《机电传动控制》教学大纲

《机 电 传 动 控 制》教学大纲

一、课程基本信息

课程中文名称：机电传动控制

课程英文名称：Mechanical & Electrical Transmission and Control

课程编码：

课程类型：学科专业课

总 学 时：40 实验学时：4 上机学时：0 课外学时：0

学 分： 2.5

适用专业：机械设计制造及其自动化专业本科、机械电子工程专业、四年级

先修课程：高等数学及工程数学，理论力学，电工电子学

开课院系：机械工程学院

二、课程的性质与任务

机电传动控制及PLC是机械设计制造及其自动化专业的一门主干技术基础课。研究对象是机电传动控制系统中常用的各种电机及其控制技术。通过本课程的学习，使学生掌握机电传动系统的基本组成、工作原理及其控制，为机电一体化产品（或系统）的设计打下基础。

三、课程教学基本要求

本课程教学基本要求包括以下几个方面：

（1）掌握交直流电动机的工作原理, 特性,应用场合和选用方法；

（2）掌握常用低压电器等电力电子元件的工作原理,特性,应用场合和选用方法；

（3）掌握机电传动断续控制,连续控制,伺服控制,步进电机传动控制系统的组成,控制原理,应用场合和使用情况；

（4）掌握各种常用控制电路以及控制电路的设计；

（5）了解PLC在机电传动控制中的应用。

四、理论教学内容和基本要求

第一章 概 述（1学时）

理论教学内容：

1.1 机电传动的目的和任务

1.2 机电传动及其控制系统的发展概况

1.3 课程的性质和任务

基本要求：

(1)了解机电传动的目的和任务。

第二章 机电传动系统的动力学基础 （5学时）

理论教学内容：

2.1 机电传动系统的运动方程式

2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算 2.3 生产机械的机械特性

2.4 机电传动系统稳定运行的条件

2.5 机电传动系统的过渡过程

基本要求：

(1) 掌握机电传动系统的运动方程式及其含义。

(2) 掌握多轴拖动系统中转矩折算的基本原则和方法。

(3) 了解几种典型生产机械的负载特性。

(4) 掌握分析系统稳定平衡点的方法。

(5) 了解过渡过程产生的原因和研究过渡过程的实际意义。

(6) 了解机电传动系统在启动、制动过程中转速、转矩和电流的变化规律。

(7) 掌握机电时间常数的物理意义以及缩短过渡过程的途径。

第三章 直流电机的工作原理及其特性 （6学时）

理论教学内容：

3.1 直流电机的基本结构和工作原理

3.2 直流发电机

3.3 直流电动机的机械特性

3.4 直流他励电动机的启动特性

3.5 直流他励电动机的调速特性

3.6 直流他励电动机的制动特性

基本要求：

(1) 掌握直流电机的基本工作原理

(2) 掌握直流电动机的机械特性。

(3) 掌握直流电动机的启动、调速和制动的各种方法。

第四章 交流电动机的工作原理及特性 （6学时）

理论教学内容：

4.1三相异步电动机的结构和工作原理

4.2三相异步电动机的定子电路和转子电路

4.3三相异步电动机的转矩与机械特性

4.4三相异步电动机的启动特性

4.5三相异步电动机的调速特性

4.6三相异步电动机的制动特性

4.7单相异步电动机

4.8同步电动机的工作原理、特点及应用

基本要求：

(1) 掌握异步电动机的工作原理、机械特性、以及启动、调速和制动的方法。 (2) 掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法。

(3) 了解同步电动机的结构特点、工作原理、运行特性及启动方法。

第五章 继电器-接触器控制系统 （10学时）

理论教学内容：

5.1常用控制电器与执行电器

5.2继电器-接触器控制系统的常用基本线路

5.4继电器-接触器控制线路设计简介

基本要求：

(1)掌握各种控制电器的工作原理、作用、特点、表示符号和应用场所。

(2)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。

(3)学会分析较复杂的控制线路；学会设计一些较较简单的控制线路。

第六章可编程序控制器 （10学时）

理论教学内容：

6.1可编程序控制器的基本结构、工作原理和主要特点

6.2可编程序控制器的内部等效继电器电路

6.3可编程序控制器的编程和指令系统

6.4可编程序控制器的应用

基本要求：

(1)了解可编程序控制器的基本结构和基本工作原理。

(2)掌握PLC的指令系统、编程方法和开发步骤。

五、实验教学内容和基本要求

《机电传动控制》实验教学是配合该课程的理论学习不可缺少的实践环节。主要是帮助学生在理论学习的基础上，进一步通过各个相应的实验课程来加深对PLC控制系统的认识，掌握各种指令的实验方法，从感性上获得PLC原理、特性的有关知识，增强实际动手和操作能力，主要实验包括以下五个，要求课内学时为4学时：

实验项目及要求

1. PLC认识性实验（1学时）

该实验要求学生掌握PLC的基本构成和软件的使用方法。

2. 定时器实验（1学时）

目的是学习定时器的使用方法。

3. 计数器实验（2学时）

学习并掌握计数器的使用方法。

六、有关教学环节的要求

本课程属专业主干课。在高等数学及工程数学，理论力学，电工电子学等先修课程的基础上，使学生掌握机电传动控制系统的基本原理及必要的实用知识。整个课程由课堂讲授、应用实例和PLC模拟系统等组成。本课程教学方式采用CAI教学课件等方式进行各课堂教学。实验教学包括系统模拟实验；各章均含有一定量的作业，要求按时上交并全部批阅。本课程所采用的考核方法为闭卷笔试。成绩评定采用平时成绩占30%（包括作业完成情况与实验报告情况等），闭卷笔试占70%。

七、学时分配建议

课程主要内容、学时分配和作业题量。

章节 主要内容 各教学环节学时分配 作业

题量 备注

讲授 实验 上机 习题 讨论 课外 小计

第一章 概述 1 1

第二章 机电传动系统的动力学基础 5 5

第三章 直流电机的工作原理及其特性 6 6

第四章 交流电动机的工作原理及特性 6 8

第五章 继电器-接触器控制系统 8 8

第六章 可编程序控制器 8 8

复习 2 4 2

合 计 36 4 40

八、建议教材及主要教学参考书

教材：邓星钟. 机电传动控制.第五版.武汉：华中科技大学出版社.2014年.

参考书：王兆义. 可编程控制器教程. 北京：机械工业出版社.2011年.

邓星钟. 《机电传动控制》学习辅导与题解. 武汉：华中科技大学出版社.2009年.

九、其它

1）课程特点：本课程是一门专业主干课。它较抽象、概括性强，而且涉及范围广，学习本课程要有良好的数学、力学、电学基础，还要有一定的机械工程方面的专业知识。

2)通过学习教材，正确地理解基本概念，对基本方法要完全掌握。

3)对定义、性质、定理等的推导过程不必追求数学上的严密性．但结论要准确．物理概念要明晰，不要死背条文，要注重应用。

4)重视习题，认真仔细地完成教材中各章习题．通过作习题和实验帮助掌握基本概念和基本方法。

执笔人：肖莉 教研室主任：罗圆智 教学院长（主任）：陈绪兵