教案机电传动控制.docx

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教案机电传动控制

题目

模块一基础知识

任务1.1认识机电传动控制系统

学时

2

教学目标

与要求

1.理解电机传动的任务。

2.能够正确掌握机电传动控制系统的设计方法。

重点

1.能够正确掌握机电传动控制系统的设计方法。

难点

1.了解几种典型生产机械的机械特性

教学方法

与手段

教学方式：

讲练结合法，图形法，举例分析法；

教学手段：

多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

任务1.1认识机电传动控制

1.1.1机电传动控制系统的基本要素和功能

1.机械装置（结构功能）

2.执行装置（驱动功能和能量转换功能）

3.传感器与检测装置（检测功能）

4.动力源（运转功能）

5.信息处理与控制装置（控制功能）

1.1.2机电传动控制系统的设计方法

1.设计要求

2.设计方法

模块化设计

柔性设计方法

取代设计法

融合设计法

【知识拓展】讲多错多及其控制系统的发展

作业

布置

课堂练习

课后

小结

学生反应良好，课堂气氛活跃。

2015～2016学年第二学期

题目

任务1.2机电传动控制系统计算

学时

4

教学目标

与要求

2.掌握机电传动控制系统的运动学方程式。

了解机电传动控制系统稳定运行条件。

重点

掌握多轴拖动系统中转矩折算的基本原则和方法。

难点

掌握多轴拖动系统中转矩折算的基本原则和方法。

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

任务1.2机电传动控制系统计算

机电传动系统的动力学基础

1.2.1机电传动系统的运动方程式

1.2.2转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算

1.2.3负载转矩的折算

1.2.4转动惯量和飞轮转矩的折算

1.2.5生产机械的机械特性

1恒转矩型机械特性

2离心式通风机型机械特性

3直线型机械特性

4恒功率型机械特性

2.4机电传动系统稳定运行的条件

1．

2．

3．

4．

5．

作业

布置

课堂练习

课后

小结

涉及计算，学生不感兴趣。

题目

模块二驱动电机

任务2.1认识直流电动机

学时

4

教学目标

与要求

1、了解直流电动机的基本结构的基础上，着重掌握直流电机的基本工作原理，特别应掌握转矩方程式、电势方程式和电压平衡方程式。

2、掌握直流电动机的机械特性，特别是人为机械特性。

重点

掌握直流电动机的机械特性，特别是人为机械特性

难点

1.运用转矩、电势、电压平衡方程式，正确掌握电动机在各种运转状态下电磁转矩T、负载转矩TL、转速n、电抠电流Ia和电势E等符号的确定。

教学方法

与手段

讲授发和实验法。

主要教

学内容

及过程

任务2.1认识直流电动机

2.1直流电动机的基本结构和工作原理

2.1.1直流电动机的基本结构

主要部件：

励硅绕组（定子线圈）用来产生磁场

电枢绕组（转子线圈）通有工作电流

换向器保持电枢绕组的电流方向不变

铁芯（定子、转子）导磁及支撑

2.1.2直流电机的基本工作原理

发电机（根据右手定则）

电动机（根据左手定则）

2.2直流发电机

2.3直流电机的机械特性

2.3.1他励电动机的固有机械特性

2.3.2他励电动机的人为机械特性

2.3.3其它形式直流电动机的机械特性

作业

布置

课后习题

课后

小结

本节主要机构原理分析，大部分学生都能认真听课。

题目

任务2.2认识交流电动机

2.2.1三相异步电动机的基本结构

2.2.2三相异步电动机的工作原理

学时

2

教学目标

与要求

1.了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生；

2.掌握交流电机的基本工作原理；

重点

本章较难理解的内容是定子旋转磁场与转子运动的相对性。

难点

本章较难理解的内容是定子旋转磁场与转子运动的相对性。

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

任务2.2认识交流电动机

2.2.1三相异步电动机的基本结构

定子、中间装有定子绕组及定子、铁芯、外壳

转子、有的装绕组（有的是笼式）

2.2.2三相异步电动机的工作原理

工作原理：

基于定子线圈能够产生一个旋转磁场，假设有一个旋转磁场来分析

如图中N、S的磁场以n0旋转

2.2.3三相异步电动机的旋转磁场

1.由于三相电源，所以定子中有三相绕组（120夹角）

2.旋转磁场的方向

2.2.4定子绕组线端连接方式

在三相电机的接线盒中有六个端子（D1、D2、D3、D4、D5、D6）

首端D1，2，3

末端D4，5，6

作业

布置

课后习题

课后

小结

机构原理分析，小部分学生跟不是思路。

课下要做好辅导。

题目

2.2.3三相异步电动机的空载运行和负载运行

学时

2

教学目标

与要求

掌握三相异步电动机的空载运行和负载运行。

重点

三相异步电动机的空载运行和负载运行。

难点

三相异步电动机的空载运行和负载运行。

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

2.2.3.1空载运行时的电磁关系

1.主磁通

2.漏磁通

3.电磁关系

2.2.3.2异步电动机的负载运行

1、负载运行时的电磁关系

2、转子绕组的电磁量

作业

布置

课后习题

课后

小结

图表分析特性为主，注意培养学生分析图表能力。

题目

2.2.4三相异步电动机的功率平衡、转矩平衡和工作特性

学时

2

教学目标

与要求

1、掌握三相异步电动机的基本方程式

2、熟悉三相异步电动机的工作特性

重点

三相异步电动机的功率平衡、转矩平衡和工作特性。

难点

三相异步电动机的功率平衡、转矩平衡和工作特性。

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

2.2.4.1功率平衡和转矩平衡

1、功率平衡

2、转矩平衡

2.2.4.2三相异步电动机的工作特性

1、转速特性

2、定子电流特性

3、功率因数特性

4、电磁转矩特性

5、效率特性

作业

布置

课后习题

课后

小结

公式分析和图表分析结合。

题目

任务2.3认识步进电动机

学时

4

教学目标

与要求

掌握步进电机的结构和工作原理

重点

步进电机的工作原理

难点

步进电机的工作原理

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

2.3.1概述

2.3.2步进电动机的原理

2.3.3步进电动机的控制方式

1．三相单三拍运行方式

2．三相双三拍通电方式

3．三相单、双六拍通电方式

2.3.4步进电动机的运行特性

1、矩角特性

2、静稳定区

2.3.5步进电动机的驱动电路

1、单极性驱动电路

2、双极性驱动电路

作业

布置

课后习题

课后

小结

机构原理分析，注意与三相异步电动机的区别。

题目

任务2.4认识伺服电动机

学时

2

教学目标

与要求

掌握伺服电机的结构和工作原理

重点

伺服电机的工作原理

难点

伺服电机的工作原理

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

2.4.1概述

2.4.2直流伺服电动机

1、直流伺服电动机的机械特性

2、直流伺服电动机的调节特性

2.4.3交流伺服电动机

1、幅值控制及特性

2、相位控制及特性

3、幅值——相位控制及特性

作业

布置

课后习题

课后

小结

尝试让学习自主分析。

题目

实验一直流他励电动机启动和调速实验

学时

2

教学目标

与要求

1．加深理解直流他励电动机的启动特性。

2．熟悉直流他励电动机的调速特性及其调速方法。

3．测绘直流他励电动机的机械特性。

重点

1、直流他励电动机的调速特性及其调速方法。

难点

1、直流他励电动机的调速特性及其调速方法。

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

实验一直流他励电动机启动和调速实验（2课时）

[实验项目]

1．直流他励电动机的启动。

2．改变电枢回路的调节电阻R1来调节直流他励电动机的转速。

3．改变电枢供电电压U来调节直流他励电动机的转速。

4．直流他励电动机的转向改变。

5．绘制直流他励电动机机械特性曲线图。

[实验设备及仪器]

1．教学实验台主控制屏

2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（NMEL-13）

3．直流并励电动机M03

4．直流电机仪表、电源（NMEL-18）（位于实验台主控制屏的下部）

5．电机起动箱（NMEL-09）

[实验说明及操作步骤]

1、接线

2直流他励电动机的启动

3他励电动机的调速特性

4改变电动机的转向

作业

布置

实验报告

课后

小结

良好

题目

模块三传感器技术

任务3.1认识传感器

学时

2

教学目标

与要求

熟悉传感器的发展动向以及应用前景

重点

重点掌握传感器静态特性

难点

重点掌握传感器静态特性

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

3.1.1传感器的概念

1、传感器

2、传感器技术

3、传感（检测）原理

3.1.2传感器的组成

3.1.3传感器的分类

1、按基本效应分：

物理型、化学型、生物型等。

2、按构成原理分：

结构型、物性型。

3、按测量原理分：

应变式、电容式、压电式、热电式等。

4、按能量关系分：

能量转换型（自源型）、能量控制型（外源型）。

5、按输入量分：

位移、温度、压力、流量、加速度等。

6、按输出量分：

模拟式、数字式。

3.1.4传感器的发展趋势

1、开发新型传感器

2、传感器的集成化和多功能化

3、传感器的智能化

4、研究生物传感器和开发仿生传感器

5、传感器的图像化

作业

布置

课后习题

课后

小结

认识性学习，多给学生举例。

（例子要新，接近学生生活实例）

题目

任务3.2应变式传感器

学时

2

教学目标

与要求

1.了解电阻传感器的工作原理及测量电

2.掌握应变式电阻传感器的工作原理以及应用电路

重点

1、应变式电阻传感器的原理及其应用

难点

1、应变式电阻传感器的原理及其应用

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

3.2.1概述

3.2.2金属应变片式传感器

1、应变效应

2、金属应变片

3、主要特性

4、温度误差及补偿

5、测量电路

6、应变式传感器

3.2.3压阻式传感器

1、压阻效应

2、压阻系数

3、固态压阻器件

作业

布置

课后习题

课后

小结

部分学生课堂开小差，注意力不集中，注意提醒。

题目

任务3.3电容式传感器

学时

2

教学目标

与要求

1.了解电容式传感器的工作原理和应用电路

2.掌握各种电容传感器的工作原理、性能、应用

重点

电容式传感器工作原理及结构形式

难点

电容式传感器常用测量电路及应用

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

3.3.1概述

3.3.2电容式传感器的工作原理

1、变面积型

2、变介电常数型

3、变间距型（常用形式）

3.3.3电容式传感器的测量电路

1、等效电路

2、测量电路

3.3.4误差分析

1、温度的影响

2、边缘效应及其消除

3、寄生与分布电容的影响及消除

3.3.5电容传感器的应用

作业

布置

课后习题

课后

小结

传感器分类细讲，注意学生反馈。

题目

实验二线绕式异步电动机的启动、调速和机械特性

学时

2

教学目标

与要求

1．加深理解三相线绕式异步电动机的启动特性。

2．熟悉并更好地理解三相线绕式异步电动机的调速方法。

3．测绘三相线绕式异步电动机的机械特性曲线。

重点

三相线绕式异步电动机的机械特性曲线。

难点

三相线绕式异步电动机的机械特性曲线。

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

[实验项目]

1．线绕式异步电动机电枢绕组串入可变电阻器启动。

2．绕线式异步电动机电枢绕组串入可变电阻器调速。

3．线绕式异步电动机的机械特性曲线绘制。

[实验设备及仪器]

1．实验台主控制屏

2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（NMEL-13、NMEL-14）

3．交流电压表、电流表

4．三相可调电阻器90Ω（NMEL-04）。

6．电机起动箱（NMEL-09）

7．绕线式异步电动机M09。

[实验方法及步骤]

1．绕线式异步电动机电枢转绕组串入可变电阻器起动。

2．绕线式异步电动机绕组串入可变电阻器调速。

3．绕线式异步电动机的机械特性曲线测绘

作业

布置

实验报告

课后

小结

良好

题目

模块四继电器接触器控制系统设计

任务4.1认识常用低压控制电气原件

学时

2

教学目标

与要求

1了解常用低压电器，掌握电器原理图的画法。

2、熟练掌握异步电动机的起动控制线路。

重点

接触器，继电器的用途，接触器触点的动作关系。

难点

继电接触控制电路的基本环节及应用和分析方法，基本电路的设计

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

4.1.1常用低压电器

1、分类

2、电力拖动控制系统可以分成两大部分

4.1.2接触器

1、作用

2、分类

3、构造

4、图形符号

4.2.3继电器KA

1、作用

2、分类

3、图形符号

作业

布置

课后习题

课后

小结

内容较新颖，学生感兴趣，课堂气氛好

题目

任务4.2分析继电接触器的基本电路

学时

4

教学目标

与要求

掌握继电器-接触器控制线路中基本控制环节的构成和工作原理

重点

继电器-接触器控制线路中基本控制环节的构成和工作原理

难点

继电器-接触器控制线路中基本控制环节的构成和工作原理

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

4.2.1继电器－接触器自动控制线路的构成

1、分类

2、规则

4.2.2继电器－接触器自动控制的基本线路

1、起动及保护电路

2、正反向控制电路

3、点动

4、多电机互馈

5、多点控制

6、顺序控制

7、多速电机（固定）

8、电磁铁的线路

4.2.3生产机械中的几种自动控制方式

1、行程（位置）自动控制

2、按时间的自动控制

3、定时工作

4、自耦降压启动

5、按速度控制

作业

布置

课后习题

课后

小结

本节内容教简单，学生容易掌握。

题目

模块五可编程控制器原理及应用

任务5.1可编程序控制器

学时

2

教学目标

与要求

了解可编程序控制器的基本结构、工作原理、主要特点和用途

重点

可编程序控制器的工作原理

难点

可编程序控制器的工作原理

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

5.1.1定义

5.1.2PC机的基本结构

1、CPU

2、存储器

3、现场输入接口

4、现场输出接口

5、键盘及显示器

6、外存接口

7、其它接口

5.1.3PC机的输入和输出信号

1、输入信号

2、输出信号

5.1.4定时

5.1.5PC与传感器的接口

作业

布置

课后习题

课后

小结

原理学习，学生反馈难理解。

题目

任务5.2C系列P型机的指令系统

任务5.3可编程控制器的安装及编程

学时

4

教学目标

与要求

掌握C系列中小型可编程序控制器的指令系统和编程方法以及应用实例

重点

C系列中小型可编程序控制器的指令系统和编程方法

难点

C系列中小型可编程序控制器的指令系统和编程方法

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

5.2.1C系列P型机的指令系统

1、基本指令

2、专用指令

3、特殊功能继电器特殊功能继电器

5.3.1可编程控制器的安装及编程

1、安装（输入接线、输出接线、布线规定、干扰）

2、编程

1　确定工作流程

2　分配I/O及继电器

3　分块画出梯形图，再连接

4　输入及调试

5　存储）

3、化简（原则）：

1　节省空间、时间；

2　便于输入；

3　保持原有时序逻辑；

4、编程举例

作业

布置

课后习题

课后

小结

编程学习，较难掌握。

题目

模块六单片机在机电传动控制中的应用

任务6.1概述单片机控制系统

学时

4

教学目标

与要求

1.掌握单片机的概念。

2.了解单片机的用途，学习单片机的开发方法。

重点

MCS-51单片机在机电传动中的应用

难点

MCS-51单片机在机电传动中的应用

教学方法

与手段

讲练结合法，图形法，举例分析法；多媒体课件。

主要教

学内容

及过程

6.1认识单片机——单片机概述

6.1.1单片机的用武之地

6.1.2单片机的概念

单片机的基本组成部分：

中央处理器、存储器、输入输出（I/O）接口与外部输入输出设备连接。

6.1.3单片机的发展

6.1.4单片机系列产品

MC-51系列（或MC-51内核）的单片机、非51系列单片机

6.1.5MC-51系列单片机

8051的内部结构、5MC-51系列单片机型号主要区别、几种21兼容机的主要特性

作业

布置

课后练习

课后

小结

本节为单片机简单介绍，很大一部分学生确实本节内容的基础知识相关学习。