吉林大学珠海学院 课程教学大纲 课程名称: 机电传动控制 适用专业: 2017级机械设计制造及其自动化 课程类别: 专业基础必修课 制订时间: 2007年制定,2019年修订 机械工程学院(系)制
吉林大学珠海学院 课 程 教 学 大 纲 课 程 名 称: 机电传动控制 适 用 专 业: 2017 级机械设计制造及其自动化 课 程 类 别: 专业基础必修课 制 订 时 间: 2007 年制定,2019 年修订 机械工程学院(系) 制
《机电传动控制》课程教学大纲 (2007年制订,2019年修订) 一、课程编号:B0621032 二、前修课程:高等数学、大学物理、电路基础、电子技术 三、学分:2学分 四、学时:40学时(其中实验部分8学时) 五、课程性质与任务: 1.课程性质:本课程是机械设计制造及其自动化专业的专业基础 必修课: 2.课程任务:使学生了解机电传动与控制系统的发展动向及最新 技术,开阔学生的视野,使其适应不断发展的现代化生产的需要;掌 握机电传动控制必须的基础理论知识,如:电动机、电器、电力半导 体等的工作原理、特性、应用和选用方法:掌握由继电器接触器、 PLC等组成的常用机电传动控制系统的工作原理、特点、分析与设计 方法:掌握常用的直流调速、交流调速以及伺服控制等各种开环、闭 环控制系统的工作原理、特点、性能以及应用:通过具体的应用实例 和试验环节,提高学生分析和解决实际问题的能力。 六、课程教学基本要求 1.理论课时32学时,实验学时8学时,成绩考核形式为必卷。 2.作业要求
《机电传动控制》课程教学大纲 (2007 年制订,2019 年修订) 一、课程编号:B 0621032 二、前修课程:高等数学、大学物理、电路基础、电子技术 三、学 分: 2 学分 四、学 时: 40 学时(其中实验部分 8 学时) 五、课程性质与任务: 1.课程性质:本课程是机械设计制造及其自动化专业的专业基础 必修课; 2.课程任务:使学生了解机电传动与控制系统的发展动向及最新 技术,开阔学生的视野,使其适应不断发展的现代化生产的需要;掌 握机电传动控制必须的基础理论知识,如:电动机、电器、电力半导 体等的工作原理、特性、应用和选用方法;掌握由继电器-接触器、 PLC 等组成的常用机电传动控制系统的工作原理、特点、分析与设计 方法;掌握常用的直流调速、交流调速以及伺服控制等各种开环、闭 环控制系统的工作原理、特点、性能以及应用;通过具体的应用实例 和试验环节,提高学生分析和解决实际问题的能力。 六、课程教学基本要求 1. 理论课时 32 学时,实验学时 8 学时,成绩考核形式为必卷。 2. 作业要求
根据课程的内容和进度课外共安排4-8次作业。 3.考核方式 平时成绩占50%(考勤10%+作业20%+实验20%) 期末成绩占50%(闭卷考核) 七、学时分配表(4号宋体加粗) 教学内容(章) 理论学时实验学时习题课 其它备注 第一章概述 第二章机电传动系统动力学基础 2 第三章直流电机的工作原理及其特 2 2 性 第五章交流电动机的工作原理及特 2 性 第六章控制电机 4 2 第十三章步进电动机的传动控制系统 第八章继电器一一接触器控制系统 6 八、课程教学基本内容: 第一章概述: 教学要求: 本章要达到的目的,要求掌握的重点、熟悉及了解的内容,难点, 讨论、作业、操作、调查等。 1.介绍机电传动控制课程的性质、地位及任务: 2.介绍机电传动及其控制系统的发展概况 教学内容:
根据课程的内容和进度课外共安排 4-8 次作业。 3. 考核方式 平时成绩占 50%(考勤 10%+作业 20%+实验 20%) 期末成绩占 50%(闭卷考核) 七、学时分配表(4 号宋体加粗) 教学内容(章) 理论学时 实验学时 习题课 其它 备注 第一章 概述 2 第二章 机电传动系统动力学基础 2 第三章 直流电机的工作原理及其特 性 6 2 2 第五章 交流电动机的工作原理及特 性 6 2 2 第六章 控制电机 4 2 第十三章 步进电动机的传动控制系统 6 2 第八章 继电器——接触器控制系统 6 八、课程教学基本内容: 第一章 概述 : 教学要求: 本章要达到的目的,要求掌握的重点、熟悉及了解的内容,难点, 讨论、作业、操作、调查等。 1. 介绍机电传动控制课程的性质、地位及任务; 2. 介绍机电传动及其控制系统的发展概况。 教学内容:
一、概述(2学时) 简述机电传动控制发展历程。 二、实验设备简介 介绍所使用的电机设备 ※三、电机学习的预备知识 机电传动控制课程中所需要的前置课程中的主要内容,需要学生 认真复习。 第二章机电传动系统动力学基础: 教学要求: 目的: 1)机电传动系统的运动方程式 2)转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算 3)生产机械的机械特性 4)机电传动系统稳定运行的条件 教学内容: (1)掌握机电传动系统的运动方程式,并学会用它来分析与判别 机电传动系统的运行状态: (2)了解在多轴拖动系统中为了列出系统的运行方程式,必须将 转矩等进行折算,掌握其折算的基本原则和方法: (3)了解几种典型生产机械的机械特性=f(T): (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。 重点、难点
一、概述 (2 学时) 简述机电传动控制发展历程。 二、实验设备简介 介绍所使用的电机设备 ※三、电机学习的预备知识 机电传动控制课程中所需要的前置课程中的主要内容,需要学生 认真复习。 第二章 机电传动系统动力学基础: 教学要求: 目的: 1)机电传动系统的运动方程式 2)转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算 3)生产机械的机械特性 4)机电传动系统稳定运行的条件 教学内容: (1) 掌握机电传动系统的运动方程式,并学会用它来分析与判别 机电传动系统的运行状态; (2)了解在多轴拖动系统中为了列出系统的运行方程式,必须将 转矩等进行折算,掌握其折算的基本原则和方法; (3)了解几种典型生产机械的机械特性 n=f(T); (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。 重点、难点
重点:(1)运用运动方程式分别判别机电传动系统的运行状 态: (2)运用稳定运行的条件来判别机电传动系统稳定 运行点。 难点:(1)根据机电传动系统中TM、TL、n的方向确定TM、 TL是拖动转矩还是制动转矩,从而判别出系统的运行状态,是 处于加速、减速还是匀速: (2)在机械特性上判别系统稳定工作点时,如何找出 TM、TL。 说明:本章节通过举例、做题来进行课堂讲授。 第三章直流电机的工作原理及其特性: 教学要求: 本章要达到的目的: 1)直流电机的基本结构及工作原理 2)直流电动机的机械特性 3)直流他励电动机的启动,调速及制动特性 教学内容: (1)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:
重点:(1)运用运动方程式分别判别机电传动系统的运行状 态; (2)运用稳定运行的条件来判别机电传动系统稳定 运行点。 难点:(1)根据机电传动系统中 TM、TL 、n 的方向确定 TM、 TL 是拖动转矩还是制动转矩,从而判别出系统的运行状态,是 处于加速、减速还是匀速; (2)在机械特性上判别系统稳定工作点时,如何找出 TM、TL。 说明:本章节通过举例、做题来进行课堂讲授。 第三章 直流电机的工作原理及其特性: 教学要求: 本章要达到的目的: 1)直流电机的基本结构及工作原理 2)直流电动机的机械特性 3)直流他励电动机的启动,调速及制动特性 教学内容: (1)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)掌握直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及各种方 法的优缺点和应用场所: (4)学会用机械特性的四个象限来分析直流电动机的运行状 态 (5)学会根据他励直流电动机的铭牌技术数据,确定电动机启 动等运行特性。 重点与难点 重点:(1)由于机械特性是根据转矩、电势、电压平衡方程式推 导出来的,而机械特性又是分析启动、调速和制动特性的依据,所以 机械特性是电动机内容的重中之重; (2)他励直流电动机的启动特性: (3)他励直流电动机的调压调速特性。 难点:本章较难理解的内容是电流、电势的换向过程和电动机的 制动过程;电动机在各种运转状态下电磁转矩TM、TL负载转矩TL、 转速n、电枢电流Ia和电势E等符号的确定。 说明:本章节通过举例来进行课堂讲授,布置作业题3道。 第四章交流电动机的工作原理及特性: 教学要求: 本章要达到的目的: 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与转子电路
(3)掌握直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及各种方 法的优缺点和应用场所; (4)学会用机械特性的四个象限来分析直流电动机的运行状 态; (5)学会根据他励直流电动机的铭牌技术数据,确定电动机启 动等运行特性。 重点与难点 重点:(1)由于机械特性是根据转矩、电势、电压平衡方程式推 导出来的,而机械特性又是分析启动、调速和制动特性的依据,所以 机械特性是电动机内容的重中之重; (2)他励直流电动机的启动特性; (3)他励直流电动机的调压调速特性。 难点:本章较难理解的内容是电流、电势的换向过程和电动机的 制动过程;电动机在各种运转状态下电磁转矩 TM、TL 负载转矩 TL、 转速 n、电枢电流 Ia 和电势 E 等符号的确定。 说明:本章节通过举例来进行课堂讲授,布置作业题 3 道。 第四章 交流电动机的工作原理及特性: 教学要求: 本章要达到的目的: 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与转子电路
3)三相异步机的机械特性 4)三相异步机的启动,调速及制动特性 5)单相异步电动机 6)同步电动机 教学内容: (1)了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生: (2)掌握异步电动机的工作原理,机械特性,以及启动、调速 和制动的各种方法、特点与应用: (3)学会用机械特性的四个象限来分析异步电动机的运行状态: (4)掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法: (5)了解同步电动机的结构特点、工作原理、运行特性及启动 方法。 重点与难点 重点:(1)掌握异步电动机的机械特性,该特性是基于异步电动 机的工作原理而推导出来的,特别要掌握异步电动机的人为机械特 性,因为它是分析异步电动机启动、调速、制动工作状态的依据: (2)对异步电动机铭牌数据、额定值的含义要非常熟悉: (3)掌握异步电动机直接启动和Y-△降压启动的条件和优 缺点,线绕式异步电动机转子串电阻的启动、调速和制动,以及各 种启动方法的应用场合: (4)掌握异步电动机变频调速和变极对数调速的特性与优
3)三相异步机的机械特性 4)三相异步机的启动,调速及制动特性 5)单相异步电动机 6)同步电动机 教学内容: (1)了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生; (2)掌握异步电动机的工作原理,机械特性,以及启动、调速 和制动的各种方法、特点与应用; (3)学会用机械特性的四个象限来分析异步电动机的运行状态; (4)掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法; (5)了解同步电动机的结构特点、工作原理、运行特性及启动 方法。 重点与难点 重点:(1)掌握异步电动机的机械特性,该特性是基于异步电动 机的工作原理而推导出来的,特别要掌握异步电动机的人为机械特 性,因为它是分析异步电动机启动、调速、制动工作状态的依据; (2)对异步电动机铭牌数据、额定值的含义要非常熟悉; (3)掌握异步电动机直接启动和 Y- △降压启动的条件和优 缺点,线绕式异步电动机转子串电阻的启动、调速和制动,以及各 种启动方法的应用场合; (4)掌握异步电动机变频调速和变极对数调速的特性与优
缺点。 难点:本章在分析问题时较难理解的是定子旋转磁场与转子运动 的相对性和电动机的制动过程。 说明:本章节内容比较抽象,可通过实验来进行课堂讲授,作业 3小题。 第五章控制电机和第十三章步进电动机的传动控制系统(4学 时): 教学要求: 本章要达到的目的: 1)交流伺服电动机 2)直流伺服电动机 3)直线电动机 4)步进电动机 5)步进电动机的环形分配器 6)步进电动机的驱动电路 教学内容: 1、基本要求: (1)掌握伺服电动机、直线电动机、步进电动机的基本工作原 理 (2)掌握各种控制电机的特点 (3)了解各种控制电机的应用场所,以便正确选用和使用它们。 2、重点与难点
缺点。 难点:本章在分析问题时较难理解的是定子旋转磁场与转子运动 的相对性和电动机的制动过程。 说明:本章节内容比较抽象,可通过实验来进行课堂讲授,作业 3 小题。 第五章 控制电机 和 第十三章 步进电动机的传动控制系统(4 学 时): 教学要求: 本章要达到的目的: 1)交流伺服电动机 2)直流伺服电动机 3)直线电动机 4)步进电动机 5)步进电动机的环形分配器 6)步进电动机的驱动电路 教学内容: 1、基本要求: (1)掌握伺服电动机、直线电动机、步进电动机的基本工作原 理 (2)掌握各种控制电机的特点; (3)了解各种控制电机的应用场所,以便正确选用和使用它们。 2、重点与难点
重点:掌握步进电动机、伺服电动机的基本工作原理、运行特性 和特点。 难点:本章较难理解的内容是:交流伺服电动机为什么会出现“自 转”现象以及消除“自转”现象的原理。 3、说明:本章节内容比较抽象,可通过模型来进行课堂讲授。 着重讲清各控制电机的作用和工作原理。 第八章继电器一一接触器控制系统 1)常用控制电器与执行电器 2)继电器-接触器控制的常用基本线路 3)继电器-接触器控制线路举例 4)继电器-接触器控制线路设计简介 1、基本要求: (1)熟悉各种控制元器件的工作原理、作用、特点、应用场所 和表示符号: (2)掌握继电器一接触器控制电路中的基本控制环节和常用和 几种自动控制方法: (3)学会分析较复杂的继电器一接触器控制电路; (4)学会设计一些较简单的继电器一接触器控制电路。 2、重点与难点 重点:(1)掌握电磁式交流接触器与直流接触器的区别; (2)掌握三相异步电动机启动的控制电路及保护装置,特 别是长期过载保护装置:
重点:掌握步进电动机、伺服电动机的基本工作原理、运行特性 和特点。 难点:本章较难理解的内容是:交流伺服电动机为什么会出现“自 转”现象以及消除“自转”现象的原理。 3、说明:本章节内容比较抽象,可通过模型来进行课堂讲授。 着重讲清各控制电机的作用和工作原理。 第八章 继电器——接触器控制系统 1)常用控制电器与执行电器 2)继电器-接触器控制的常用基本线路 3)继电器-接触器控制线路举例 4)继电器-接触器控制线路设计简介 1、基本要求: (1)熟悉各种控制元器件的工作原理、作用、特点、应用场所 和表示符号; (2)掌握继电器—接触器控制电路中的基本控制环节和常用和 几种自动控制方法; (3)学会分析较复杂的继电器—接触器控制电路; (4)学会设计一些较简单的继电器—接触器控制电路。 2、重点与难点 重点:(1)掌握电磁式交流接触器与直流接触器的区别; (2)掌握三相异步电动机启动的控制电路及保护装置,特 别是长期过载保护装置;
(3)掌握互锁与连锁的控制方法: (4)掌握按行程和时间控制的控制方法。 难点:(1)时间继电器的图形符号; (2)连锁控制的方法与技巧; (3)控制电路的设计。 十、教材及参考书 教材:《机电传动控制》主编:邓星钟 出版社:华中科技大学出版社 出版或修订时间:2001年9月 参考书:《电机原理与拖动基础》主编:张家生 出版社:北京邮电大学出版社 参考书:《电力拖动自动控制系统》主编:王离九 出版社:华中科技大学出版社 参考书:《电气控制与可编程控制器》 主编:陈立定 出版社:华南理工大学出版社 执笔:徐杭 (课程负责人或课程责任教师) 审定: 李晓达 (专业负责人或教研室主任) 审核:李晓达 (分管教学负责人) 2019年9月2日
(3)掌握互锁与连锁的控制方法; (4)掌握按行程和时间控制的控制方法。 难点:(1)时间继电器的图形符号; (2)连锁控制的方法与技巧; (3)控制电路的设计。 十、教材及参考书 教材:《机电传动控制》 主编:邓星钟 出版社:华中科技大学出版社 出版或修订时间:2001 年 9 月 参考书:《电机原理与拖动基础》 主编:张家生 出版社:北京邮电大学出版社 参考书:《电力拖动自动控制系统》 主编:王离九 出版社:华中科技大学出版社 参考书:《电气控制与可编程控制器》 主编:陈立定 出版社:华南理工大学出版社 执笔: 徐杭 (课程负责人或课程责任教师) 审定: 李晓达 (专业负责人或教研室主任) 审核: 李晓达 (分管教学负责人) 2019 年 9 月 2 日