一、课程的性质与目的
本课程是机械工程及自动化专业的一门必修专业主干课。本课程的教学目的,是使学生在学习相关电路基础课程、微机原理及应用和控制工程的基础上,以电机为主导,以控制为线索,了解机电控制技术的一般知识,掌握其工作原理、特性、应用方法,了解最新控制技术在机械设备中的应用。使学生对机电工程技术中电控技术有一个全面、系统的了解和掌握。为学习有关专业课程以及进行工程设计和科研活动打下必要的基础。
二、课程内容的教学要求
1. 机电控制概述
(1)了解机电控制技术的目的和任务。
(2)了解机电控制技术及系统的发展概况
2. 机电传动系统力学基础
(1)掌握机电传动系统的运行方程式,并学会用它来分析与判别机电传动系统的运行状态;
(2)理解在多轴拖动系统中为了列出系统的运动方程式,必须将转矩等进行折算,掌握其折算的基本原则和方法;
(3)理解几种典型生产机械的机械特性n=f(TL);
(4)掌握机电传动系统稳定运行的条件,并学会用它来分析与判别系统的稳定平衡点。
(5)了解过渡过程产生的原因和研究过渡过程的实际意义;理解机电时间常数的物理意义以及缩短过渡过程的方法。
3. 直流电机的工作原理及其特性
(1)在了解直流电动机的基本结构的基础上,着重掌握直流电机的基本工作原理,特别应掌握转矩方程式、电势方程式和电压平衡方程式;
(2)掌握直流电动机的机械特性,特别是人为机械特性;
(3)理解直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及各种方法的优缺点和适用场合;
(4)理解用机械特性的四个象限来分析直流电动机的运行状态;
(5)掌握根据他励直流电动机的铭牌技术数据,确定电动机相关数据。
4. 交流电动机的工作原理及其特性
(1)了解三相异步电动机的基本结构,理解旋转磁场的产生;
(2)掌握异步电动机的工作原理,机械特性,
(3)理解三相异步电动机的启动、调速及制动的各种方法、特点与应用;
(4)理解用机械特性的四个象限来分析异步电动机的运行状态;
(5)掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法;
(6)理解同步电动机的结构特点、工作原理、运行特性及启动方法。
5. 控制电机
(1)了解机电传动控制系统中一些常用控制电机;
(2)掌握常见控制电机的基本工作原理、主要运行特性及特点;
(3)了解常见控制电机的应用场所,以便正确选用和使用电机。
6. 电器控制技术
(1)理解常用开关电器的结构和工作原理,掌握其作用、特点、应用场所和表示符号;
(2)掌握电器控制电路设计规范;
(3)掌握电器控制电路中的基本控制环节和常用自动控制方法。
7. 可编程序控制器(PLC)技术及应用
(1)理解可编程序控制器的基本结构,掌握PLC基本工作原理;
(2)理解 PLC内部等效继电器概念;
(3)理解PLC的指令系统及梯形图概念;
(4)掌握 PLC的编程方法;
(5)了解PLC应用系统开发步骤及编程工具;
(6)掌握PLC简单应用系统设计与调试。
8. 直流调速系统
(1)了解机电传动自动调速系统的组成;
(2)理解生产机械对调速系统提出的调速技术指标要求;
(3)掌握晶闸管的基本工作原理、特性和主要参数的含义;
(4)掌握几种单相和三相基本可控整流电路的工作原理及其在不同性质负载下的特点;
(5)理解单闭环无静差直流调速系统的基本原理和特点;
(6)了解转速、电流双闭环直流调速系统的调速原理、特点及适用场所;
(7)理解脉宽调制(PWM)变换器的工作原理、脉宽调制调速系统的特点。
9. 交流调速系统
(1)理解交流异步电动机调速的基本原理及主要方法;
(2)了解交流调压调速系统和线绕式异步电动机调速系统的特性、原理及应用领域;
(3)了解变频调速系统的分类,理解脉宽调制型变频调速的基本原理、调速特性及应用范围;
(4)了解矢量控制的变频调速系统的基本概念。
10. 位置控制系统
(1)了解位置控制系统的概况、基本要求、特点和系统组成;
(2)掌握步进电动机位置控制系统的的组成、基本原理及其硬、软件的实现方法;
(3)掌握步进电动机不同类型的驱动电路及其特点;
(4)了解伺服系统中常用位置检测元件的基本结构和原理。
三、实验内容和基本要求
本课程相关的系列实验的教学任务在与本课程相配套的独立实验课程“机电控制基础实验”课程中完成,共16学时,不占用本课程学时。
四、能力培养的要求
1. 分析能力的培养:主要是对机电系统状态、特性或控制电路、控制程序进行分析的能力的培养。
2. 计算能力的培养:要求学生通过本课程的学习,具备对机电传动系统转速、转矩、转动惯量、电机的基本参数和控制电路参数的计算能力。
3. 自学能力的培养:通过本课程的教学,要培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力,以及围绕课堂教学内容,阅读参考书籍和资料,自我扩充知识领域的能力。
4. 表达能力的培养:主要是通过作业,清晰、整洁地表达自己解决问题的思路和步骤的能力。
5. 创新能力的培养:培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯,和对问题提出多种解决方案、选择不同设计或计算方法的能力。