和制動了解單相異步電動機的結構、熟悉其工作原理驗證必做4共計8個實驗學時注：1.實驗性質指演示性、驗證性、設計性、綜合性等；2.實驗類別指必做、選做等。七、考核方式、成績評定考核內容考核方式評定標準（依據）占總成績比例過程考核含到課率、課堂討論發言、平時作業等點名記錄討論發言記錄作業批改成績10%實驗考核操作及實驗報告操作成績報告批改成績20%期末考核閉卷卷面成績70%考核類別考試成績登記方式百分制八、課程目標達成度評價方法課程目標教學環節成績評定課程目標1講授作業A10期末考試B10目標達成度1=0.1×A1/A10+0.7×B1/B10課程目標2講授作業A20期末考試B20目標達成度2=0.1×A2/A20+0.7×B2/B20課程目標4實驗一，實驗二，實驗三，實驗四實驗報告成績C40目標達成度4=0.2×C4/C40注：上述Ax0、Bx0、Cx0分別是作業、期末考試和實驗成績中對應于課程目標x的題目或是實驗中總分；Ax、Bx、Cx分別是作業、期末考試和實驗成績中對應于課程目標x的題目或是實驗中學生的得分。九、推薦教材與主要參考書推薦教材：1.《機電傳動控制》，馮清秀、鄧星鐘，華中科技大學出版社，2012第5版主要參考書：1《.電機與電器》，沈裕康，北京理工大學出版社，20002.《機與拖動基礎》，李發海，清華大學出版社，20053.《機電傳動控制》，周宏甫，化學工業出版社，2006附件一、作業評分標準表考核內容A（90-100）B（80-89）C（70-79）D（60-69）E（<60）知識及概念掌握程度(權重30%)知識及概念掌握全面，運用得當知識及概念掌握較全面，能正確運用知識及概念掌握較全面，能夠運用，但沒有考慮約束條件知識及概念掌握程度一般，并不能正確運用沒有掌握知識及概念，不會運用公式解題過程的正確性、完整性(權重70%)解題過程正確、完整，邏輯性強，答案正確率超過90%，書寫清晰解題過程較正確、完整，邏輯性較強，答案正確率超過80%，書寫清晰解題過程較基本正確、完整，答案正確率超過70%解題過程中存在錯誤，答案正確率超過60%解題過程錯誤且不完整，答案正確率低于60%二、實驗考核標準表考核內容A（90-100）B（80-89）C（70-79）D（60-69）E（<60）現場操作流程熟練性(權重40%)試驗操作流程正確、熟練程度高試驗操作流程基本正確、熟練程度較高試驗操作流程基本正確、會有小失誤，熟練程度尚可試驗操作流程正確性失誤較多，不夠熟練試驗操作流程錯誤，不熟練，實驗原理和目的不清試驗結果正確性和試驗報告規范性(權重60%)試驗結果正確，完整，數據分析合理，試驗報告書寫規范、內容清晰試驗結果較合理、完整，數據分析較合理，試驗報告書寫較規范、內容較清晰試驗結果較合理、完整性欠缺，數據分析不夠合理，試驗報告書寫較清晰試驗結果合理、完整性欠缺，數據分析不合理，試驗報告書寫不夠規范、清晰試驗結果不合理，存在明顯錯誤，數據分析錯誤，試驗報告書寫不規范、不清晰三、課程試卷設計方案序號課程目標考察點占比備注期末期末1能夠將機械、電子和控制等相關知識和數學模型方法用于機械電子領域的專業工程問題解決方案的比較與綜合了解機電傳動系統的發展歷史、負載特性；理解直流電機機構與運行原理；掌握直流電機固有機械特性、啟動與制動特性、調速特性和方法；理解三相交流異步電機機構與運行原理，掌握三相異步電機固有機械特性、啟動與制動特性、調速特性和方法；掌握單項異步電機的工作原理、固有機械特性、啟動制動方法；理解常見元器件的工作原理，記憶常見元器件電氣符號。理解直流電機的等效環節、轉速閉環負反饋系統的誤差概念、PID控制原理，掌握減小轉速誤差的方法，同時滿足生產對調速比和靜差度的要求，掌握其他形式的轉速控制方法。掌握PWM和H橋電路工作原理。40%題型：填空題、選擇題、判斷題、簡答題難度分為：容易、中等兩個等次，其比例構成近似為60:402能運用機、電、液、控等基本原理，借助文獻研究，分析機電系統運行過程的影響因素，獲得