《运动控制系统》课程教学大纲.docx
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《运动控制系统》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程中文名称
运动控制系统
课程英文名称
MotionlControl System
课程编号
33142205
课程模块
思想政治理论课 通识教育课 专业基础课 专业课
课程性质
必修 限选 专业任选 任选
总学时
40
讲授学时
32
实验(专题辅导)学时
8
总学分
2.5
开课单位
电子与信息工程学院
开课系(室)
自动化系
授课对象
大四本科生
适用专业
自动化专业
二、课程简介和教学目标
1.课程简介
本课程是自动化专业的专业必修课程。
通过本课程的学习,使学生了解运动控制系统的基本原理、分析和设计,以及在工业生产、生活等许多重要国民经济领域中的应用,掌握直流调速、交流调速的基本概念、基本组成环节和基本控制规律及自动控制系统中调节器的工程设计方法;培养学生掌握和运用理论分析解决实际问题的能力。
为今后走上工作岗位,从事运动控制及相关工作打下基础。
2.教学目标
教学目标1:
掌握直流调速系统、交流调速系统、伺服控制系统的基本组成、特点及其工作原理;
教学目标2:
掌握直流调速系统、交流调速系统、伺服系统的动、静态参数计算及其性能分析;
教学目标3:
掌握直流调速系统、交流调速系统的工程设计;
教学目标4:
能够坚守客观、公正、诚信的原则;尊重他人,具有良好的合作态度与协作精神;主动积极的工作态度,持续钻研以提高专业素养。
教学目标5(课程思政):
引导学生树立正确的人生观、世界观和价值观,增强学生实业报国的理想信念。
3.教学目标与毕业要求指标点的支撑关系
教学目标
支撑毕业要求对应指标点
教学目标1
1.工程知识掌握本专业所需的数学、自然科学、工程基础和专业知识,能够用于解决自动化领域的一般工程和复杂工程问题。
教学目标2
2.问题分析具备在自动化领域提出问题、分析问题和解决问题的工程实践能力,能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达、分析自动化相关领域的工程问题,以获得有效结论。
3.设计/开发解决方案树立全面的系统观念,具备较强的自动化及相关系统的设计、开发和应用的基本能力,能够设计针对自动化相关领域控制工程问题的解决方案,设计满足特定需求的系统、单元(部件)、流程或算法,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。
教学目标3
4.研究 能够基于科学原理并采用科学方法对自动化控制工程问题进行研究,包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。
具有开展学科相关的科学研究、知识或技术创新的基本能力。
5.2 能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、工程工具和专业模拟软件,对自动化相关领域的工程问题进行分析、计算与设计;能够针对具体的对象,开发或选用满足特定需求的现代工具,模拟和预测专业问题,并能够分析其局限性。
教学目标4
8.2 理解诚实公正、诚信守则的工程职业道德和规范,并能在工程实践中自觉遵守;理解工程师对公众的安全、健康和福祉,以及环境保护的社会责任,能够在工程实践中自觉履行责任。
9.个人和团队 具有良好的独立工作能力、团队合作能力和组织管理协作能力,能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。
10.沟通 能够就复杂的自动化控制工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流,包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。
并具备一定的国际视野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。
12.终身学习 具有跟踪和发展自动化及相关领域新理论、新知识和新技术的能力,具有自主学习和终身学习的意识,有不断学习和适应发展的能力。
教学目标5
3.2 能够针对特定需求,完成单元(部件)的设计;能够进行系统或工艺流程设计,在设计中体现创新意识,并在设计中能够考虑安全、健康、法律、文化及环境等制约因素。
8.1 有正确的价值观,理解个人与社会的关系,了解中国国情。
三、理论教学
表1 理论教学安排
序号
章节(学时)
学习内容(含重点、难点)
教学方法、手段
支撑教学目标
其他
1
第一章绪论
(2)
1、运动控制系统及其组成( )
2、运动控制系统的历史与发展
3、运动控制系统的转矩控制规律( )
4、生产机械的负载转矩特性( )
以多媒体为主,辅以黑板教学,仿真演示。
启发式教学和课堂讨论相结合。
1,2,4,5
2
第二章转速反馈控制的直流调速系统(4)
1、直流调速系统的可控直流电源( )
2、稳态性能指标和直流调速系统的机械特性( )
3、转速反馈控制的直流调速系统( )
4、直流调速系统的数字控制( )
5、转速反馈控制直流调速系统的限流保护( )( )
以多媒体为主,辅以黑板教学,仿真演示。
启发式教学和课堂讨论相结合。
1,2,3,4,5
3
第三章转速、电流反馈控制的直流调速系统
(4)
1、转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性( )
2、转速、电流反馈控制直流调速系统的数学模型和动态过程分析( )( )
3、转速、电流反馈控制直流调速系统的设计( )( )
以多媒体为主,辅以黑板教学,仿真演示。
启发式教学和课堂讨论相结合。
1,2,3,4,5
4
第四章可逆控制和弱磁控制的直流调速系统
(2)
1、直流PWM可逆调速系统( )
2、V-M可逆直流调速系统( )( )
3、弱磁控制的直流调速系统
以多媒体为主,辅以黑板教学,仿真演示。
启发式教学和课堂讨论相结合。
2,3,4
5
第五章基于稳态模型的异步电动机调速系统(6)
1、异步电动机的稳态数模和调速方法( )
2、异步电动机的调压调速
3、异步电动机的变压变频调速( )( )
4、电力电子变压变频器
5、转速开环变压变频调速系统( )
6、转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统( )
以多媒体为主,辅以黑板教学,仿真演示。
启发式教学和课堂讨论相结合。
1,2,3,4,5
6
第六章基于动态模型的异步电动机调速系统(8)
1、异步电动机动态数模的性质( )
2、异步电动机的三相数学模型( )
3、坐标变换( )( )
4、异步电动机在正交坐标系上的动态数模( )
5、异步电动机在正交坐标系上的状态方程( )
6、异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统( )( )
7、异步电动机按定子磁链定向的直接转矩控制系统( )( )
8、DTC与VC的比较
以多媒体为主,辅以黑板教学,仿真演示。
启发式教学和课堂讨论相结合。
1,2,3,4,5
7
第七章绕线式异步机双馈调速系统
(2)
1、异步电动机双馈调速工作原理( )
2、串级调速系统( )( )
3、异步机串级调速时的机械特性( )
以多媒体为主,辅以黑板教学,仿真演示。
启发式教学和课堂讨论相结合。
1,2,3,4
8
第八章同步电动机变压变频调速系统
(2)
1、同步电动机变压变频调速的特点及其基本类型( )
2、他控变频同步电动机调速系统
3、自控变频同步电动机调速系统
以多媒体为主,辅以黑板教学,仿真演示。
启发式教学和课堂讨论相结合。
1,2,3,4
9
第九章伺服系统
(2)
1、伺服系统的特征及组成( )
2、伺服系统控制对象的数学模型( )
3、伺服系统的设计
以多媒体为主,辅以黑板教学,仿真演示。
启发式教学和课堂讨论相结合。
1,2,3,4
四、实验教学
表2实验教学安排
序号
实验项目名称(学时)
实验内容
实验类型
支撑教学目标
其他
1
V-M系统调节器特性测试
调节器I(速度调节器)的调试;)调节器II(电流调节器)的调试;反号器的调试。
设计性
1,5
2
电流单闭环直流调速系统
学习DJK01“电源控制屏”的使用方法;DJK04上的基本单元的调试;Uct不变时直流电动机开环特性的测定;电流单闭环直流调速系统特性测试
验证性
1,2,3,4,5
3
双闭环不可逆直流调速系统
了解闭环不可逆直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理;掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
设计性
1,2,3,4,5
4
交流调压调速
了解交流调压调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理;测定三相绕线式异步电动机转子串电阻时的机械特性。
设计性
2,3,4,5
五、考核与成绩评定方法
表3课程考核及评价细则
成绩组成
考核/评价环节
分值
考核/评价细则
支撑教学目标
平时成绩
出勤率
10
根据学生平时上课的出勤率,视其对课程学习的态度及积极程度,按10%计入课程总成绩
1,2,3,4,5
课堂练习及讨论
10
根据学生平时上课的课堂表现及互动情况,按10%计入课程总成绩
1,2,3,4,5
课后练习
10
根据学生课后作业完成情况视其对课程学习的态度及积极程度,按10%计入课程总成绩
1,2,3,4,5
实验环节
10
根据学生实验完成情况,分等级,按10%计入课程总成绩
1,2,3,4,5
考试成绩
考试的卷面成绩
60
根据学生卷面大题完成情况,按60%计入课程总成绩
1、2、3,4,5
六、建议教材及相关教学资源
建议教材:
[1] 阮毅,陈伯时.电力拖动自动控制系统—运动控制系统[M].北京:
机械工业出版社,2014
建议参考书:
[1] 陈伯时,陈敏逊. 交流调速系统[M]. 北京:
机械工业出版社, 2005.
[2] 刘锦波,张承惠,等. 电机与拖动[M]. 北京:
清华大学出版社,2006.
[3] 李勇东.交流电机数字控制[M]. 北京:
机械工业出版社,2002.
[4] 阮毅,陈维均. 运动控制系统[M].北京:
清华大学出版社,2006.
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