《運動控制技術課程設計與實踐》教學大綱

《運動控制技術課程設計與實踐》教學大綱課程編號：13220323英文名稱：DesignProjectsofMotionControl學分：2學時：（4周）先修課程：電力拖動、自動控制原理、電力電子技術、傳感器技術、運動控制技術課程類別：專業(yè)主干課程授課對象：自動化專業(yè)學生教學單位：機械與電氣工程學院修讀學期：第6學期一、課程描述和目標《運動控制技術課程設計與實踐》是自動化專業(yè)本科生的綜合教學實踐課，涉及電力電子技術、運動控制、計算機控制系統(tǒng)等課程內(nèi)容。通過本課程的學習，使學生具備下列能力：掌握開環(huán)、比例、比例積分交流調(diào)速系統(tǒng)的基本結構、工作原理和機械特性；掌握分析實際運動控制復雜問題的能力，能夠根據(jù)運動控制的實際需求，設計出合理有效的算法，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的有效性。本課程擬達到的課程目標:課程目標1：能根據(jù)運動控制選題性能指標設計軟硬件方案，并對不同方案方案從性能指標、精度及可靠性等方面進行論證和比較。課程目標2：能夠分析運動控制系統(tǒng)實施過程中給定、擾動、控制結構等影響因素，通過文獻查閱和歸納總結，獲得經(jīng)過簡化、補償和校正的有效控制系統(tǒng)。課程目標3：在達成性能指標、精度要求的前提下，能夠在運動控制系統(tǒng)設計中兼顧電機安全、環(huán)境變化和國標設計規(guī)范等要求。課程目標4：針對復雜運動控制系統(tǒng)工程問題，能夠借助MATLAB/SIMULINK仿真工具及系統(tǒng)模擬工具，對運動控制領域的專業(yè)問題進行模擬和預測，并能夠分析其特點和應用局限性。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度2.3能認識到解決自動化相關領域的問題有多種方案可選擇，會通過文獻研究尋求可替代的解決方案；課程目標1M2.4能運用相關基本原理，借助文獻研究，分析自動化系統(tǒng)實施過程中的影響因素，通過歸納總結獲得有效結論。課程目標2L3.4能在自動化相關的設計中，考慮安全、健康、法律、文化及環(huán)境等制約因素；課程目標3H5.3能夠針對包含具體檢測、控制對象在內(nèi)的自動化系統(tǒng)工程問題，開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，模擬、預測自動化相關領域的專業(yè)問題，并能夠分析其局限性。課程目標4H三、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配序號教學內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標1任務分配及調(diào)研基本要求：根據(jù)設計任務（參考備選項目：直流雙閉環(huán)調(diào)速、交流調(diào)壓調(diào)速、步進電機調(diào)速和伺服控制應用），查閱相關資料，確定設計方案；重點和難點：電機結構、工作原理及控制方式；德育要求：選題和調(diào)研中規(guī)范和創(chuàng)新理念。2天集中講授課堂演示1，22設計方案論證基本要求：根據(jù)選題的性能指標要求，對比多個方案，選擇性價比最優(yōu)方案；重點和難點：方案論證和對比；德育要求：貫徹比較和兼顧理念。2天集中講授互動驗證1，23模塊設計與仿真基本要求：擬定總體方案，設計各功能模塊，仿真驗證各子模塊功能；重點和難點：SIMULINK平臺及模塊仿真；德育要求：貫徹應用中和諧與擔當理念。4天集中講授互動驗證3，44硬件制作與調(diào)試基本要求：進行子模塊制作及硬件總體構建，進行系統(tǒng)的硬件調(diào)試；重點和難點：硬件構建和系統(tǒng)調(diào)試；德育要求：貫徹設計中包容和完善理念。8天集中講授互動設計3，45撰寫報告及驗收基本要求：分析和提取測試數(shù)據(jù)，總結設計過程，按格式編寫設計報告；重點和難點：測試數(shù)據(jù)分析，設計報告；德育要求：貫徹應用中精益求精理念。4集中講授互動設計3，4合計20天四、課程教學方法1.教學方法以課程設計目標為導向，采用學生為主，教師為輔的教學方法，實現(xiàn)培養(yǎng)能力的目標。（1）教學方法：自主練習、自主設計、自主實踐。（2）課外學習方法：要求學生在設計前根據(jù)題目要求自主查找文獻、消化文獻內(nèi)容。（3）項目驗收方法：完成項目設計并提交設計報告后，集中進行現(xiàn)場驗收，要求每個人進行系統(tǒng)演示和口頭匯報。2.課程組織形式（1）為學生提供專用的硬件焊接實驗室，并提供所需器件。（2）學生分為幾個小組（一般2人一組）；每組完成一個選題，要求每個學生參與所有的設計環(huán)節(jié)。選題可以選擇參考項目，也可以學生自擬；每個選題必須包含運動控制算法。五、學業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內(nèi)容主要由平時考核、硬件制作及演示答辯、課程設計報告組成，均按百分制計分，其中平時考核成績占20%、硬件制作及演示答辯占50%、課程設計報告成績占30%?？傇u成績采用五級制，由百分制成績轉換得出。2.課程目標達成考核與評價序號考核方式課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）課程目標4（分值）合計1平時考核55100202硬件制作0103010503設計報告51010530課程目標對應分值10255015100（二）考核與評價標準1.平時考核與評價標準分值觀測點90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分平時考核按時完成，調(diào)研、仿真、調(diào)試等環(huán)節(jié)90%以上內(nèi)容齊全。能在功能指標、精度、成本、可靠性、實現(xiàn)難易度之間進行合理取舍，確定性價比優(yōu)化的硬件方案框圖。按時完成，調(diào)研、仿真、調(diào)試等環(huán)節(jié)80%以上內(nèi)容齊全。能合理取舍，確定性價比優(yōu)化的硬件方案框圖。按時完成，調(diào)研、仿真、調(diào)試等環(huán)節(jié)70%以上內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識、分析運動控制系統(tǒng)設計領域相關專業(yè)問題。延時完成，調(diào)研、仿真、調(diào)試等環(huán)節(jié)60%以上內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握基本到位。相關專業(yè)問題有一定的識別、分析。不交和補交，調(diào)研、仿真、調(diào)試等環(huán)節(jié)50%以下內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握有偏差。不能利用理論知識進行識別、分析。2.硬件制作和演示答辯與評價標準分值觀測點90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分硬件制作70%選題合理且難度較大；能很好實現(xiàn)系統(tǒng)性能、功能指標及精度要求；能根據(jù)功能要求畫出各軟件程序流程圖；能利用軟硬件仿真調(diào)試工具，對系統(tǒng)進行模擬和仿真；能對現(xiàn)有系統(tǒng)的特性進行研究總結，并提出改進的建議。設計項目功能完整，選題復雜度良好，硬件制作清晰；能按要求畫出各軟件程序流程圖；能利用仿真調(diào)試工具對系統(tǒng)進行模擬和仿真；能夠?qū)ΜF(xiàn)有系統(tǒng)的特性進行研究總結。設計項目功能基本完整，選題復雜度一般，硬件制作基本清晰；能按要求畫出各軟件程序流程圖；能利用仿真調(diào)試工具對系統(tǒng)進行模擬和仿真；能夠?qū)ΜF(xiàn)有系統(tǒng)的特性進行研究總結，但缺乏改進建議。設計項目功能有一定缺陷，選題復雜度一般，硬件制作不夠清晰。各軟件程序流程圖基本符合要求；對系統(tǒng)的模擬和仿真不夠全面；缺乏對現(xiàn)有系統(tǒng)的特性進行研究總結，缺乏改進建議。設計項目功能有較大缺陷或不能實現(xiàn)，選題復雜度一般，硬件制作不夠清晰。各軟件程序流程圖不符合要求；對系統(tǒng)的模擬和仿真不夠全面；缺乏對現(xiàn)有系統(tǒng)的特性進行研究總結，缺乏改進建議。演示答辯30%匯報時能清楚表述系統(tǒng)原理；回答問題正確。匯報時能較清楚表述系統(tǒng)原理；回答問題正確。匯報時能表述系統(tǒng)原理；大部分問題回答正確。匯報時能表述部分系統(tǒng)原理；能回答部分問題。匯報時清楚表述不清楚；回答問題基本不正確。3.課程設計報告與評價標準觀測點分值90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分設計報告90%（1）理論分析和計算正確；結論正確；（2）報告結構合理，文筆流暢。（1）理論分析和計算有少量錯誤；但是結論正確；（2）報告結構合理，文筆較流暢。（1）理論分析和計算錯誤較多；結論正確；（2）報告結構合理，文筆基本通暢。（1）理論分析和計算有明顯錯誤影響，結論有瑕疵；（2）報告結構合理，文筆流暢。（1）未完綜合項目設計任務；（2）報告潦草應付。組員系數(shù)10%（1）組長（2）核心成員參與硬件、軟件設