《机电控制系统工程》教学大纲

机电传动与控制教学大纲机电传动与控制教学大纲机电传动与控制是一门涉及机械和电子两个领域的交叉学科，它研究的是如何通过机械装置和电子控制系统来实现物体的运动和控制。

在现代工业中，机电传动与控制技术的应用非常广泛，几乎涉及到了所有的生产制造过程。

因此，对于机电传动与控制的教学大纲的制定非常重要，它直接关系到学生的学习效果和未来的职业发展。

一、课程目标机电传动与控制教学大纲的第一个部分是课程目标的设定。

这个部分主要包括了对学生所需掌握的知识和技能的要求。

在机电传动与控制领域，学生需要掌握机械传动的原理和设计方法，了解各种传动装置的特点和应用场景。

同时，他们还需要学习电子控制系统的基本原理和设计方法，能够运用传感器和执行器来实现对机械系统的控制。

二、教学内容机电传动与控制教学大纲的第二个部分是教学内容的安排。

这个部分主要包括了各个知识点的详细介绍和学习方法的指导。

在机械传动方面，教学内容可以包括齿轮传动、带传动、链传动等各种传动方式的原理和设计方法。

在电子控制系统方面，教学内容可以包括传感器的原理和应用、执行器的原理和应用、控制系统的建模和设计等内容。

同时，还可以引入一些实际案例和项目，让学生通过实践来巩固所学知识。

三、教学方法机电传动与控制教学大纲的第三个部分是教学方法的选择。

这个部分主要包括了教学活动的安排和教学资源的利用。

在机电传动与控制领域，理论与实践相结合的教学方法非常重要。

教师可以通过讲授理论知识、演示实验和实践操作等方式来帮助学生理解和掌握知识。

同时，还可以利用计算机模拟软件和实验设备等教学资源，提供更多的学习机会和实践机会。

四、教学评价机电传动与控制教学大纲的第四个部分是教学评价的方法。

这个部分主要包括了对学生学习成果的评价和反馈。

在机电传动与控制领域，评价方法可以包括考试、作业、实验报告和项目评估等多种形式。

通过评价，可以及时发现学生的学习问题和困难，帮助他们进行针对性的辅导和指导。

同时，还可以通过评价来激发学生的学习兴趣和动力，提高他们的学习效果。

机电传动与控制教学大纲2023一、课程基本信息课程名称：机电传动与控制课程代码：＿____课程类别：专业核心课学分：＿____总学时：＿____理论学时：＿____实践学时：＿____二、课程性质与目标（一）课程性质本课程是机械设计制造及其自动化、电气工程及其自动化等专业的一门重要的专业核心课程。

它是一门综合性较强的课程，涉及机械、电气、控制等多个学科领域的知识，旨在培养学生综合运用机电知识解决实际工程问题的能力。

（二）课程目标1、知识目标了解机电传动系统的基本组成和工作原理。

掌握常用电机的工作原理、特性及选择方法。

熟悉电气控制电路的基本原理和设计方法。

理解可编程控制器（PLC）的工作原理及编程方法。

掌握机电传动系统的调速方法和制动原理。

2、能力目标能够正确选择和使用电机，并能对其进行简单的维护和故障诊断。

能够设计和分析简单的电气控制电路。

能够运用 PLC 进行控制系统的设计和编程。

能够对机电传动系统进行调速和制动控制的设计与调试。

3、素质目标培养学生的工程意识和创新思维能力。

提高学生的团队协作和沟通能力。

增强学生的责任心和敬业精神。

三、课程内容与要求（一）机电传动系统概述1、机电传动系统的组成和发展了解机电传动系统的组成部分，包括动力装置、传动机构、执行机构和控制系统。

熟悉机电传动系统的发展历程和趋势。

2、机电传动系统的运动方程式掌握机电传动系统的运动方程式，理解其物理意义。

能够运用运动方程式分析系统的运行状态。

3、机电传动系统的稳定运行理解机电传动系统稳定运行的条件。

学会分析系统在不同负载特性下的稳定运行情况。

（二）直流电机1、直流电机的工作原理和结构了解直流电机的工作原理和基本结构。

熟悉直流电机的励磁方式。

2、直流电机的电枢绕组和磁场掌握直流电机电枢绕组的构成和连接方式。

理解直流电机磁场的分布和特点。

3、直流电机的基本方程和运行特性推导直流电机的基本方程，包括电动势方程、电磁转矩方程和功率方程。

第一部分大纲说明1. 课程性质与任务课程性质：本课程是中央广播电视大学机械设计制造及其自动化专业的一门必修专业基础课程。

课程任务：通过本课程的教学和实践，使学生掌握自动控制的基本理论、自动控制系统校正及设计基本方法，全面培养学生分析系统、设计系统的能力，使学生在面对实际问题时，能够站在系统的、全局的高度来思考。

2．本课程与相关课程的关系先修课：微积分初步、C语言程序设计、电路分析基础等。

后续课：计算机控制技术、机电一体化系统设计基础、信号处理原理等。

3．课程的教学基本要求（1）了解自动控制系统的基本概念，区分开环与闭环控制系统；（2）能够熟练建立机电系统的微分方程、传递函数这两种形式的数学模型，掌握系统复杂动态结构图的化简；（3）理解系统时域分析的基本概念，熟练求解一阶和二阶系统的响应，深刻理解系统稳定性的基本概念，掌握Routh稳定性判据的基本思想，熟练求解系统的稳态误差；（4）深刻理解频率法的基本概念，熟练掌握典型环节频率特性的绘制方法，重点掌握系统暂态特性和开环频率特性的关系;（5）掌握典型系统根轨迹的绘制原则；（6）理解控制系统校正的一般概念，熟练掌握系统的串联校正、并联校正和前馈校正等补偿方法。

4．教学方法和数学形式建议本课程是一门理论性和实践性都很强的课程，涉及面较宽，所以要强调利用多种教学手段，完成大纲要求。

课程教学形式建议以课堂讲授为生，辅助实践环节的训练，并通过课后练习和自学加强对所学知识的理解。

有条件时可进行网上教学。

课堂讲授（1）建议利用电子教案或课件，结合板书授课，这样既可增大信息量又使学生思路跟得上教师的讲课进度；（2）建议结合学生专业特点，多举一些应用实例，在讲授知识的同时，着重讲授提出问题、解决问题的方法。

也可以引进课上讨论分析的手段，提高学生的参与度，但设计的问题要合适、明确、有趣；（3）建议在讲授基本知识点、基本要求的同时，结合计算机应用技术的发展，给学生介绍一些相关的新型知识、技术、典型产品等。

机电传动控制Electro-mechanical Driving Control课程编号：03410084学分：2学时：32（其中：讲课学时：26 实验学时：6 上机学时：课外：）先修课程：电工技术、电子技术适用专业：机械设计制造及自动化教材：《机电传动控制》，冯清秀邓星钟，华中科技大学出版社，2011年6月一、课程的性质与任务机电传动控制是机械电子工程、机械设计制造与自动化专业的一门专业基础课程。

通过学习，使学生掌握机械装备的电气传动与控制系统的设计、使用和维护，掌握机电一体化技术所需的强电控制知识，包括电机、传动控制、可编程序控制器、接触器-继电器控制、电力电子技术基础等方面的基础知识，并为学习后续课程垫定基础。

通过实验，使学生了解和掌握机械装备的电气传动和控制系统设计、使用，掌握实验的基本方法和技能，学会使用有关设备和仪器，以及实验数据的处理方法，着重培养学生的实际动手能力及综合运用所学知识分析和解决一般技术问题的能力。

二、课程目标及对毕业要求及其指标点的支撑（一）课程目标课程目标1:能够在充分了解直流电动机、交流电动机和控制电动机工作特性的基础上，选择合适类型的电动机并建立相应的机电控制系统，使之能工作在稳定平衡的工作状态之下，完成对应的控制目标。

课程目标2：能够基于科学原理并采用科学方法，制定电动机性能测试及控制方面的实验方案, 并能对实验数据进行科学的分析和处理。

课程目标3：能够正确认识在充分了解电动机及其控制系统在生产和实际生活中的应用及其对于客观世界和社会的影响，并理解应承担的责任。

（二）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求2、毕业要求4和毕业要求6：1.毕业要求2-2：能够针对机械设计、制造及其自动化领域或系统的复杂工程问题，选择正确、可用的数学模型。

占该指标点达成度的20%；2.毕业要求4-2：能够基于科学原理并采用科学方法对机械零件、结构、装置、系统制定实验方案。

机电控制系统分析与设计课程设计教学大纲
1.教学单位名称
机械科学与工程学院
2.实践环节名称
《机电控制系统分析与设计》课程设计
3.实践环节代码
414420
4.实践环节学时
2周
5.实践环节学分
2学分
6.实践环节性质
必修
7.实践环节开设学期
第7学期
8.实践环节面向专业
机械工程
9.实践环节教学目的与任务
培养学生运用所学基本知识解决机电装置闭环控制系统问题的能力和初步进行科学研究的能力，增强利用已学过的电子技术基本知识,设计实际的控制系统，为毕业设计及工作后独立从事科技工作打下一定的基础。

在课程设计过程中，深化与“机电控制系统设计”课程相关的各学科基本理论知识,扩大知识面，获得阅读参考文献、调查研究、社会实践、科学实践等方面的工作训练。

通过本课程设计的训练，学生应在以下几个方面得到提高：（I）提高调查研究、方案论证、分析比较、查阅文献资料的能力；
（2）提高设计计算、绘图与标准化正确选择的能力；
（3）提高语言表达能力、逻辑思维能力、撰写说明书和科技论文的能力；
（4）提高创新意识、创新能力以及获取新知识的能力。

《机械控制工程基础》课程教学大纲一、课程基本信息1．课程编号：MACH4008012．课程体系 / 类别：专业类/专业核心课3．学时 /学分：56学时/ 3学分4．先修课程：高等数学、积分变换、理论力学、电工电子技术、机械设计基础、大学计算机基础、高级程序设计5．适用专业：机械大类专业（包括机械工程、车辆工程、测控技术与仪器、能源与动力工程和工业工程）二、课程目标及学生应达到的能力《机械控制工程基础》是西安交通大学机械类专业的一门专业核心课程，主要授课内容是运用现代数学知识、自动控制理论和信息技术来分析、设计典型机电控制系统。

旨在培养学生运用科学方法和工具来解决机械工程基本问题的系统分析设计能力、综合创新能力。

本课程的主要任务是通过课堂教学、计算机仿真实训、实验教学等教学方式，使学生掌握实现机械系统自动控制的基本理论；学会典型机电系统的数学建模、运行性能分析和系统设计、校正与补偿等基本知识和基本技能；具有基本的机电控制系统分析设计能力，以及对复杂机械系统的控制问题进行分析、求解和论证的能力，并了解机械控制领域的新理论和新技术，支撑毕业要求中的相应指标点。

课程目标及能力要求具体如下：课程目标 1. 掌握机械控制系统的基本概念和组成原理，具备自动控制原理与系统的基础概念；掌握典型机电传动单元与系统的数学建模方法；掌握机电系统的时域和频域分析设计校正方法。

（毕业要求中的第 1）课程目标 2. 培养学生对机械控制工程中复杂问题的分析能力，能够对复杂机械控制系统进行分析、设计，并能够采用相关软件进行模拟仿真，能够构建实验控制系统进行分析研究，具有研究和解决机械控制工程问题的能力。

（毕业要求中的第 2 、4）课程目标 3. 初步了解机械系统常用的控制方法，以及现代控制和智能控制的原理，了解机械控制理论的现状与发展趋势。

培养学生运用机械控制工程领域新技术新方法对复杂机械工程中的系统控制问题进行理论分析、实验研究的能力。

《机电控制工程基础》教学大纲第一部分大纲说明一、课程的性质和任务控制工程基础是以控制理论为基础，密切结合工程实际的一门专业基础课，是机械设计制造及其自动化专业必修课程。

本课程的任务是使学生获得控制工程基本理论和基本知识；掌握系统数学模型的建立、动、静特性的分析计算方法；根据对机电一体化产品性能要求，具有初步分析设计系统的能力。

二、本课程与相关课程的关系学习本课程之前应具有一定的数学、力学、电工电子学及其机械工程知识。

三、课程的教学基本要求（1）了解控制系统数学模型的建立及相关工程数学基础知识。

（2）掌握控制系统的时域和频域特性分析方法的基本概念。

（3）理解判别线性系统稳定性的基本概念，掌握线性系统稳定性的判据。

（4）了解系统的综合方法。

（5）了解采样系统的基本概念，系统特性的分析及综合方法。

四、教学方法和数学形式建议本课程内容理论性比较强，涉及面较宽。

课程教学形式建议以课堂讲授为生，辅助课堂练习，课堂讨论及自学。

有条件时可进行网上教学。

第二部分教学时数、教材、考试一、学时分配课内学时90（5学分），实验 6学时二、教材本课程教材分主教材和辅导教材各一册，主教材为教材基本内容，辅助教材包括各章节内容的导学、教学中重点难点内容的辅导、习题、课堂练习指导及学习自检内容。

教材名称、主教材：《机电控制工程基础》三、考试本课程采用闭卷考试，时间为2小时。

学生获得成绩由考试成绩及平时考查成绩组成，其中考试成绩占70%。

第三部分教学内容和教学要求一、教学内容(一 )控制系统的基本概念（2学时）1．开环控制系统与闭环控制系统2．自动控制系统的类型3．控制系统的组成与对控制系统的基本要求4．本课程的基本任务及特点、学习方法(二 ) 自动控制系统的数学模型（12学时）1．控制系统微分方程的建立2．非线性数学模型的线性化3．传递函数4．系统动态结构图(三) 自动控制系统的时域分析（12学时）1．自动控制系统的时域分析基础2．一阶系统的阶跃响应3．二阶系统的阶跃响应4．高阶系统的阶跃响应5．控制系统的稳定性分析6．控制系统的误差分析(四 ) 根轨迹法（14学时）1．根轨迹法的基本概念2．根轨迹法的绘制法则3．典型系统的根轨迹法4．广义根轨迹5．用根轨迹法分析系统的动态特性(五) 频率响应法（18学时）1．频率特性的基本概念2．典型环节的频率特性3．系统开环的频率特性4．系统开环频率特性图的绘制5．频率特性分析(六) 控制系统的校正与综合（8学时）1．概念2．串联校正3．基于频率法的串联校正4．基于根轨迹法的串联校正5．反馈校正6．前馈校正7. 系统设计中常遇到的一些二、教学基本要求(一) 控制系统的基本概念了解《机电控制工程基础》课程特点，初步建立控制系统概念。

机电控制系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握机电控制系统的基本原理和设计方法；2. 学会分析并解决机电控制系统中的常见问题；3. 掌握机电控制系统中传感器、执行器及控制器的选型与应用。

技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的机电控制系统；2. 培养实际操作和动手能力，完成系统的搭建与调试；3. 提高团队协作和沟通能力，完成课程设计报告的撰写。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机电控制系统的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的创新意识和实践能力，敢于面对挑战；3. 增强学生的责任感，认识到机电控制系统在工程领域的应用价值。

本课程旨在通过机电控制系统设计课程设计，使学生在掌握基本理论知识的基础上，提高实践操作能力。

针对学生年级特点，注重培养学生的学习兴趣、动手能力和团队合作精神，为未来从事相关工作打下坚实基础。

在教学过程中，关注学生个体差异，充分调动学生的积极性，使学生在课程设计中达到预期的学习成果。

二、教学内容1. 机电控制系统基本原理- 控制系统概述- 控制系统数学模型- 控制系统性能指标2. 传感器及其应用- 传感器的分类与原理- 常用传感器及其选型- 传感器在控制系统中的应用3. 执行器及其应用- 执行器的分类与原理- 常用执行器及其选型- 执行器在控制系统中的应用4. 控制器设计- 控制器分类及原理- 控制算法及其应用- 控制器参数整定5. 机电控制系统设计实例- 系统需求分析- 系统方案设计- 系统搭建与调试6. 课程设计报告撰写- 设计报告结构与要求- 数据处理与分析- 设计总结与反思教学内容依据课程目标进行选择和组织，注重科学性和系统性。

教学大纲明确教学内容安排和进度，结合教材相关章节，确保学生能够循序渐进地掌握机电控制系统设计的方法和技巧。

在教学过程中，结合实例讲解，强化学生对理论知识的理解和应用。

三、教学方法本课程采用多样化的教学方法，旨在激发学生的学习兴趣，提高学生的主动性和实践能力。

《机电传动控制》教学大纲34 学时，2学分一、课程的性质与任务《机电传动控制》是机械工程及自动化专业的一门必修技术基础课，是学生学习和掌握机械设备电气传动与控制知识的主要途径。

通过本课程的教学，使学生了解机电传动控制的一般原理和基础知识，掌握分析、设计和使用机电传动控制系统和装置、器件的基本技能，获得工程师必备的知识储备和技能训练。

学生学习本课程之前，应修完《电工学原理》、《普通物理》、《控制工程基础》、《机械原理》等课程。

本课程通过课堂讲授、实验及习题等主要教学环节，使学生通过学习本门课程达到以下要求：1).了解机械设备电气传动及控制的作用、特点、历史、现状和未来发展方向，对机电传动控制技术有一个全面、系统的认识。

2).掌握电气传动与控制系统及装置的构成器件的有关必备知识，主要包括各种电动机、电器、PLC控制器、晶闸管等的工作原理、结构特点和工作特性及选用方法。

3).掌握开环和闭环控制系统的实现方法和工作原理，学会分析和使用一般难度的电气传动控制系统和装置的基本方法，初步掌握选用电器元件、装置，设计电气传动控制系统的步骤和方法。

二、课程内容、要求与学时分配《机电传动控制》主要内容：1).机械设备电气传动控制的作用、特点及发展;2).机电传动控制的基础理论知识;3) .交流、直流电动机，控制电动机的工作原理、工作特性、使用方法;4).各种控制电器件的组成工作原理和工作特性、应用;5).继电器逻辑控制系统和PLC原理及应用;6).电动机调速系统的种类、特点、特性及应用;7).伺服控制系统的组成和工作原理。

内容安排及学时分配：第一章概述1学时本章介绍机电传动控制技术的内容、种类、作用、特点及发展概况。

第二章机电传动控制的基础理论4学时●机电传动系统的力学基础●生产机械的机械特性●机电传动系统过渡过程的分析●加快机电传动系统过渡过程的方法第三章电动机7学时●三相交流异步电动机转矩与机械特性●三相交流异步电动机启动、调速、制动特性●单相异步电动机简介●同步电动机简介●直流电动机●常用电动机选择方法第四章控制电动机4学时●交流伺服电动机原理、特点、应用●直流伺服电动机原理、特点、应用●步进电动机原理、特点、应用第五章控制电器4学时●变压器特性、参数、应用●继电器工作原理、性能参数、应用●接触器工作原理、性能参数、应用●主令电器工作原理、性能参数、应用●行程开关工作原理、性能参数、应用●指示电器工作原理、性能参数、应用●传感器的种类及作用第六章继电器—接触器控制系统4学时●继电器—接触器控制的常用基本线路●继电器—接触器控制线路设计方法简介●可编程序控制器第七章传动控制系统8学时●电力电子学简介●脉宽调制技术●直流电动机单闭环调速系统●直流电动机双闭环调速系统●直流电动机可逆调速系统●晶体管脉宽调速系统●晶闸管交流调压调速系统●交流电动机变频调速系统●步进电动机传动与控制第八章实例分析2学时三、课程的其它教学环节本着保证理论教学水平，加强和提高学生从事工程实际工作能力的精神，本课程拟设立较多的实验学时。