机电控制工程 四川大学制造科学与工程学院本科课程 《机电控制工程》教学大纲 课程编号： 302063020 课程类型： 选修课 Course Code: B02063020 Course Type: Selective course 课程名称： 机电控制工程 投课对象： 本科三年级学生 Course Name: Mechatronics Control Engineering Audience: unior 学时/学分： 322 授课语言： 中文 Credit 322 Language of Chinese Hours/Credits Instruction 先修课程： 工程测试技术与信息处理、可编程逻辑挖开课院系： 机械工程系 制器、控制工程基础、电液控制技术 Course offered by: Department of rerequisite Engineering test technology and Mechanical Eng information processing Programmable Logic Controller Control engineering foundation,Electro-hydraulic control technology 适用专业： 机械设计制造及其自动化专业 授课教师： ntended for: Mechanical Design,Manufacturing and nstructor: Automation 大纲执笔人 韩震字 大纲审核人： 专业负责人 dited by: Han Zhenyu Inspected by Course Leader 一、课程简介 机电控制工程是一门面向机电类专业开设的工程技术课，课程的系统性、综合性、工程性 创新性都比较强，是一门培养机械电子工程领域高级技术人才的课程。其目的在于重点了解或掌 握机电控制工程的概念及研究对象：机电控制工程设计的原则及对象分析：机电控制工程对象的 总体设计：机电控制工程的传感器、控制器及执行机构的设计：工程伦理及绿色制造：以及机电 控制工程的过程管理等，并通过分组进行大作业讲解及点评让学生初步感知工程竞标的方式和要 求，体验团队协作的过程，从而提高对工程师素质要求的认识。 二、学习目标 1,能够运用数学、自然科学、工程基础知识解决工程实际问题，完成机电工程中的整体设计
机电控制工程 四川大学制造科学与工程学院本科课程 《机电控制工程》教学大纲 课程编号： Course Code: 302063020 302063020 课程类型： Course Type: 选修课 Selective Course 课程名称： Course Name: 机电控制工程 Mechatronics Control Engineering 授课对象： Audience: 本科三年级学生 Junior 学时/学分： Credit Hours/Credits 32/2 32/2 授课语言： Language of Instruction 中文 Chinese 先修课程： Prerequisite: 工程测试技术与信息处理、可编程逻辑控 制器、控制工程基础、电液控制技术 Engineering test technology and information processing、Programmable Logic Controller、Control engineering foundation、Electro-hydraulic control technology 开课院系： Course offered by: 机械工程系 Department of Mechanical Eng. 适用专业： Intended for: 机械设计制造及其自动化专业 Mechanical Design, Manufacturing and Automation 授课教师： Instructor: 大纲执笔人： Edited by: 韩震宇 Han Zhenyu 大纲审核人： Inspected by: 专业负责人 Course Leader 一、课程简介 机电控制工程是一门面向机电类专业开设的工程技术课，课程的系统性、综合性、工程性、 创新性都比较强，是一门培养机械电子工程领域高级技术人才的课程。其目的在于重点了解或掌 握机电控制工程的概念及研究对象；机电控制工程设计的原则及对象分析；机电控制工程对象的 总体设计；机电控制工程的传感器、控制器及执行机构的设计；工程伦理及绿色制造；以及机电 控制工程的过程管理等，并通过分组进行大作业讲解及点评让学生初步感知工程竞标的方式和要 求，体验团队协作的过程，从而提高对工程师素质要求的认识。 二、学习目标 1. 能够运用数学、自然科学、工程基础知识解决工程实际问题，完成机电工程中的整体设计 1
的能力： 2.能够运用数学、自然科学、工程基础知识，识别、分析和确定机电工程中所需传感器类型 及数量，提出解决方案： 3.结合与机械城设计制造及其自动化领域相关的社会、健康、安全、法律、文化以及环境 方面的基础知识，针对机电工程应用的实际条件，进行机电系统的设计： 4.能够用电气原理图、设计说明书、设计报告等形式，完成机电系统的硬件设计，并在 设计过程中体现创新观念： 5.能够选择适当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，进行机电工程领域运行中复 杂工程问题的预测与模拟： 6.利用学习小组交流平台，体验团队协作的重要性，并能够进行项目分析。 三、学习目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 毕业要求指标点 学习目标 12具有解决机械工程领域设计、制造、 (1)能够将数学、自然科学 运行等过程中的复杂工程问题所需的工程 学习目标】 机械工程基础知识和专业知识用于 基础知识和专业知识： 解决机械工程领域设计、制造、运 13能够运用数学、自然科学、工程 行等方面的复杂工程问题。 础和专业知识解决机械工程领域的复杂工 学习目标2 程问题。 32具备与机械设计制造及其自动化领 (3)能够设计满足特定需求的 域相关的社会、健康、安全、法律、文化 机械产品功能原理方案、零部件及 以及文化等方面的基础知识，针对机械工 学习目标3 程领域设计、制造、运行中的复杂工程问 机械系统，或针对机械工程领域设 计、制造、运行等方面的复杂工程 题所提出的解决方案中，能够考虑上述因 素： 问题，拟定相应的设计、制造、运 3.3针对机械工程领域设计、制造、运 行方案，并能够综合考虑社会、健 行中的复杂工程问题，能够设计满足特定 康、安全、法律、文化以及环境因 需求的系统、单元（部件）或机械制造工 学习目标4 素，体现创新意识。 艺流程，并能够在设计环节中体现创新意 识： (5)能够选择、使用与开发恰 5.1能够选择适当的技术、资源、现代 当的技术、资源、现代工程工具利 工程工具和信息技术工具，进行机电工程 学习目标5 信总技术手段和工具，针对机械工 领域运行中复杂工程问题的预测与模拟： 程领域设计、制造、运行等方面的
的能力； 2. 能够运用数学、自然科学、工程基础知识，识别、分析和确定机电工程中所需传感器类型 及数量，提出解决方案； 3. 结合与机械设计制造及其自动化领域相关的社会、健康、安全、法律、文化以及环境 方面的基础知识，针对机电工程应用的实际条件，进行机电系统的设计； 4. 能够用电气原理图、设计说明书、设计报告等形式，完成机电系统的硬件设计，并在 设计过程中体现创新观念； 5. 能够选择适当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，进行机电工程领域运行中复 杂工程问题的预测与模拟； 6. 利用学习小组交流平台，体验团队协作的重要性，并能够进行项目分析。 三、学习目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 毕业要求指标点 学习目标 （1）能够将数学、自然科学、 机械工程基础知识和专业知识用于 解决机械工程领域设计、制造、运 行等方面的复杂工程问题。 1.2 具有解决机械工程领域设计、制造、 运行等过程中的复杂工程问题所需的工程 基础知识和专业知识； 学习目标 1 1.3 能够运用数学、自然科学、工程基 础和专业知识解决机械工程领域的复杂工 程问题。 学习目标 2 （3）能够设计满足特定需求的 机械产品功能原理方案、零部件及 机械系统，或针对机械工程领域设 计、制造、运行等方面的复杂工程 问题，拟定相应的设计、制造、运 行方案，并能够综合考虑社会、健 康、安全、法律、文化以及环境因 素，体现创新意识。 3.2 具备与机械设计制造及其自动化领 域相关的社会、健康、安全、法律、文化 以及文化等方面的基础知识，针对机械工 程领域设计、制造、运行中的复杂工程问 题所提出的解决方案中，能够考虑上述因 素； 学习目标 3 3.3 针对机械工程领域设计、制造、运 行中的复杂工程问题，能够设计满足特定 需求的系统、单元（部件）或机械制造工 艺流程，并能够在设计环节中体现创新意 识； 学习目标 4 （5）能够选择、使用与开发恰 当的技术、资源、现代工程工具和 信息技术手段和工具，针对机械工 程领域设计、制造、运行等方面的 5.1 能够选择适当的技术、资源、现代 工程工具和信息技术工具，进行机电工程 领域运行中复杂工程问题的预测与模拟； 学习目标 5 2
复杂工程问题，进行预测与模拟， 并能够理解相关技术工具、针对复 杂工程问题预测与模拟结果的局限 (9)能够认识到机械设计制造 工程领域的跨学科特征，能够在多 9.2利用学习小组交流平台，体验团队 学习目标6 学科背景下的团队中承担团队成员 协作的重要性，并能够进行项目分析， 以及负责人的职责。 四、教学基本内容 第一章绪论 机电控制工程研究的对象：机电控制系统的功能。 要求学生： 1、堂握机电控制工程研究的对象。 2、了解机电控制工程学习的内容。 3、掌握学习本门课程的方法。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标12、13。 第二章机电控制工程的设计原则 理解系统性原则和综合性原则：容错的方法。 要求学生： 1、掌握机电控制工程设计的六大原则。 2、掌握容错的方法。 3、了解机电控制工程的关键技术。 4、理解系统性原则和综合性原则 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.2、1.3。 第三章机电控制工程的对象分析 机电控制工程对象的分析方法：绘制顺序功能图。 要求学生： 1、掌握机电控制工程对象的分析方法。 2、理解分析与综合的概念。 3、控制对象的工艺过程绘制顺序功能图， 半业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点12、13、3.2、3.3. 3
四、教学基本内容 第一章 绪论 机电控制工程研究的对象；机电控制系统的功能。 要求学生： 1、 掌握机电控制工程研究的对象。 2、 了解机电控制工程学习的内容。 3、 掌握学习本门课程的方法。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标1.2、1.3。 第二章 机电控制工程的设计原则 理解系统性原则和综合性原则；容错的方法。 要求学生： 1、 掌握机电控制工程设计的六大原则。 2、 掌握容错的方法。 3、 了解机电控制工程的关键技术。 4、 理解系统性原则和综合性原则。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.2、1.3。 第三章 机电控制工程的对象分析 机电控制工程对象的分析方法；绘制顺序功能图。 要求学生： 1、 掌握机电控制工程对象的分析方法。 2、 理解分析与综合的概念。 3、 控制对象的工艺过程绘制顺序功能图。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点1.2、1.3、3.2、3.3。 复杂工程问题，进行预测与模拟， 并能够理解相关技术工具、针对复 杂工程问题预测与模拟结果的局限 性。 （9）能够认识到机械设计制造 工程领域的跨学科特征，能够在多 学科背景下的团队中承担团队成员 以及负责人的职责。 9.2 利用学习小组交流平台，体验团队 协作的重要性，并能够进行项目分析。 学习目标 6 3
第四章机电控制工程的总体设计 机电控制工程的设计方法：机电控制工程的设计步骤。 要求学生： 1、掌握机电控制工程的设计方法。 2、掌握机电控制工程的总体设计内容 3、掌握机电控制工程的设计步骤。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点1.2、1.3、3.2、33. 第五章机电控制工程中的传感器设计 传感器的特点：传感器的比较选择。 要求学生： 1、总结传感器特点。 2、举例传感器选择和应用。 3、当场提问和点评学生的设计 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2、3、4、5、6，支撑毕业要求指标点12、1.3、3.2、3.3、5.1、 9.2。 第六章机电控制工程中的控制器设计 掌握控制器的特点和选择：了解机电控制系统接口：PLC在机电控制系统中的应用步骤。 要求学生： 1、掌握机电控制系统的分类 2、掌握控制器的特点和选择 3、了解机电控制系统的接口。 4、掌握PLC在机电控制系统中的应用。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2、3、4、5、6，支撑毕业要求指标点12、13、32、3.3、5.1 92. 第七章机电控制工程中的执行机构设计 掌握执行部件的组成：掌握电动机的分类及控制。 要求学生： 1、掌握执行部件的组成。 2、掌握执行部件的分类。 3、掌握电动机的分类及控制， 4、了解液压系统和气动系统的基本组成 毕业要求对应关系：
第四章 机电控制工程的总体设计 机电控制工程的设计方法；机电控制工程的设计步骤。 要求学生： 1、 掌握机电控制工程的设计方法。 2、 掌握机电控制工程的总体设计内容。 3、 掌握机电控制工程的设计步骤。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点1.2、1.3、3.2、3.3。 第五章 机电控制工程中的传感器设计 传感器的特点；传感器的比较选择。 要求学生： 1、 总结传感器特点。 2、 举例传感器选择和应用。 3、 当场提问和点评学生的设计。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2、3、4、5、6，支撑毕业要求指标点1.2、1.3、3.2、3.3、5.1、 9.2。 第六章 机电控制工程中的控制器设计 掌握控制器的特点和选择；了解机电控制系统接口；PLC 在机电控制系统中的应用步骤。 要求学生： 1、 掌握机电控制系统的分类。 2、 掌握控制器的特点和选择。 3、 了解机电控制系统的接口。 4、 掌握PLC在机电控制系统中的应用。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2、3、4、5、6，支撑毕业要求指标点1.2、1.3、3.2、3.3、5.1、 9.2。 第七章 机电控制工程中的执行机构设计 掌握执行部件的组成；掌握电动机的分类及控制。 要求学生： 1、 掌握执行部件的组成。 2、 掌握执行部件的分类。 3、 掌握电动机的分类及控制。 4、 了解液压系统和气动系统的基本组成。 毕业要求对应关系： 4
本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.2、13。 第八章机电控制系统竞标设计 学生对机电控制系统的分析：控制方案的比较选择， 要求学生： 1、学生分组进行机电控制系统竞标设计 2、当场提问和点评学生组的设计。 3、控制方案的比较选择 半业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点12、13。 第九章物联网与智能控制 工业控制网的类型：物联网及智能控制的概念 要求学生 1、了解工业控制网的类型 2、了解物联网的定义。 3、了解智能控制的概念 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.2、1.3。 第十章工程伦理与绿色制造 掌握过程伦理的概念：工程师必备的素质， 要求学生： 1、了解工程伦理的概念。 2、了解绿色制造技术体系。 3、学习工程师必备的素质。 半业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.2、13。 第十一章机电控制工程的过程管理 机电控制工程的实施步骤：掌握机电控制工程的验收 要求学生： 1、掌握机电控制工程的实施步骤。 2、了解机电工程的进度管理。 3、掌握机电控制工程的验收 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2、3、4、5、6，支撑毕业要求指标点12、13、3.2、3.3、5.1、 92
本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.2、1.3。 第八章 机电控制系统竞标设计 学生对机电控制系统的分析；控制方案的比较选择。 要求学生： 1、 学生分组进行机电控制系统竞标设计。 2、 当场提问和点评学生组的设计。 3、 控制方案的比较选择。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.2、1.3。 第九章 物联网与智能控制 工业控制网的类型；物联网及智能控制的概念 要求学生： 1、 了解工业控制网的类型。 2、 了解物联网的定义。 3、 了解智能控制的概念。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.2、1.3。 第十章 工程伦理与绿色制造 掌握过程伦理的概念；工程师必备的素质。 要求学生： 1、 了解工程伦理的概念。 2、 了解绿色制造技术体系。 3、 学习工程师必备的素质。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.2、1.3。 第十一章 机电控制工程的过程管理 机电控制工程的实施步骤；掌握机电控制工程的验收。 要求学生： 1、 掌握机电控制工程的实施步骤。 2、 了解机电工程的进度管理。 3、 掌握机电控制工程的验收。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2、3、4、5、6，支撑毕业要求指标点1.2、1.3、3.2、3.3、5.1、 9.2。 5
五、建议教学进度 章节名称 学时数 第一章概论 2.5 第二章机电控制工程的设计原则 2 第三章机电控制工程的对象分析 2.5 第四章机电控制工程的总体设计 2 第五章机电控制工程中的传感器设计 4 第六章机电控制工程中的控制器设计 第七章机电控制工程中的执行机构设计 第八章机电控制系统竞标设计 4 第九章物联网与智能控制 3 第十章工程伦理与绿色制造 第十一章机电控制工程的过程管理 考试 合计 六、教学策略与方法 1、阐述基本原理，理论联系实际，培养学生创新能力： 2、利用学习小组交流平台，采用多媒体课件和传统教学相结合进行教学： 3、通过案例分析，小组讨论，采用“探究式”学习模式，强调控制思维方法建立和运用： 4、理论教学与实践课程相结合，强化学生工程观点的建立和工程分析能力的培养 七、考核方式 闭卷笔试，课程设计大作业，课程练习，课程小测验、考勤。 八、成绩评定方法 本课程成绩评定方法为：平时成绩×50%+期末考试成绩×50% 九、相关教学资源 [山《机电控制系统原理及工程应用》彭旭购主编机械工业出版社 ]《机械工程控制基础》杨叔子主编华中科技大学出版社 [3)《机电控制系统设计》尚涛主编化学工业出版社 [4《机械系统设计》刘跃南主编机械工业出版社 [⑤)]《单片机原理及接口技术》李潮清编著北京航空航天大学出版社 6
五、建议教学进度 章节名称 学时数 第一章 概论 2.5 第二章 机电控制工程的设计原则 2 第三章 机电控制工程的对象分析 2.5 第四章 机电控制工程的总体设计 2 第五章 机电控制工程中的传感器设计 4 第六章 机电控制工程中的控制器设计 3 第七章 机电控制工程中的执行机构设计 2 第八章 机电控制系统竞标设计 4 第九章 物联网与智能控制 3 第十章 工程伦理与绿色制造 2 第十一章 机电控制工程的过程管理 2 考试 2 合计 32 六、教学策略与方法 1、阐述基本原理，理论联系实际，培养学生创新能力； 2、利用学习小组交流平台，采用多媒体课件和传统教学相结合进行教学； 3、通过案例分析，小组讨论，采用“探究式”学习模式，强调控制思维方法建立和运用； 4、 理论教学与实践课程相结合，强化学生工程观点的建立和工程分析能力的培养。 七、考核方式 闭卷笔试，课程设计大作业，课程练习，课程小测验、考勤。 八、成绩评定方法 本课程成绩评定方法为：平时成绩×50%+期末考试成绩×50% 九、相关教学资源 [1]《机电控制系统原理及工程应用》 彭旭昀主编 机械工业出版社 [2]《机械工程控制基础》 杨叔子主编 华中科技大学出版社 [3]《机电控制系统设计》 尚涛主编 化学工业出版社 [4]《机械系统设计》 刘跃南主编 机械工业出版社 [5]《单片机原理及接口技术》 李朝清编著 北京航空航天大学出版社 6
[6]《机电系统PLC控制技术》张广明编著国防工业出版社 [)《电气控制工程实践技术》付家才主编化学工业出版社 [8)《机电一体化系统设计及实践》于金编著化学工业出版社 [9]《传感器原理及工程应用》郁有文编著西安电子科技大学出版社 [0]《工业控制机及其网络控制系统》许立梓等编著机械工业出版社 [山川《物联网技术应用》刘海涛主编机械工业出版社 [12]《云计算》刘鹏主编电子工业出版社 [13]《产品概念设计基本原理及方法》唐林编著国防工业出版社 [14)《创新思维与设计》张铁等主编国防工业出版社 [15]《现代项目管理》刘荔娟主编上海财经大学出版社 [16《人因工程学》郭伏主编机械工业出版社 [1刀《工程师的良知》英]梅瑞迪斯W思林著商务印书馆 [18】《工程哲学和工程研究之路》李伯聪著科学出版社 [19《工绿色制造系统工程理论与实践》张华编著科学出版社
[6]《机电系统 PLC 控制技术》 张广明编著 国防工业出版社 [7]《电气控制工程实践技术》 付家才主编 化学工业出版社 [8]《机电一体化系统设计及实践》 于金编著化学工业出版社 [9]《传感器原理及工程应用》 郁有文编著 西安电子科技大学出版社 [10]《工业控制机及其网络控制系统》 许立梓等编著 机械工业出版社 [11]《物联网技术应用》 刘海涛主编 机械工业出版社 [12]《云计算》 刘鹏主编 电子工业出版社 [13]《产品概念设计基本原理及方法》 唐林 编著 国防工业出版社 [14]《创新思维与设计》 张铁等 主编 国防工业出版社 [15]《现代项目管理》 刘荔娟 主编 上海财经大学出版社 [16]《人因工程学》 郭伏主编 机械工业出版社 [17]《工程师的良知》 [英]梅瑞迪斯.W.思林著 商务印书馆 [18]《工程哲学和工程研究之路》 李伯聪著 科学出版社 [19]《工绿色制造系统工程理论与实践》 张华编著 科学出版社 7