機(jī)電傳動(dòng)控制(含實(shí)驗(yàn)內(nèi)容)教學(xué)大綱

1、機(jī)電傳動(dòng)控制（含實(shí)驗(yàn)內(nèi)容）教學(xué)大綱課程編碼：08241034課程名稱(chēng)：機(jī)電傳動(dòng)控制英文名稱(chēng)：Transimission and Control of Mechatronics開(kāi)課學(xué)期：第6學(xué)期學(xué)時(shí)/學(xué)分：40/2 （其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：8） 課程類(lèi)型：必選開(kāi)課專(zhuān)業(yè)：機(jī)械學(xué)院，汽車(chē)學(xué)院，機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)選用教材：鄧星鐘主編 機(jī)電傳動(dòng)控制華中科技大學(xué)出版社主要參考書(shū)：機(jī)電傳動(dòng)控制 張海根主編 2001年12月第1版機(jī)電傳動(dòng)控制 趙永成、王豐，李明穎編著執(zhí)筆人：一、 課程性質(zhì)、目的與任務(wù)機(jī)電傳動(dòng)控制是機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修技術(shù)基礎(chǔ)課，是學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握機(jī)械設(shè)備電氣傳動(dòng)與控制知識(shí)的主要途徑。通過(guò)本課程的教學(xué)

2、，使學(xué)生了解機(jī)電傳動(dòng)控制的一般原理和基礎(chǔ)知識(shí)，掌握分析、設(shè)計(jì)和使用機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)和裝置、器件的基本技能，獲得工程師必備的知識(shí)儲(chǔ)備和技能訓(xùn)練。學(xué)生學(xué)習(xí)本課程之前，應(yīng)修完電工學(xué)原理、普通物理、控制工程基礎(chǔ)、機(jī)械原理等課程。本課程通過(guò)課堂講授、實(shí)驗(yàn)及習(xí)題等主要教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)本門(mén)課程達(dá)到以下要求： 二、 教學(xué)基本要求1).了解機(jī)械設(shè)備電氣傳動(dòng)及控制的作用、特點(diǎn)、歷史、現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展方向，對(duì)機(jī)電傳動(dòng)控制技術(shù)有一個(gè)全面、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。 2).掌握電氣傳動(dòng)與控制系統(tǒng)及裝置的構(gòu)成器件的有關(guān)必備知識(shí)，主要包括各種電動(dòng)機(jī)、電器、PLC控制器、晶閘管等的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特性及選用方法。 3).掌握

3、開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法和工作原理，學(xué)會(huì)分析和使用一般難度的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)和裝置的基本方法，初步掌握選用電器元件、裝置，設(shè)計(jì)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的步驟和方法。三、 各章節(jié)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配第一章 概述 1學(xué)時(shí)本章介紹機(jī)電傳動(dòng)控制技術(shù)的內(nèi)容、種類(lèi)、作用、特點(diǎn)及發(fā)展概況。第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 3學(xué)時(shí)教學(xué)目的及要求要求學(xué)生掌握電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)知識(shí)，包括電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式，機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算，生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性，系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的分析。 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式一、 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的組成二、 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式三、運(yùn)動(dòng)方程中各物理量正負(fù)號(hào)的標(biāo)注規(guī)定第二節(jié)轉(zhuǎn)矩

4、、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算一、 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算二、平移運(yùn)動(dòng)三、 升降運(yùn)動(dòng)第三節(jié) 生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性一、 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性二、 恒功率負(fù)載特性三、 直線(xiàn)型負(fù)載特性四、通風(fēng)機(jī)型負(fù)載特性第四節(jié) 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件一、 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行含義：二、 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件考核要求了解：電氣傳動(dòng)系統(tǒng)組成，傳動(dòng)效率確定。理解：電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式，生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性掌握：轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算，穩(wěn)定性分析第三章 直流電機(jī)的工作原理及特性 3學(xué)時(shí)教學(xué)目的及要求要求學(xué)生掌握直流電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)組成與特點(diǎn)和特性，包括轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性、啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)特性。 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)第二節(jié)直流電機(jī)的基本工作原

5、理一、 直流發(fā)電機(jī)的工作原理二、 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理第三節(jié)直流電機(jī)的機(jī)械特性一、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性二、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)認(rèn)為機(jī)械特性第四節(jié)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性 一、降壓?jiǎn)?dòng) 二、串電阻啟動(dòng)第五節(jié)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性一、調(diào)速概念 二、調(diào)速方法第六節(jié) 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性一、 制動(dòng)的含義二、 制動(dòng)的種類(lèi)考核要求掌握：直流電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)組成與特點(diǎn)和特性，尤其是啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)特性及方法。理解：電機(jī)的結(jié)構(gòu)與特性 第五章交流電機(jī)的工作原理及特性 5學(xué)時(shí)教學(xué)目的及要求要求交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性；三相交流異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)特性；單相異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介；同步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介；教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)

6、 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 一、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理第二節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值和主要系列 一、 三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值 二、三相異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 三、 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線(xiàn)方式第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的定子電路和轉(zhuǎn)子電路二、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性三、 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性四、 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性五、 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性第四節(jié) 單相異步電動(dòng)機(jī) 一、 單相異步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)二、 單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速考核要求掌握：交流電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)組成與特點(diǎn)和特性，尤其是啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)特性及方

7、法。理解：電機(jī)的結(jié)構(gòu)與特性，單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與調(diào)速第六章 控制電動(dòng)機(jī)4學(xué)時(shí)教學(xué)目的及要求在了解控制電機(jī)的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)掌握其作用和應(yīng)用前景。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 伺服電動(dòng)機(jī) 一、 直流伺服電動(dòng)機(jī) 二、 交流伺服電動(dòng)機(jī)（兩相、三相）第二節(jié) 力矩電動(dòng)機(jī) 一、 直流力矩電動(dòng)機(jī) 二、 交流力矩電動(dòng)機(jī)第三節(jié) 同步電動(dòng)機(jī) 一、 無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)二、 反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī) 三、 永磁同步電動(dòng)機(jī) 四、 磁滯電動(dòng)機(jī) 五、 永磁電磁減速電動(dòng)機(jī)第四節(jié) 測(cè)速發(fā)電機(jī) 一、 直流測(cè)速發(fā)電機(jī) 二、 交流測(cè)速發(fā)電機(jī)第五節(jié) 自整角機(jī)第六節(jié) 步進(jìn)電機(jī) 一、 步進(jìn)電機(jī)的分類(lèi) 二、 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 三、 步

8、進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng) 四、 步進(jìn)電機(jī)的特性第七節(jié) 旋轉(zhuǎn)變壓器 一、 旋轉(zhuǎn)變壓器的分類(lèi)與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 二、 正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理 三、 感應(yīng)移相器第八節(jié) 特種電機(jī)一、 直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)二、 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)三、 超大型電機(jī)四、超高速電機(jī)五、 微電機(jī)考核要求了解：控制電機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。理解：控制電機(jī)的工作原理和用途掌握：不同種類(lèi)的控制電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合，學(xué)會(huì)正確選用。第八章 繼電器接觸器控制系統(tǒng) 8學(xué)時(shí)教學(xué)目的及要求要求學(xué)生掌握繼電器、接觸器、主令電器、行程開(kāi)關(guān)等的工作原理、應(yīng)用；繼電器接觸器控制的常用基本線(xiàn)路；繼電器接觸器控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 常用控制電器與執(zhí)行電器一、 非自動(dòng)控制電器：二、 自動(dòng)控

9、制電器：繼電器、接觸器三、 主令開(kāi)關(guān)四、 執(zhí)行部件第二節(jié)繼電器-接觸器控制的基本電路一、自動(dòng)控制線(xiàn)路的構(gòu)成二、自動(dòng)控制的基本線(xiàn)路三、生產(chǎn)機(jī)械中常用的幾種控制方法第三節(jié)生產(chǎn)機(jī)械中常用的幾種自動(dòng)控制方法一、利用電動(dòng)機(jī)主電路的電流來(lái)控制 二、利用電動(dòng)機(jī)的速度來(lái)控制 三、利用一定時(shí)間間隔來(lái)控制 四、根據(jù)工作機(jī)械的運(yùn)動(dòng)行程來(lái)控制第四節(jié)繼電器-接觸器控制線(xiàn)路舉例一、立式車(chē)床、二、龍門(mén)刨床、三、立式銑床等第五節(jié)繼電器接觸器控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)一、對(duì)自動(dòng)控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)的基本要求：二、設(shè)計(jì)思路和應(yīng)該注意的問(wèn)題考核要求了解：繼電器、接觸器、主令電器、行程開(kāi)關(guān)等的工作原理、應(yīng)用理解：繼電器接觸器控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)方法掌握：繼電器接

10、觸器控制的常用基本線(xiàn)路第九章可編程序控制器 6學(xué)時(shí) 教學(xué)目的及要求掌握PLC的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和主要特點(diǎn)；可編程控制器的編程和指令系統(tǒng)。學(xué)會(huì)在機(jī)電系統(tǒng)控制中正確選擇PLC型號(hào)，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)基本的控制線(xiàn)路。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) PLC的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和主要特點(diǎn)一、 基本結(jié)構(gòu)二、 工作原理三、 主要特點(diǎn)第二節(jié) PLC 內(nèi)部等效繼電器電路第三節(jié)可編程控制器的編程和指令系統(tǒng)一、PLC的編程方法與規(guī)則二、PLC的指令系統(tǒng)三、編程技巧第四節(jié)可編程控制器的應(yīng)用一、 三相異步電機(jī)的啟?？刂贫⑷喈惒诫妱?dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制三、三相異步電動(dòng)機(jī)的星-三角啟動(dòng)控制考核要求了解：PLC的基本機(jī)構(gòu)、工作原理和主要特點(diǎn)理解：PL

11、C的循環(huán)掃描方式，與計(jì)算機(jī)、繼電器的區(qū)別掌握：PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法第十章 電力電子學(xué)-晶閘管及其基本電路教學(xué)目的及要求本章主要介紹電力電子技術(shù)中的主要器件的工作原理、特性和應(yīng)用，基本電力電子電路的構(gòu)成方法、工作原理 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)電力半導(dǎo)體器件-晶閘管一、晶閘管的基本結(jié)構(gòu)二、晶閘管的工作原理三、 晶閘管的伏安特性四、晶閘管的主要技術(shù)參數(shù)第二節(jié) 基本電力電子電路一、 整流電路二、 逆變電路三、 直流直流變換電路四、 交流-交流變換電路考核要求了解：晶閘管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理理解：晶閘管的伏安特性、主要技術(shù)參數(shù)、選用原則掌握：常用的基本電力電子電路第十一章 傳動(dòng)控制系統(tǒng) 6學(xué)時(shí)教學(xué)目的及要求本章主

12、要介紹直流電動(dòng)機(jī)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理與應(yīng)用，交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理與應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)第二節(jié) 交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)考核要求理解：交、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成與應(yīng)用掌握：交、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)工作原理四、 實(shí)驗(yàn)：1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c任務(wù)使學(xué)生了解電氣傳動(dòng)控制的一般知識(shí)，掌握各類(lèi)電機(jī)、電氣電子控制裝置、電力電子器件等的工作原理、特點(diǎn)、性能及應(yīng)用，了解最新電子技術(shù)及其在機(jī)械裝備中的應(yīng)用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)掌握的知識(shí)技能與方法有深入的理解，熟練運(yùn)用機(jī)電傳動(dòng)控制中的各種必需的儀器、儀表、工具等，訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，及靈活運(yùn)用機(jī)電傳動(dòng)控制

13、方面知識(shí)的能力。2. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本要求1）、認(rèn)識(shí)各種類(lèi)型電機(jī)、電器、控制器、電力電子器件。2）、學(xué)會(huì)運(yùn)用常用電子電工工具和儀器的方法，學(xué)會(huì)電路接線(xiàn)、調(diào)試和操作的方法。3）、進(jìn)一步熟悉和鞏固掌握的電機(jī)、電器、控制器等的工作原理、性能、特點(diǎn)。4）、了解電機(jī)的機(jī)械特性。5）、熟悉PLC的功能、編程和使用方法。6）、掌握以變頻調(diào)速器為主要控制器的交流調(diào)速系統(tǒng)的組成、工作原理和應(yīng)用。3. 實(shí)驗(yàn)教材或指導(dǎo)書(shū)自編機(jī)電傳動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)填寫(xiě)。4. 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一覽表序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容提要實(shí)驗(yàn)類(lèi)型學(xué)時(shí)分配主要儀器設(shè) 備實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)備注1直流他（并）勵(lì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)及額定條件運(yùn)行實(shí)驗(yàn)掌握直流電機(jī)的工作

14、原理及接線(xiàn)方式；掌握直流電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的要求及直流電機(jī)特性的測(cè)試原理；在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種情況下，調(diào)節(jié)電路參數(shù)使電機(jī)在額定條件下運(yùn)行。綜合性實(shí)驗(yàn)2電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置機(jī)械材料館3112三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速及機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解和掌握交流異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)變頻調(diào)速方法實(shí)現(xiàn)速度控制的原理；熟悉交流異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性及其測(cè)試方法；了解機(jī)械轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法。綜合性實(shí)驗(yàn)2三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器磁粉制動(dòng)器轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x機(jī)械材料館3113PLC可編程序控制器實(shí)驗(yàn)（一）通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解和掌握可編程序控制器的基本功能、特點(diǎn)和工作原理；了解接觸器、繼電器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、熔斷器、行程開(kāi)關(guān)等低壓電器的使用方法；熟悉可編程序控制器及編程器的使用方法，掌握可編程序控制器的編程和指令系統(tǒng)。綜合性實(shí)驗(yàn)2三相異步電動(dòng)機(jī)蝸輪減速器可編程控制器其他輔助設(shè)備及電器機(jī)械材料館313二選一4PLC可編程序控制器實(shí)驗(yàn)（二）掌握可編程控制器中各指令的使用方法，包括邏輯指令、定時(shí)指令