《運動控制技術》課程標準課程編碼KC01000469課程類別專業核心課程學分2課程學時32講授學時：16實驗學時：0上機學時：0實踐學時：16先修課程機械設計與創新、電工電子技術、PLC高級應用、傳感器技術開設學期第3學期適用專業（專業及招生類型）高職?？飘厴I生、五年一貫制高職畢業生一、課程定位和課程設計1.課程定位《運動控制技術》是一門專業核心課程，針對高職?？飘厴I生、五年一貫制高職畢業生生源的機械電子工程技術本科專業開設，培養學生控制系統的基本概念、基本理論、運動控制的基本規律以及典型控制系統的基本應用與設計能力，區分運動控制系統和過程控制系統，掌握機電控制系統中運動控制的常用分析方法及其調試方法和控制器的類型和特點，學習典型機電設備控制的應用實例。《運動控制技術》課程主要培養學生運動控制方面的專業知識，為企業生產、管理、服務一線（如自動機、生產自動線、工業機器人、數控機床、現代物流設備等）的工程應用、設計制造、調試維修、技術研發、技術服務與管理等崗位培養高層次技術技能人才?！哆\動控制技術》課程的先修課程包括：機械設計與創新、電工電子技術、PLC高級應用、傳感器技術等。后續課程包括工業機器人應用、自動化生產線控制技術、智能制造系統等。2.課程設計思路課程設計的總體思路：《運動控制技術》是一門技術性、應用性非常強的專業課程，該課程的實踐教學應當緊密圍繞課程的培養目標和專項能力進行。我們對實踐教學的總體設計思想是：是以基于案例、資源庫等項目作為載體，以能力培養為目標，注重實用性。使學生通過學習，能對《運動控制技術》課程的內容，特別是應用特點有一個更全面和深入的認識，基本達到課程專項應用能力目標要求?！哆\動控制技術》課程采用理實一體的方式進行教學，圍繞崗位能力要求，設計實踐內容。課程以就業為導向，以崗位應用能力為具體目標，讓學生在現場或案例、項目等中進行專業技術、技能的訓練。設置的依據、課程內容：針對機電行業特點，以專項應用能力為目標，理實一體，實施“課堂與實踐場所合一”教學模式，以企業需求為導向整合、優化教學內容，制訂考核標準，針對每一個專項應用能力制訂出考核指標和分值比重。（1）不強調自動控制的高深理論，以理論夠用為度，著重從技術應用的角度進行教學設計，注重知識與技術的重新組合，將知識融入案例中，突出實用性。（2）精選應用實例，理實一體項目化教學，合理分配知識點，考慮學習能力的循序漸進，將理論知識和重點內容融合到項目中，提高感性認識，培養應用思維。（3）以課程能力培養目標為依據，設計并安排項目任務內容。二、課程目標課程總體目標為：以能力為導向，項目為載體組織教學，使學生“邊做邊學，學做合一”，掌握理解運動控制系統及其應用的基本技術、專業技能和相關理論，培養勇于創新、善于溝通、團結合作的職業品質；掌握運動控制系統的設計、安裝、調試、維護等綜合技術。培養從事項目運行活動的行為能力，培養項目實施過程中的安全、環保、成本、產品質量、團隊合作等意識和能力。具體課程目標包括以下四個方面。1.能力目標（1）能讀懂并說明運控控制系統電氣原理圖；（2）能掌握運控控制系統電氣原理圖的制圖標準；（3）能設計直流控制系統方案；（4）能辨別直流電機銘牌；（5）能熟練選擇直流電機；（6）能設計、選擇直流控制電路；（7）能在閉環系統中選擇、應用光電編碼器；（8）能用控制理論分析直流調速系統模型；（9）能熟練應用PID控制方法；（10）能設計交流調速系統方案；（11）能分析與選型交流電機；（12）能熟練分析與選型變頻器；（13）能分析與選型斷路器；（14）能分析與選型繼電器、接觸器；（15）能分析與選型變壓器；（16）能分析與選型開關電源；（17）能分析與選型按鈕與指示燈。（18）能熟練應用PLC等控制器相應編程軟件；（19）能熟練設置變頻器參數并調試設備；（20）能進行交流調速系統聯調。（21）能設計步進電機控制系統方案；（22）能分析與選型步進電動機；（23）能分析與選型步進驅動器；（24）能熟練設置步進驅動器參數并調試設備；（25）能設計伺服電動機控制系統方案；（26）能分析與選型伺服電動機；（27）能分析與選型伺服驅動器；（28）能熟練設置交流伺服驅動器參數并調試設備；（29）能分析與調試一般復雜程度的運動控制系統。（30）能設計一般復雜程度的運動控制系統。2.知識目標（1）了解運動控制系統的應用、概念、分類與特點；（2）掌握典型運動控制系統組成及應用；（3）掌握運動控制系統的開環與閉環控制。（4）了解直流電機運動控制系統的應用；（5）掌握運動控制系統中常用的物理概念與定律；（6）掌握直流電機運動控制系統的起停及調速原理與方法。（7）掌握直流電機運動控制系統的調速性能指標與常用PWM調速方法。（8）掌握直流調速系統的數學模型的分析與建立方法。（9）掌握光電編碼器等檢測器件的原理；（10）掌握直流調速系統的PID控制方法。（11）掌握交流電機主流調速的原理；（12）掌握交流電機的分類、交流電機的結構及原理；（13）掌握交流電機的起停和調速原理；（14）掌握變頻器的分類、變頻器的原理與應用方法；（15）掌握PLC的軟件編程與調試方法；（16）掌握變頻器的參數分類及應用；（17）了解常見交流調速系統故障排除方法。（18）了解步進電機控制系統的應用。（19）掌握步進電動機的分類、步進電動機的結構及原理；（20）了解步進電動機的性能指標；（21）了解步進驅動器的原理；（22）掌握步進驅動器的參數設置方法；（23）掌握步進驅動系統編程及調試方法。（24）了解伺服電動機控制系統的應用。（25）掌握伺服電動機的分類、伺服電動機的結構及原理；（26）了解伺服電動機的性能指標；（27）了解伺服驅動器的原理；（28）掌握交流伺服驅動器的參數設置方法；（29）掌握交流伺服系統編程及調試方法。（30）掌握一般復雜程度的運動控制系統設計方法。3.素質目標（1）規范的機電設備安裝的職業素質；（2）查閱資料、勤于思考、勇于探索的良好作風。（3）善于自學、善于歸納分析、勇于創新。（4）良好的道德品質、協調溝通能力、團隊合作及敬業精神。（5）嚴謹、全面、高效、負責的職業素質。（6）經濟、安全、環保的職業素質。4.課程目標與畢業要求的關系畢業要求包括工程知識、工程能力、現代工具的使用、工程師與社會、環境與可持續發展、職業規范、個人與團隊、溝通、項目管理、終身學習等十個方面。本課程主要培養工程知識、工程能力、現代工具的使用、職業規范、個人與團隊等方面的能力。三、課程內容與要求1.項目一直流電機運動控制系統的設計與調試（支撐課程目標1—9）教學要求（1）了解運動控制系統的應用、概念、分類與特點；（2）掌握典型運動控制系統組成及應用；（3）掌握運動控制系統的開環與閉環控制。（4）理解運動控制系統中常用的概念與定律；（5）掌握直流電機起停與調速原理及方法；（6）理解直流電機調速性能指標；（7）掌握PWM調速原理與方法；（8）掌握運動控制系統的開環與閉環控制的具體應用實例；（9）掌握運控控制系統的數學模型分析與建立方法；（10）掌握運動控制系統的轉矩控制方法；（11）掌握直流電機的機正確選擇方法；（12）掌握PID控制原理與方法；（13）掌握直流控制系統總體方案設計方法。主要教學內容（1）運動控制系統的應用、概念、分類與特點；（2）典型運動控制系統組成及應用；（3）運動控制系統的開環與閉環控制。（4）直流電機的應用及特點；（5）直流電機的銘牌分析與選型；（6）常用的物理概念與定律；（7）直流電機工作原理、結構及分類；（8）直流電機的起動；（9）直流電機的制動；（10）直流電機的調速方法；（11）直流電機的調速性能指標；（12）PWM裝置；（13）速度檢測模塊簡介；（14）直流調速系統的數學模型認知；（15）系統微分方程的建立；（16）拉普拉斯變換的數學方法；（17）線性系統的傳遞函數；（18）系統方塊圖；（19）直流調速系統的數學模型建立；（20）直流調速系統的PID控制；（21）直流電機的接線、運行與分析。教學重點與難點教學重點：運動控制系統組成；運動控制系統的開環與閉環控制；直流電機的銘牌分析與選型；常用的物理概念與定律；直流電機工作原理；直流電機的調速方法；PWM裝置；直流調速系統的數學模型；拉普拉斯變換的數學方法；線性系統的傳遞函數；直流調速系統的數學模型建立；直流調速系統的PID控制。教學難點：直流電機的制動；直流電機的調速性能指標；直流調速系統的數學模型；系統微分方程的建立；拉普拉斯變換的數學方法；線性系統的傳遞函數；系統方塊圖；直流調速系統的PID控制?？己它c與要求識記：運動控制系統概念、分類與特點；運動控制系統組成；運動控制系統的開環與閉環控制；直流電機特點；常用的物理概念與定律。領會：運動控制系統應用；直流電機工作原理、結構及分類；直流電機的起動；直流電機的制動；直流電機的調速方法；直流電機的調速性能指標；直流調速系統的數學模型。應用：直流電機的銘牌分析與選型；PWM裝置；系統微分方程的建立；拉普拉斯變換的數學方法；線性系統的傳遞函數；系統方塊圖；直流調速系統的PID控制；直流電機的接線、運行與分析。2.項目二交流電機運動控制系統設計與調試（支撐課程目標10—20）教學要求（1）理解控制系統的電源相關知識及應用；（2）了解交流電機主流調速的應用；（3）理解電氣原理圖繪制的標準。（4）了解交流電機的分類；（5）理解交流電機的結構及原理；（6）掌握交流電機的起停和調速；（7）了解變頻器的分類；（8）掌握變頻器的原理與應用；（9）掌握開關電源的原理及應用。（10）掌握PLC的軟件編程方法；（11）掌握變頻器的參數設置方法；（12）掌握系統聯調和常見故障排除方法。主要教學內容（1）運控控制系統電源電路設計；（2）電機控制電路設計；（3）PLC輸入輸出控制電路設計；（4）交流電機的分類及應用；（5）三相異步電動機結構及工作原理；（6）三相異步電機轉矩與機械特性；（7）三相異步電機的起動與制動；（8）三相異步電機的調速；（9）三相異步電機的銘牌分析與選型；（10）變頻器的分類與現狀；（11）變頻器的基本原理；（12）變頻器的選型；（13）其他元器件的選型；（14）編程與調試；（15）變頻器的設置與調試；（16）變頻器的維護與檢修。教學重點與難點教學重點：電機控制電路設計；PLC輸入輸出控制電路設計；三相異步電動機結構及工作原理；三相異步電機轉矩與機械特性；三相異步電機的起動與制動；三相異步電機的調速；（11）變頻器的基本原理；變頻器的選型；編程與調試；變頻器的設置與調試。教學難點：電機控制電路設計；PLC輸入輸出控制電路設計；三相異步電機轉矩與機械特性；三相異步電機的起動與制動；三相異步電機的調速；變頻器的基本原理；變頻器的設置與調試；變頻器的維護與檢修?？己它c與要求識記：交流電機的分類；三相異步電機轉矩與機械特性；變頻器的分類；變頻器的參數。領會：三相異步電動機結構及工作原理；三相異步電機的起動與制動；三相異步電機的調速；三相異步電機的銘牌分析與選型；變頻器的基本原理。應用：運控控制系統電源電路設計；電機控制電路設計；PLC輸入輸出控制電路設計；變頻器的選型；其他元器件的選型；編程與調試；變頻器的設置與調試；變頻器的維護與檢修。3.項目三步進電機運動控制系統設計與調試（支撐課程目標21—24）教學要求（1）了解步進電機控制系統發展與應用。（2）掌握步進電機控制系統方案設計方法；（3）了解步進電動機的分類；（4）掌握步進電動機的結構、原理；（5）理解步進電動機的性能指標；（6）掌握步進驅動器的原理與應用；（7）掌握PLC的軟件編程及程序調試方法；（8）掌握步進驅動器的參數及應用方法；（9）掌握系統的聯調方法。主要教學內容（1）設計步進電機驅動電路圖；（2）設計I/O控制電路圖；（3）步進電機的分類及特點；（4）步進電機的工作原理及結構；（5）步進電動機的主要技術指標和運行特性；（6）步進電機的銘牌分析與選型；（7）步進驅動器的選型；（8）PLC的程序設計與調試；（9）步進驅動器的參數設置；（10）常用步進驅動系統聯調與分析。教學重點與難點教學重點：步進電機驅動電路圖；I/O控制電路圖；步進電機的工作原理及結構；步進電動機的主要技術指標和運行特性；步進驅動器的選型；PLC的程序設計與調試；步進驅動器的參數設置。教學難點：步進電機的工作原理及結構；步進電動機的主要技術指標和運行特性；PLC的程序設計與調試；常用步進驅動系統聯調與分析。考核點與要求識記：步進電機的分類及特點；步進電動機的主要技術指標；步進驅動器的參數。領會：步進電機的工作原理及結構；步進電動機的主要運行特性；步進電機的銘牌分析與選型；步進驅動器的選型。應用：步進電機驅動電路圖設計；I/O控制電路圖設計；PLC的程序設計與調試；步進驅動器的參數設置；常用步進驅動系統聯調與分析。4.項目四伺服電機運動控制系統設計與調試（支撐課程目標25—28）教學要求（1）了解伺服電動機控制系統的應用。（2）掌握伺服電動機控制系統方案設計方法；（3）了解伺服電動機的分類；（4）掌握伺服電動機的結構及原理；（5）理解伺服電動機的性能指標；（6）掌握伺服驅動器的原理與應用方法；（7）掌握編程軟件的應用；（8）掌握交流伺服驅動器參數的設置與設備調試方法；（9）掌握伺服系統聯調與故障分析方法。主要教學內容（1）伺服電機驅動電路設計；（2）伺服系統I/O控制電路設計；（3）伺服電動機的原理與特點；（4）伺服電動機的應用；（5）伺服電動機的機械特性及控制；（6）伺服電動機的主要性能指標與技術指標；（7）交流伺服電動機與步進電動機的性能比較；（8）伺服電機的銘牌分析與選型；（9）伺服驅動器的選型；（10）程序設計與調試；（11）伺服驅動器的參數設置；（12）典型伺服驅動系統聯調與分析。教學重點與難點教學重點：伺服電機驅動電路設計；伺服系統I/O控制電路設計；伺服電動機的原理；伺服電動機的機械特性；伺服電動機的主要性能指標與技術指標；伺服驅動器的選型；程序設計與調試；伺服驅動器的參數設置。教學難點：伺服電動機的原理；伺服電動機的機械特性及控制；伺服電動機的主要性能指標與技術指標；伺服驅動器的參數設置；典型伺服驅動系統聯調與分析?？己它c與要求識記：伺服電機特點；伺服電動機的種類及應用；伺服電動機的主要性能指標與技術指標。領會：伺服電動機的原理；伺服電動機的機械特性及控制；伺服電機的銘牌分析與選型；伺服驅動器的選型；交流伺服電動機與步進電動機的性能比較。應用：伺服電機驅動電路設計；伺服系統I/O控制電路設計；程序設計與調試；伺服驅動器的參數設置；典型伺服驅動系統聯調與分析。5.項目五運動控制系統綜合設計（支撐課程目標29—30）教學要求（1）掌握運控控制系統總體性能要求和任務設計方法；（2）掌握運動控制系統方案設計方法；（3）掌握運動控制系統電氣原理圖設計與元器件的選擇方法；（4）掌握程序設計過程與編譯軟件使用方法；（5）掌握典型運動控制系統的調試方法。主要教學內容（1）運控控制系統總體性能要求和任務設計；（2）運動控制系統方案設計；（3）運動控制系統電氣原理圖設計與元器件的選擇；（4）程序設計和編譯軟件的使用；（5）典型運動控制系統的調試。教學重點與難點教學重點：運動控制系統方案設計；運動控制系統電氣原理圖設計與部件的選擇；程序設計。教學難點：編譯軟件的使用；系統的調試。考核點與要求識記：運動控制系統設計一般步驟。領會：運控控制系統總體性能要求和任務設計。應用：運動控制系統方案設計；運動控制系統電氣原理圖設計與部件的選擇；系統調試與故障排除。四、課程教學安排教學內容思政融入點講授學時實驗學時上機學時實踐學時習題課線下總學時線上總學時其他項目1直流電機運動控制系統的調試任務1控制方案分析與電機選擇1.1.1運控控制系統簡介1.1.2項目控制方案設計1.1.3直流電機的應用及特點1.1.4直流電機的銘牌分析與選型1.1.5常用的物理概念與定律1.1.6直流電機工作原理1.1.7直流電機的結構及分類運控控制系統簡介。結合中國制造發展，主要成就，教育學生堅持“四個自信”。2021任務2驅動電路設計1.2.1直流電機的起動1.2.2直流電機的制動1.2.3直流電機的調速方法直流電機的調速方法。追求性能優化，學會靈活變通，并追求卓越。11211.2.4直流電機的調速性能指標1.2.5PWM裝置1.2.6電機驅動電路設計電機驅動電路設計。分析利弊，學會揚長避短，充分發揮自己的特長。1121任務3直流電機的閉環控制與實施1.3.1閉環控制方案設計1.3.2速度檢測模塊簡介1.3.3直流調速系統的數學模型認知1.3.4系統微分方程的建立1.3.5拉普拉斯變換的數學方法直流調速系統的數學模型。理論的重要性，要耐得住寂寞，敢于攻克難題。20221.3.6線性系統的傳遞函數1.3.7系統方塊圖1.3.8直流調速系統的數學模型建立1.3.9直流調速系統的PID控制1.3.10直流電機的接線、運行與分析PID控制。介紹PID模擬和數字形式的發展，啟發學生的創新意識，如何“彎道超車”，做到世界領先。1121項目2交流電機運動控制系統的調試任務1控制方案設計2.1.1控制方案設計2.1.2電源電路設計2.1.3主軸電機控制電路設計2.1.4冷卻電機控制電路設計2.1.5強電控制電路設計2.1.6PLC輸入控制電路設計2.1.7PLC輸出控制電路設計控制方案設計。體現解決問題嘗試多種方法，開拓創新。1121任務2元器件的選型2.2.1交流電機的分類及應用2.2.2三相異步電動機結構及工作原理2.2.3三相異步電機轉矩與機械特性2.2.4三相異步電機的起動與制動交流電機的分類及應用。國情觀念、民族團結、國際視野。11212.2.5三相異步電機的調速2.2.6三相異步電機的銘牌分析與選型2.2.7變頻器的分類與現狀2.2.8變頻器的基本原理2.2.9變頻器的選型2.2.10其他元器件的選型變頻器的分類與現狀。愛國熱情、樹立為中華復興而學習的責任和擔當。1121任務3程序設計與調試2.3.1PLC的I/O地址分配2.3.2程序設計2.3.3編程與調試2.3.4變頻器的設置與調試2.3.5變頻器的維護與檢修編程與調試。嚴謹、細心、一絲不茍的做事態度，提升故障排除能力。0221項目3步進電機運動控制系統的調試3.1.1設計控制方案圖3.1.2設計步進電機驅動電路圖3.1.3設計I/O控制電路圖任務3程序設計與系統調試3.3.1PLC的I/O地址分配3.3.2梯形圖設計3.3.3程序上傳3.3.4步進驅動器的參數設置3.3.5常用步進驅動系統聯調與分析步進驅動器的參數設置?？茖W嚴謹、標準規范的治學與工作態度。1121任務2元器件的選型3.2.1步進電機的分類及特點3.2.2步進電機的工作原理及結構3.2.3步進電動機的主要技術指標和運行特性3.2.4步進電機的銘牌分析與選型3.2.5步進驅動器的選型3.2.6其它元器件的選型步進驅動器的選型?？茖W嚴謹、標準規范；優勝劣汰，歷練自我，成為強者。1121項目4伺服電機運動控制系統的調試任務1控制方案設計4.1.1設計控制方案圖4.1.2設計伺服電機驅動電路圖4.1.3設計I/O控制電路圖任務3程序設計與調試4.3.1PLC的I/O地址分配4.3.2梯形圖設計4.3.3程序下載4.3.4伺服驅動器的參數設置4.3.5典型伺服驅動系統聯調與分析典型伺服驅動系統聯調與分析。培養嚴謹、細心、一絲不茍的做事態度；解決問題嘗試多種方法，開拓創新；愛崗敬業，團隊合作。1121任務2元器件的選型4.2.1伺服電動機的原理與特點4.2.2伺服電動機的應用4.2.3伺服電動機的機械特性及控制4.2.4伺服電動機的主要性能指標與技術指標4.2.5交流伺服電動機與步進電動機的性能比較4.2.6伺服電機的銘牌分析與選型伺服電機的銘牌分析與選型。啟發學生的創新意識，樹立只要堅持就能勝利的信息。1121項目五自動沖壓機床運動控制系統設計5.1運控控制系統總體性能要求和任務設計5.2運動控制系統方案設計5.3運動控制系統電氣原理圖設計與元器件的選擇方案設計。舉一反三，能合并同類項、排列組合、統籌管理，從而做到有條不紊、提高效率。11215.4程序設計和編譯軟件的使用5.5典型運動控制系統的調試系統調試。記錄、總結和融會貫通能力；嚴謹、細心、一絲不茍的做事態度，提升故障排除能力。0221機動與復習復習過程。學會舉一反三、融會貫通，提升創新創造性學習與總結能力。112合計16163216總計線下32學時，線上16學時五、課程實施1.教學條件（1）軟硬件條件校內實訓室+教學儀器設備與多媒體（運控控制實訓室）。建議按小班授課，配置多媒體綜合實訓室。配置一定數量（按2至5人一臺）的運動控制系統裝調實訓設備，配置每組一臺調試電腦，個人準備筆記本電腦，供課程項目理實一體化教學使用。學生所在的機械工程學院應該為學生提供開放的實驗室，方便學生自由選擇實驗時間。（2）師資條件機電教學團隊教師。擔任本課程教學的教師應具有大學教師資格，具有碩士以上學歷或副高以上職稱的雙師素質，具有自動控制、機電控制等運動控制系統方面的應用背景，專任教師和兼職教師組成的具有“雙師”結構特點的教學團隊要求。2.教材選用和建議（1）教材選用教材選用高職本科或應用型本科機電類教材，不要選用普通高等教育大學的教材和高職?？平滩?。教材：甄久軍、陳濤、馬濤，運動控制系統安裝與調試［M]。北京：高等教育出版社，2019.參考書目：①熊田忠，運動控制技術與應用［M]。北京：中國輕工業出版社，2016.②班華，運動控制系統［M]。北京：電子工業出版社，2019.閱讀材料：無（2）教材、教學參考資料使用建議所選用教材為項目化教學教材，打破了知識章節體系，理論融合到項目中，理實一體，適合于職業教育。但教材也有缺點，最后需要一個綜合應用項目。參考書目《運動控制技術與應用》為應用本科教材，但不是項目化教學，有些地方也沒有講透徹。參考書目《運控控制系統》為老本科教材，理論性強、知識講解透徹。所以三本書結合，以所選教材為主線，以兩本參考書為輔助，進行理論與實踐一體的項目化教學，定能達到良好效果。3.教學方法建議采用