智能机电传动控制（一）基本信息中文课程名称：智能机电传动控制英文课程名称：IntelligentMechatronicTransmissionControl课程编号：0307006学分：2.5学时：40（其中，34学时线下理论，实验4学时，上机2学时：20学时线上学习）（说明：线上学时不计入课程的总学时，不影响学分）课程性质：必修适用专业：智能制造工程专业先修课程：《高等数学》、《C语言》、《微机原理及应用》、《传感器与智能检测技术》、《控制工程基础》和《电工电子技术》等开课系（教研部）：智能制造工程系执笔：洪连环审核：冯占荣课程简介：《智能机电传动控制》是智能制造工程专业的一门专业核心课程，涉及的基础理论和实际知识面广，是电磁学、动力学、热力学、电气控制、伺服控制和微机控制等学科知识的综合。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，获得智能制造工程师必备的知识储备和技能训练。本课程的学习可为后续机电控制类相关专业课的学习提供理论基础，为未来从事机电一体化系统的研究与开发、工厂自动化与智能化打下一个良好的基础。（二）课程目标通过本课程的学习，学生可以获得机电传动控制的基础知识，为今后从事工厂的智能化升级改造提供理论和设计基础。同时，支撑专业毕业目标中相应指标点的达成。课程目标对学生的能力要求如下：1）了解机电传动控制的一般原理和动力学基础，理解电机、电器、控制线路、控制系统的基本知识；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。2）了解电动机的固有机械特性和人为机械特性；能正确、合理地选择交直流电动机的启动、制动、调速的方法和参数；具有分析基本控制线路和选用基本电气元件的能力，获得工程师必备的知识储备和技能训练。3）掌握机电产品设计过程中的电动机参数计算及其型号选择，根据具体的应用场合选择合适的动力源：学会分析机械工程领域中较复杂系统的动作过程和控制此过程的电气控制线路。4）掌握机电传动控制的基本理论，能够理解并掌握继电器接触器控制线路和可编程序控制器的硬件电路原理，掌握可编程控制器的软件设计语言及其编译技术，培养学生在设计机电控制系统过
智能机电传动控制 （一）基本信息 中文课程名称：智能机电传动控制 英文课程名称：Intelligent Mechatronic Transmission Control 课程编号：0307006 学分：2.5 学时：40 （其中，34 学时线下理论，实验 4 学时，上机 2 学时；20 学时线上学习） （说明：线上学时不计入课程的总学时，不影响学分） 课程性质：必修 适用专业：智能制造工程专业 先修课程：《高等数学》、《C 语言》、《微机原理及应用》、《传感器与智能检测技术》、《控制工程基础 》 和《电工电子技术》等 开课系（教研部）：智能制造工程系 执笔：洪连环 审核：冯占荣 课程简介： 《智能机电传动控制》是智能制造工程专业的一门专业核心课程，涉及的基础理论和实际知识 面广，是电磁学、动力学、热力学、电气控制、伺服控制和微机控制等学科知识的综合。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，获得智能制造工程师必备的知识储备和技能训练。本课程的学习可 为后续机电控制类相关专业课的学习提供理论基础，为未来从事机电一体化系统的研究与开发、工 厂自动化与智能化打下一个良好的基础。 （二）课程目标 通过本课程的学习，学生可以获得机电传动控制的基础知识，为今后从事工厂的智能化升级改 造提供理论和设计基础。同时，支撑专业毕业目标中相应指标点的达成。 课程目标对学生的能力要求如下： 1）了解机电传动控制的一般原理和动力学基础，理解电机、电器、控制线路、控制系统的基本 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。 2）了解电动机的固有机械特性和人为机械特性；能正确、合理地选择交直流电动机的启动、制 动、调速的方法和参数；具有分析基本控制线路和选用基本电气元件的能力，获得工程师必备的知 识储备和技能训练。 3）掌握机电产品设计过程中的电动机参数计算及其型号选择，根据具体的应用场合选择合适的 动力源；学会分析机械工程领域中较复杂系统的动作过程和控制此过程的电气控制线路。 4）掌握机电传动控制的基本理论，能够理解并掌握继电器接触器控制线路和可编程序控制器的 硬件电路原理，掌握可编程控制器的软件设计语言及其编译技术，培养学生在设计机电控制系统过
程中的解决实际问题的能力及开发创新能力，5）掌握电机系统的微机控制系统的基本理论，根据具体的应用场合选择合适的控制器，设计控制系统并进行模拟和预测，培养学生综合运用所学控制理论和控制技术解决较复杂工程问题的能力。课程目标对毕业要求的支撑关系如表1所示。表1课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求毕业要求指标点课程目标指标点1.2：掌握智能制造工程所需要的工程基础和专业基础知识的基毕业要求1课程目标1本概念和基本理论指标点2.3：能够应用智能制造工程知识和基本原理对智能制造系统设毕业要求2课程目标2计控制的复杂工程问题进行识别、表达和分析，以获得结论指标点3.2：能够开发实现特定功能的机械系统、机电产品和智能装备毕业要求3课程目标3等，掌握复杂的智能化、自动化、集成化制造系统设计过程指标点4.1：掌握智能制造领域复杂的设计与开发方法，掌握相关的基毕业要求4课程目标4本智能制造理论、控制方法及计算机科学理论知识指标点5.2：针对具体智能制造工程的复杂问题，能够选择和使用合适毕业要求5课程目标5的现代工具对问题进行模拟分析和预测或控制（三）教学内容序教学推荐对应的教学内容教学要求号学时方式课程目标1）理解机电产品的应用领域和在国民经济中的地位和作用。2）熟悉机电传动的目的、任务单元1：绪论及其机电传动控制系统的发展历程。1）机电传动系统的组成2）机电传动及其控制系统的3）了解机电传动控制的课程特L讲授+课程目标1发展概况点、内容安排与学习方法。线下2讨论课程目标33）机电传动系统的动力学基4）掌握机电传动系统的运动学础方程式。4）课程的性质与任务【课程思政】以动车、飞机上的机电传动系统作为案例教学，调动学生的学习兴趣，树立学生的家国情怀
程中的解决实际问题的能力及开发创新能力。 5）掌握电机系统的微机控制系统的基本理论，根据具体的应用场合选择合适的控制器，设计控 制系统并进行模拟和预测，培养学生综合运用所学控制理论和控制技术解决较复杂工程问题的能力。 课程目标对毕业要求的支撑关系如表 1 所示。 表 1 课程目标对毕业要求的支撑关系 毕业要求 毕业要求指标点 课程目标 毕业要求 1 指标点 1.2：掌握智能制造工程所需要的工程基础和专业基础知识的基 本概念和基本理论 课程目标 1 毕业要求 2 指标点 2.3：能够应用智能制造工程知识和基本原理对智能制造系统设 计控制的复杂工程问题进行识别、表达和分析，以获得结论 课程目标 2 毕业要求 3 指标点 3.2：能够开发实现特定功能的机械系统、机电产品和智能装备 等，掌握复杂的智能化、自动化、集成化制造系统设计过程 课程目标 3 毕业要求 4 指标点 4.1：掌握智能制造领域复杂的设计与开发方法，掌握相关的基 本智能制造理论、控制方法及计算机科学理论知识 课程目标 4 毕业要求 5 指标点 5.2：针对具体智能制造工程的复杂问题，能够选择和使用合适 的现代工具对问题进行模拟分析和预测或控制 课程目标 5 （三）教学内容 序 号 教学内容 教学要求 推荐 学时 教学 方式 对应的 课程目标 1 单元 1：绪论 1）机电传动系统的组成 2）机电传动及其控制系统的 发展概况 3）机电传动系统的动力学基 础 4）课程的性质与任务 1）理解机电产品的应用领域和 在国民经济中的地位和作用。 2）熟悉机电传动的目的、任务 及其机电传动控制系统的发展 历程。 3）了解机电传动控制的课程特 点、内容安排与学习方法。 4）掌握机电传动系统的运动学 方程式。 【课程思政】以动车、飞机上的 机电传动系统作为案例教学，调 动学生的学习兴趣，树立学生的 家国情怀。 线下2 讲授+ 讨论 课程目标 1 课程目标 3
1）了解直流电机的工作原理、结构组成和特性；了解直流电动机和直流发电机的区别。单元2：直流电动机2）掌握直流他励电动机的固有1）直流电动机的结构和分类机械特性和人为机械特性，并掌2）直流电动机的工作原理讲授+握在已知电机内阻和未知电机3）直流电动机的额定参数案例+课程目标1内阻时的固有机械特性计算方4）直流电动机的机械特性法；直流他励电动机的启动、调线上4作业+课程目标25）他励直流电动机的启动特2速、制动特性及方法。线上线下4课程目标3性3）理解直流他励电动机的启动、学习+课程目标46）他励直流电动机的调速特调速、制动的方法及各种方法的性讨论优缺点。7）他励直流电动机的制动特【课程思政】培养学生自主学习性的能力、沟通交流能力，并提升脚踏实地和追求卓越的工匠精神。1）了解三相异步电动机的工作单元3：交流电动机1）三相异步电动机的结构和原理、结构和特性。工作原理2）掌握直流三相异步电动机的讲授+2）三相异步电动机的定子电固有机械特性和人为机械特性，案例+课程目标1路和转子电路并掌握三相异步电动机的四个3）三相异步电动机的电磁转特征点的转矩和转速的定性计线上4作业+课程目标23矩与机械特性算方法；掌握三相异步电动机的线上线下4课程目标34）三相异步电动机的启动方启动、调速、制动特性及方法。学习+课程目标4法【课程思政】培养学生自主学习讨论5）三相异步电动机的调速方的能力、沟通交流能力，并提升法脚踏实地和追求卓越的工匠精神。6）三相异步电动机的制动1）了解控制电动机的种类、工单元4：控制电动机作原理和用途。讲授+1）伺服电动机2）理解不同控制电动机的结构案例+课程目标12）力矩电动机及特点。3）掌握不同种类的控制电动机3）小功率同步电动机线上4作业+课程目标244）步进电动机的应用场合，学会正确选用。线下6线上课程目标35）直线电动机【课程思政】培养学生自主学习学习+课程目标46）机电传动控制系统中电动T的能力、沟通交流能力，并提升讨论机的选择脚踏实地和追求卓越的工匠精神
2 单元 2：直流电动机 1）直流电动机的结构和分类 2）直流电动机的工作原理 3）直流电动机的额定参数 4）直流电动机的机械特性 5）他励直流电动机的启动特 性 6）他励直流电动机的调速特 性 7）他励直流电动机的制动特 性 1）了解直流电机的工作原理、 结构组成和特性；了解直流电动 机和直流发电机的区别。 2）掌握直流他励电动机的固有 机械特性和人为机械特性，并掌 握在已知电机内阻和未知电机 内阻时的固有机械特性计算方 法；直流他励电动机的启动、调 速、制动特性及方法。 3）理解直流他励电动机的启动、 调速、制动的方法及各种方法的 优缺点。 【课程思政】培养学生自主学习 的能力、沟通交流能力，并提升 脚踏实地和追求卓越的工匠精 神。 线上4 线下4 讲授+ 案例+ 作业+ 线上 学习+ 讨论 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课程目标 4 3 单元 3：交流电动机 1）三相异步电动机的结构和 工作原理 2）三相异步电动机的定子电 路和转子电路 3）三相异步电动机的电磁转 矩与机械特性 4）三相异步电动机的启动方 法 5）三相异步电动机的调速方 法 6）三相异步电动机的制动 1）了解三相异步电动机的工作 原理、结构和特性。 2）掌握直流三相异步电动机的 固有机械特性和人为机械特性， 并掌握三相异步电动机的四个 特征点的转矩和转速的定性计 算方法；掌握三相异步电动机的 启动、调速、制动特性及方法。 【课程思政】培养学生自主学习 的能力、沟通交流能力，并提升 脚踏实地和追求卓越的工匠精 神。 线上4 线下4 讲授+ 案例+ 作业+ 线上 学习+ 讨论 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课程目标 4 4 单元 4：控制电动机 1）伺服电动机 2）力矩电动机 3）小功率同步电动机 4）步进电动机 5）直线电动机 6）机电传动控制系统中电动 机的选择 1）了解控制电动机的种类、工 作原理和用途。 2）理解不同控制电动机的结构 及特点。 3）掌握不同种类的控制电动机 的应用场合，学会正确选用。 【课程思政】培养学生自主学习 的能力、沟通交流能力，并提升 脚踏实地和追求卓越的工匠精 神。 线上4 线下6 讲授+ 案例+ 作业+ 线上 学习+ 讨论 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课程目标 4
1）了解基本的机电控制线路的组成，原理图绘制的基本规律；单元5：继电器-接触器控制主电路和控制电路中各种电器1）常用低压电器元件的符号、文字名称、工作原2）电气控制系统的电路图及理和应用场合等。绘制原则2）理解继电器一接触器控制线讲授+3）三相笼型异步电动机的基路中各元器件的作用，尤其是线?案例+课程目标1本控制线路路中的各种保护。作业+4）三相绕线转子异步电动机3）掌握继电器一接触器控制的线上4课程目标25启动控制线路常用基本线路：以时间、电流、线下4线上课程目标35）直流电动机的基本控制线行程、速度几种原则控制的典型学习+课程目标4路线路：对自动控制线路设计的基讨论6）继电器-接触器控制系统的本要求：典型机床的控制线路设设计计方法。7）继电器-接触器控制系统分【课程思政】培养学生自主学习析的能力、沟通交流能力、分析问题和解决问题的能力，并提升脚踏实地和追求卓越的工匠精神。1）了解可编程控制器的基本结构、工作原理和主要功能特点；输入电路中光电耦合器的作用：单元6：可编程控制器可编程控制器的基本编程元件1）可编程序控制器概述与软件技术。2）可编程序控制器的组成与2）理解可编程控制器的循环扫工作原理讲授+描方式，与计算机、继电器的区线上43）S7-200SMARTPLC的基讨论+课程目标1别；可编程控制器指令程序及时+础知识作业+课程目标2序图的编制方法。4）S7-200SMARTPLC的基线下4）掌握可编程控制器控制系统案例+课程目标36本指令及编程方法12的主电路图、外部接线图、梯形上机+课程目标45）S7-200SMARTPLC的功+图的画法；常用的编程技巧：可线上课程目标5能指令及应用编程控制器控制系统的开发及上机26）典型简单电路的PLC程序学习设计方法。设计【课程思政】培养学生自主学习7)PLC控制系统的设计及应的能力、沟通交流能力、分析问用题、解决问题和动手实践的能力，并提升脚踏实地和追求卓越的工匠精神
5 单元 5：继电器-接触器控制 1）常用低压电器 2）电气控制系统的电路图及 绘制原则 3）三相笼型异步电动机的基 本控制线路 4）三相绕线转子异步电动机 启动控制线路 5）直流电动机的基本控制线 路 6）继电器-接触器控制系统的 设计 7）继电器-接触器控制系统分 析 1）了解基本的机电控制线路的 组成，原理图绘制的基本规律； 主电路和控制电路中各种电器 元件的符号、文字名称、工作原 理和应用场合等。 2）理解继电器—接触器控制线 路中各元器件的作用，尤其是线 路中的各种保护。 3）掌握继电器—接触器控制的 常用基本线路；以时间、电流、 行程、速度几种原则控制的典型 线路；对自动控制线路设计的基 本要求；典型机床的控制线路设 计方法。 【课程思政】培养学生自主学习 的能力、沟通交流能力、分析问 题和解决问题的能力，并提升脚 踏实地和追求卓越的工匠精神。 线上4 线下4 讲授+ 案例+ 作业+ 线上 学习+ 讨论 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课程目标 4 6 单元 6：可编程控制器 1）可编程序控制器概述 2）可编程序控制器的组成与 工作原理 3）S7-200 SMART PLC 的基 础知识 4）S7-200 SMART PLC 的基 本指令及编程方法 5）S7-200 SMART PLC 的功 能指令及应用 6）典型简单电路的 PLC 程序 设计 7）PLC 控制系统的设计及应 用 1）了解可编程控制器的基本结 构、工作原理和主要功能特点； 输入电路中光电耦合器的作用； 可编程控制器的基本编程元件 与软件技术。 2）理解可编程控制器的循环扫 描方式，与计算机、继电器的区 别；可编程控制器指令程序及时 序图的编制方法。 4）掌握可编程控制器控制系统 的主电路图、外部接线图、梯形 图的画法；常用的编程技巧；可 编程控制器控制系统的开发及 设计方法。 【课程思政】培养学生自主学习 的能力、沟通交流能力、分析问 题、解决问题和动手实践的能 力，并提升脚踏实地和追求卓越 的工匠精神。 线上4 + 线 下 12 + 上机2 讲授+ 讨论+ 作业+ 案例+ 上机+ 线上 学习 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课程目标 4 课程目标 5
1）了解微机控制系统的组成。单元7：电机系统的微机控制2）理解异步电动机的变频调速1）微机控制系统的组成与特控制系统设计方法。讲授+课程目标1点3）掌握直流电动机、步进电动线下讨论+课程目标22）直流电动机的调速控制系机微机控制系统的设计。案例+2+课程目标31统【课程思政】培养学生自主学习作业+实验4课程目标43）三相交流异步电动机的变的能力、沟通交流能力、分析问实验+课程目标5频调速控制系统题、解决问题和动手实践的能4）步进电动机的微机控制力，并提升脚踏实地和追求卓越的工匠精神。（四）实践教学安排项目实验实验实验每组实验项目课程目标编号学时类型要求人数必修基于PLC的交流电动机正/反转控制系统设计设计性22设计性必修三轴机械手实验装置的认知与设计2课程目标3必修步进电机定位控制系统设计2设计性154多维运动控制系统设计设计性7选修4设计性5步进电机调速系统设计47选修合计14必修学时：6选修学时：8（五）教学方法与习题要求本课程教学采用课堂讲授、案例教学、作业、实验、讨论和线上学习等方式，利用翻转课堂和任务驱动等教学理念，实行线上和线下混合式教学模式和“以学为中心”的教学模式，推动课堂教学从“以教为主”向以学为主”转变。本课程目标与教学环节对应的关系矩阵如表2所示。表2课程目标与教学环节对应的关系矩阵教学环节课程目标作业课堂讲授案例教学实验讨论线上学习VV课程目标1VVV2课程目标2>VV3课程目标3VV4课程目标4VV5课程目标5
7 单元 7：电机系统的微机控制 1）微机控制系统的组成与特 点 2）直流电动机的调速控制系 统 3）三相交流异步电动机的变 频调速控制系统 4）步进电动机的微机控制 1）了解微机控制系统的组成。 2）理解异步电动机的变频调速 控制系统设计方法。 3）掌握直流电动机、步进电动 机微机控制系统的设计。 【课程思政】培养学生自主学习 的能力、沟通交流能力、分析问 题、解决问题和动手实践的能 力，并提升脚踏实地和追求卓越 的工匠精神。 线下 2+ 实验4 讲授+ 讨论+ 案例+ 作业+ 实验+ 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课程目标 4 课程目标 5 （四）实践教学安排 项目 编号 实验项目 实验 学时 实验 类型 实验 要求 每组 人数 课程目标 1 基于PLC的交流电动机正/反转控制系统设计 2 设计性 必修 1 课程目标 5 2 三轴机械手实验装置的认知与设计 2 设计性 必修 7 3 步进电机定位控制系统设计 2 设计性 必修 7 4 多维运动控制系统设计 4 设计性 选修 7 5 步进电机调速系统设计 4 设计性 选修 7 合 计 14 必修学时：6 选修学时：8 （五）教学方法与习题要求 本课程教学采用课堂讲授、案例教学、作业、实验、讨论和线上学习等方式，利用翻转课堂和 任务驱动等教学理念，实行线上和线下混合式教学模式和“以学为中心”的教学模式，推动课堂教学 从“以教为主”向“以学为主”转变。本课程目标与教学环节对应的关系矩阵如表 2 所示。 表 2 课程目标与教学环节对应的关系矩阵 课程目标 教学环节 课堂讲授 案例教学 作业 实验 讨论 线上学习 1 课程目标 1 ✓ ✓ 2 课程目标 2 ✓ ✓ ✓ 3 课程目标 3 ✓ ✓ ✓ 4 课程目标 4 ✓ ✓ ✓ 5 课程目标 5 ✓ ✓ ✓