PAGEPAGE8《機電一體化系統(tǒng)設計》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱機電一體化系統(tǒng)設計課程編號課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)課開課單位機械電子教研室授課學期第7學期學分/學時2/32課內(nèi)學時32理論授課28上機學時課內(nèi)實踐實驗學時4課外學時32適用專業(yè)機械電子工程是否雙語否先修課程控制工程基礎后續(xù)課程無二、課程簡介《機電一體化系統(tǒng)設計》是機械電子工程專業(yè)的專業(yè)選修課，為理論性較強的一門課程。本課程應用系統(tǒng)觀點講授機械系統(tǒng)、驅(qū)動裝置、檢測控制系統(tǒng)、接口技術(shù)及其有機結(jié)合。通過以上理論講授及實驗，培養(yǎng)學生領(lǐng)會機電一體化系統(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，并組成合適的機電一體化系統(tǒng)，以達到預期的系統(tǒng)性能，培養(yǎng)學生分析、設計復雜機電系統(tǒng)的能力。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習，使學生達到以下目標：課程目標1.（知識目標）理解機電一體化系統(tǒng)設計的基本概念、基本理論、基本方法，分析機電一體化系統(tǒng)各部分組成、原理、掌握系統(tǒng)分析、設計方法及控制策略；課程目標2.（能力目標）通過理論和實踐環(huán)節(jié)，使學生具備研究、制定機電一體化系統(tǒng)方案的能力、掌握基本實驗操作技能、培養(yǎng)分析、處理復雜問題的能力；課程目標3.（價值塑造）通過課程教學，培養(yǎng)學生一體化、綜合性創(chuàng)新思維、精益求精的工匠精神，樹立學生的科學發(fā)展觀、激發(fā)學生求知熱情和勇于探索的實踐精神。（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1-4：1-工程知識課程目標2課程目標3指標點2-2：2-問題分析四、課程基本教學內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內(nèi)容第一單元系統(tǒng)總體設計（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容機電一體化的概念，系統(tǒng)組成、總體設計方法，典型機電一體化裝置的基本組成、機電一體化控制系統(tǒng)。2.重點和難點重點：機電一體化的概念，系統(tǒng)組成、總體設計方法。難點：典型機電一體化裝置的基本組成、機電一體化控制系統(tǒng)。3.教學方法課堂講授、課上討論。1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，闡明機電一體化的概念、理解系統(tǒng)組成。2.通過課上討論，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生理解總體設計方法,分析典型機電一體化裝置的基本組成，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。4.學生學習預期成果描述機電一體化的概念、系統(tǒng)組成，理解總體設計方法、分析典型機電一體化裝置的基本組成。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2。第二單元機械系統(tǒng)（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容傳動機構(gòu)的種類、特點、基本要求，常用精密傳動機構(gòu)的基本原理與設計方法。2.重點和難點重點：傳動機構(gòu)的種類、特點。難點：常用精密傳動機構(gòu)的基本原理與設計方法。3.教學方法課堂講授、課上討論。1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，歸納傳動機構(gòu)的種類、特點；2.通過課上討論，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，分析常用精密傳動機構(gòu)的基本原理與設計方法，培養(yǎng)學生的綜合分析能力。4.學生學習預期成果描述傳動機構(gòu)的種類、特點。理解精密傳動機構(gòu)的基本原理與設計方法。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2。第三單元伺服驅(qū)動系統(tǒng)（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容伺服系統(tǒng)的組成、分類，步進電機、直流伺服電機的工作原理及控制方法。2.重點和難點重點：伺服系統(tǒng)的組成、分類、步進電機工作原理。難點：直流伺服電機的工作原理及控制方法。3.教學方法課堂講授、課上討論。1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，闡明伺服系統(tǒng)的組成、分類；2.通過課上討論，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生領(lǐng)會直流伺服電機的工作原理及控制方法，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)思維能力。4.學生學習預期成果描述伺服系統(tǒng)的組成、分類，理解步進電機、直流伺服電機的工作原理及控制方法。5.支撐課程目標課程目標2、課程目標3。第四單元檢測與控制系統(tǒng)（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容檢測系統(tǒng)的基本組成，常用傳感器的原理與適用場合，信號預處理技術(shù)，控制系統(tǒng)數(shù)學模型及其建立方法、PID控制算法，運動控制系統(tǒng)的建模方法。2.重點和難點重點：檢測系統(tǒng)的基本組成、控制系統(tǒng)數(shù)學模型及其建立方法。難點：PID控制算法。3.教學方法課堂講授、課上討論。1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，闡明檢測系統(tǒng)的基本組成；2.通過課上討論，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生領(lǐng)會控制系統(tǒng)的建模方法、PID控制算法。4.學生學習預期成果描述檢測系統(tǒng)的基本組成，掌握常用傳感器的原理及應用、描述運動控制系統(tǒng)，掌握PID控制算法。5.支撐課程目標課程目標2、課程目標3。第五單元接口技術(shù)（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內(nèi)容工業(yè)控制計算機的類型、通信方式，計算機控制接口的工作原理，溫度測量系統(tǒng)實例。2.重點和難點重點：工業(yè)控制計算機的類型、通信方式，計算機控制接口的工作原理。難點：溫度測量系統(tǒng)實例。3.教學方法課堂講授、課上討論。1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，闡明計算機控制接口的工作原理；2.通過課上討論，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生領(lǐng)會溫度測量系統(tǒng)實例。4.學生學習預期成果描述計算機控制接口工作原理，領(lǐng)會溫度測量系統(tǒng)實例、描述工業(yè)控制計算機的類型、通信方式。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標3。第六單元課內(nèi)實驗（學時數(shù)：4學時）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.重點和難點重點：智能小車本體機械結(jié)構(gòu)、智能小車尋跡原理。難點：機械結(jié)構(gòu)組裝、調(diào)試。3.實施方式理論+實驗4.學習要求學生運用機電一體化技術(shù)，搭建智能小車本體并調(diào)試，應用尋跡控制原理，實現(xiàn)智能小車運動軌跡、速度控制任務。5.實驗要求（1）實驗屬性：驗證性實驗（2）開出要求：必做（3）分組要求：1人1組（4）實驗準備：實驗前要復習相關(guān)理論知識并理解實驗步驟及方法。（5）其他要求無6.學生學習預期成果學生在學完本單元課程后應具有的一定的動手操作能力，實現(xiàn)智能小車本體的搭建、完成智能小車運動軌跡、速度控制任務。7.支撐課程目標課程目標3（二）課程基本教學內(nèi)容對課程目標的支撐理論課程課程教學內(nèi)容教學方法支撐的課程目標學時安排課內(nèi)課外學時比例第一單元系統(tǒng)總體設計課堂講授、課上討論課程目標1、261：1第二單元機械系統(tǒng)課堂講授、課上討論課程目標1、261：1第三單元伺服驅(qū)動系統(tǒng)課堂講授、課上討論課程目標2、361：1第四單元檢測與控制系統(tǒng)課堂講授、課上討論課程目標2、361：1第五單元接口技術(shù)課堂講授、課上討論課程目標1、341：1合計281：1實驗課程課程教學內(nèi)容教學方法支撐的課程目標學時安排第六單元課內(nèi)實驗講授+現(xiàn)場指導課程目標34合計4五、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)總體設計、機械系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、檢測與控制系統(tǒng)、接口技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容。作業(yè)評分具體標準：作業(yè)正確率、書寫規(guī)范性目標分值=0.5*作業(yè)平均成績測驗（百分制）40隨堂測驗2次：考核內(nèi)容：理論教學中關(guān)鍵術(shù)語的理解。評價細則：表述正確率、書寫規(guī)范性目標分值=0.4*測驗平均成績課堂表現(xiàn)（百分制）10按課堂反饋、討論、回答問題參與度綜合評價。目標分值=0.1*綜合評價成績實踐成績20%實驗（百分制）100考核內(nèi)容及評價細則實驗報告：表達正確性、書寫規(guī)范性目標分值=1*實驗報告成績期末考試40%知識40考核內(nèi)容：所有教學內(nèi)容考試題型：簡答、分析題、設計題評價細則：采用開卷線下考試，共計100分，按試卷參考答案及評分標準評分。能力40綜合應用15創(chuàng)新5（二）課程考核對課程目標的支撐教學內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標第一單元系統(tǒng)總體設計1-1機電一體化系統(tǒng)1-2總體設計1-3典型機電一體化裝置作業(yè)、測驗、期末考試課程目標1、2第二單元機械系統(tǒng)2-1傳動機構(gòu)2-2常用精密傳動機構(gòu)作業(yè)、測驗、期末考試課程目標1、2第三單元伺服驅(qū)動系統(tǒng)3-1伺服系統(tǒng)3-2步進電機、直流伺服電機作業(yè)、測驗、期末考試課程目標2、3第四單元檢測與控制系統(tǒng)4-1傳感檢測系統(tǒng)4-2常用傳感器4-3控制系統(tǒng)數(shù)學模型4-4PID控制作業(yè)、測驗、期末考試課程目標2、3第五單元接口技術(shù)5-1工業(yè)控制計算機5-2計算機控制接口5-3溫度測量系統(tǒng)作業(yè)、測驗、期末考試課程目標1、3第六單元課內(nèi)實驗6-1智能小車本體組裝6-2智能小車尋跡控制實驗報告課程目標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.機電一體化系統(tǒng)設計.清華大學出版社.2019（二）相關(guān)推薦書目1倪曉梅.機電一體化系統(tǒng)設計.西安電子科技大學出版社，20222