《電機系統(tǒng)綜合實驗》課程教學(xué)大綱

PAGEPAGE1《電機系統(tǒng)綜合實驗》課程編號：100063236課程名稱：電機系統(tǒng)綜合實驗英文名稱：ControlTheoryExperiment課程性質(zhì)：必修課程總學(xué)分：1總學(xué)時:32（電機學(xué)實驗10學(xué)時、電機控制實驗22學(xué)時）開課學(xué)年及學(xué)期：第六學(xué)期先修課程：電機學(xué)，自動控制理論，微機原理與接口技術(shù)，C++程序設(shè)計一、課程內(nèi)容簡介本課程是一門專業(yè)技術(shù)綜合實驗課程，適合于電氣工程及自動化等專業(yè)。本課程分為兩個部分，第一部分為電機學(xué)基礎(chǔ)知識部分，目的是讓學(xué)生掌握基本電機學(xué)實驗原理和方法，認識變壓器、直流電機、三相鼠籠電機、三相異步電機、同步電機和特種電機的啟動特性和運行特性，學(xué)習(xí)電機本體原理和控制原理，加深電機學(xué)工程應(yīng)用的認識。第二部分為自控理論部分，目的是通過對電機控制系統(tǒng)進行理解、分析、設(shè)計、仿真實驗和工程實踐的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生對電機控制系統(tǒng)仿真實驗的基本能力以及控制系統(tǒng)分析、設(shè)計和應(yīng)用的基本能力。課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握電機的基本特性以及系統(tǒng)建模、MATLAB/Simulink仿真工具的基本原理與使用方法。一方面，通過對多種電機的特性學(xué)習(xí)掌握電機的基本原理，另一方面，通過對控制系統(tǒng)的時域分析和頻域分析的仿真實驗，培養(yǎng)學(xué)生控制系統(tǒng)建模、仿真分析、研究的基本能力。以實際控制系統(tǒng)作為研究對象，理論與實踐相結(jié)合，以階躍響應(yīng)和正弦跟蹤控制的控制算法設(shè)計作為主要內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生控制系統(tǒng)分析、設(shè)計和工程實驗的基本能力。二、課程目標(biāo)1.知悉和理解電機學(xué)、經(jīng)典自動控制理論和相關(guān)方法，并能夠應(yīng)用于典型被控對象的分析和設(shè)計。2.能夠掌握基本電機學(xué)實驗原理和方法，認識變壓器、直流電機、三相鼠籠電機、三相異步電機、同步電機和特種電機的啟動特性和運行特性，學(xué)習(xí)電機本體原理和控制原理，加深電機學(xué)工程應(yīng)用的認識。3.能夠掌握完成應(yīng)用SIMULINK控制系統(tǒng)工具箱搭建控制系統(tǒng)，解決線性系統(tǒng)時域、頻域及狀態(tài)空間仿真和實驗的問題，掌握使用MATLAB軟件提取相關(guān)數(shù)據(jù)并應(yīng)用恰當(dāng)?shù)挠嬎銠C技術(shù)解決不熟悉的新問題的能力。4.能夠駕馭針對典型電機被控對象設(shè)計控制系統(tǒng)，擁有根據(jù)實驗?zāi)康拇_定需要數(shù)據(jù)的能力，掌握實際系統(tǒng)與理論數(shù)學(xué)模型的聯(lián)系，具有解決問題的方法和思路，形成運用建模-仿真-實驗方法進行控制系統(tǒng)設(shè)計的意識。應(yīng)用C++語言進行編程，設(shè)計以階躍響應(yīng)和正弦跟蹤控制的控制算法設(shè)計作為主要內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生控制系統(tǒng)分析、設(shè)計和工程實驗的基本能力。5.能夠進行在團隊中進行角色分工和項目設(shè)計，與小組成員共同推動項目進行，組織、協(xié)調(diào)并與團隊一起開展工作。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點對應(yīng)的課程目標(biāo)畢業(yè)要求3：研究能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對電氣工程領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題進行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。3.3能夠?qū)嶒灲Y(jié)果進行分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。0.3課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23.4能夠?qū)嶒炦^程和結(jié)果進行評估，并對實驗進行優(yōu)化和改進。0.3課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3畢業(yè)要求7：團隊合作和溝通能夠在多學(xué)科背景下的團隊中承擔(dān)團隊成員以及負責(zé)人的角色，能夠就復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告、陳述發(fā)言、清晰表達或回應(yīng)指令，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。7.1能夠理解一個多角色團隊中每個角色的作用，并能在團隊中做好自己承擔(dān)的角色，促進團隊建設(shè)，能夠組織、協(xié)調(diào)和指揮團隊開展工作。0.3課程目標(biāo)4三、課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容學(xué)時所支撐課程目標(biāo)教學(xué)方法與策略電機學(xué)實驗10學(xué)時單相變壓器實驗2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4講授與實驗直流電機實驗2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4講授與實驗三相鼠籠式異步電動機實驗2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4講授與實驗三相繞線式異步電動機實驗2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4講授與實驗三相同步電動機實驗2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4講授與實驗電機控制實驗22學(xué)時第1章MATLAB在自動控制理論中的應(yīng)用1.1.MATLAB的基礎(chǔ)知識1.2.MATLAB傳遞函數(shù)的建立與框圖化簡1.3.MATLAB繪圖方法1.4.控制系統(tǒng)MATLAB時域分析方法1.5.控制系統(tǒng)MATLAB頻域分析方法1.6.控制系統(tǒng)MATLAB根軌跡分析方法4學(xué)時講授和輔導(dǎo)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2基于構(gòu)建主義的實驗課堂第2章SIMULINK在自動控制理論中的應(yīng)用2.1.基于SIMULINK典型環(huán)節(jié)的仿真2.2.基于SIMULINK二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)仿真2.3.基于SIMULINK串聯(lián)系統(tǒng)校正仿真2.4.基于SIMULINK的PID控制器參數(shù)仿真4學(xué)時講授和輔導(dǎo)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2基于構(gòu)建主義的實驗課堂第3章電機控制系統(tǒng)介紹與數(shù)學(xué)建模3.1電機控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)3.2電機控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)3講授，作業(yè)。第4章電機控制系統(tǒng)實驗（C++語言進行電機控系統(tǒng)設(shè)計）4.1電機控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)實驗4.1.1控制器軟件設(shè)計4.1.2實驗結(jié)果與性能指標(biāo)分析4.2電機控制系統(tǒng)正弦跟蹤實驗4.2.1控制器軟件設(shè)計4.2.2實驗結(jié)果與性能指標(biāo)分析12課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4實驗，課堂討論四、課程考核與成績評定考核方式權(quán)重%課程目標(biāo)1234電機學(xué)部分預(yù)習(xí)報告10√√√√電機學(xué)部分課堂表現(xiàn)5√√√√電機學(xué)部分實驗報告15√√√√設(shè)計討論7√√MATLAB仿真14√√項目答辯14√√√√課程報告35√√√√總評100五、