機電液系統(tǒng)建模與分析實驗教學(xué)大綱

機電液系統(tǒng)建模與分析實驗教學(xué)大綱01．教學(xué)單位名稱：機械科學(xué)與工程學(xué)院02．實驗中心名稱：液壓基礎(chǔ)實驗中心03．課程名稱：機電液系統(tǒng)建模與分析04．課程代碼：41241105．課程類別：專業(yè)課06．課程性質(zhì)：選修07．課程學(xué)時：28學(xué)時，其中含實驗6時08．課程學(xué)分：1.509．面向?qū)I(yè)：機械工程、工業(yè)工程、車輛工程、能源與動力工程、交通運輸、汽車服務(wù)工程、農(nóng)業(yè)機械化及其自動化、包裝工程10．實驗課程的教學(xué)任務(wù)、要求和教學(xué)目的教學(xué)任務(wù)：對典型機電液系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并對物理相似系統(tǒng)進(jìn)行類比，分析其相似性。對實驗系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值仿真和實物控制實驗，搭建簡單系統(tǒng)的半實物仿真平臺，結(jié)合相關(guān)理論指導(dǎo)編寫對應(yīng)仿真分析和實際控制程序，進(jìn)行實驗結(jié)果分析、討論以及撰寫實驗報告。教學(xué)要求：要求學(xué)生熟悉機械、電子、液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)技能，能夠運用典型機電液系統(tǒng)建模與分析的相似性原理，對復(fù)雜系統(tǒng)中物理機械相似機構(gòu)的分析、建模、仿真以及試驗技能進(jìn)行歸一化處理；同時使其了解通過計算機仿真軟件搭建機電液系統(tǒng)仿真模型的構(gòu)建原則、基本方法和注意事項，能夠綜合運用各門專業(yè)知識，理論聯(lián)系實際對典型產(chǎn)品的性能分析、優(yōu)化設(shè)計以及注意事項進(jìn)行知識鞏固和經(jīng)驗總結(jié)。(1)根據(jù)實驗班級學(xué)生數(shù)量實驗室安排，實驗指導(dǎo)教師與學(xué)生提前協(xié)調(diào)好實驗的時間和分組。(2)參加實驗的同學(xué)在實驗前要做好本次實驗的預(yù)習(xí)并寫出預(yù)習(xí)報告。(3)實驗指導(dǎo)教師提前檢查相關(guān)實驗設(shè)備，保證可正常使用。(4)上實驗課時，要提前十分鐘進(jìn)實驗室，以便做好實驗前的準(zhǔn)備工作。(5)實驗指導(dǎo)教師在實驗課開始時講解實驗安排和具體要求，學(xué)生應(yīng)獨立且認(rèn)真地完成各項實驗任務(wù)。在實驗過程中實驗指導(dǎo)教師應(yīng)注意實驗安全并引導(dǎo)學(xué)生獨立思考和自己動手解決問題。(6)試驗結(jié)束后，學(xué)生應(yīng)對實驗結(jié)果進(jìn)行分析、整理和計算，認(rèn)真完成實驗報告。(7)實驗指導(dǎo)教師應(yīng)總結(jié)實驗過程和實驗報告中集中出現(xiàn)的問題，并與學(xué)生共同改進(jìn)和完善實驗設(shè)備和教學(xué)方式。實驗?zāi)康模荷罨瘜W(xué)生關(guān)于《機電液系統(tǒng)建模與分析》課程的理論知識，并使其掌握對應(yīng)的實際系統(tǒng)分析、建模、仿真技能。通過本實驗課程學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生熟練掌握建立機電液復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，以及熟練運用常用機電液系統(tǒng)計算機仿真軟件工具的使用和半實物仿真平臺的構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)分析和類比能力，提高學(xué)生對機電液控制系統(tǒng)、機構(gòu)運動特性以及計算機仿真技術(shù)的認(rèn)知水平，為其能夠獨立從事科研能力提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。11．學(xué)生應(yīng)掌握的實驗技術(shù)及實驗?zāi)芰φ莆盏湫蜋C電液系統(tǒng)建模與分析的相似性原理，并設(shè)計物理相似機構(gòu)方法進(jìn)行歸一化處理，即通過物理固有屬性搭建系統(tǒng)數(shù)字仿真模型，分析該系統(tǒng)性能滿足設(shè)計要求的可行性以及熟悉系統(tǒng)本身響應(yīng)特性等，為設(shè)計復(fù)雜機電液物理相似系統(tǒng)提供設(shè)計參數(shù)，縮短產(chǎn)品研發(fā)流程。12．開設(shè)實驗項目(1)物理相似系統(tǒng)模型相似原理分析實驗（2學(xué)時）實驗?zāi)康模?)了解物理相似機電液系統(tǒng)模型的基本建立過程，熟悉系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型間的參數(shù)關(guān)系。2)了解相似系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的共性特征，熟悉模型間的相似原理。(2)機械傳動系統(tǒng)建模與半實物仿真分析（2學(xué)時）實驗?zāi)康模?)掌握機械傳動系統(tǒng)的運動學(xué)和動力學(xué)模型建立方法和過程，運用仿真軟件建立系統(tǒng)的仿真模型，能夠得出特性曲線。2)了解PID控制器對位置伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。(3)液壓伺服系統(tǒng)建模與半實物仿真分析（2學(xué)時）實驗?zāi)康模?)掌握液壓傳動系統(tǒng)的運動學(xué)和動力學(xué)模型建立方法和過程，運用仿真軟件建立系統(tǒng)的仿真模型，能夠得出特性曲線。2)了解PID控制器對伺服閥控液壓缸進(jìn)行位置伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。(4)機電液系統(tǒng)仿真與實測相似性原理分析（2學(xué)時）實驗?zāi)康模?)系統(tǒng)掌握物理相似系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模的方法以及仿真分析的綜合能力。2)掌握物理相似機電液系統(tǒng)的相似性原理，提高學(xué)生綜合分析典型系統(tǒng)的能力。(5)基于dSPACE半實物仿真平臺的機電液系統(tǒng)性能分析（2學(xué)時）實驗?zāi)康模?)采用半實物仿真平臺，進(jìn)行實物教學(xué)，使學(xué)生更直觀的理解物理相似系統(tǒng)間的本性屬性，即相似性原理。2)提高學(xué)生針對實際系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析的能力，即對機械系統(tǒng)、電路系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)進(jìn)行類比分析，總結(jié)性的歸納出物理相似模型的歸一性分析方法。開設(shè)實驗項目一覽表實驗項目編號實驗項目名稱實驗類型實驗性質(zhì)實驗學(xué)時每組人數(shù)首次開出年月41241101物理相似系統(tǒng)模型相似原理分析實驗（仿真）驗證性必做2120150941241102機械傳動系統(tǒng)建模與半實物仿真分析驗證性必做2120150941241103液壓伺服系統(tǒng)建模與半實物仿真分析驗證性選做2120150941241104機電液系統(tǒng)仿真與實測相似性原理分析綜合性選做2120150941241105基于的DSPACE實時仿真平臺的機電液系統(tǒng)性能分析綜合性選做2120150913．實驗教材或指導(dǎo)書或主要參考資料[1]張曉華等.系統(tǒng)建模與仿真.北京：清華大學(xué)出版社，2006.[2]張立勛等.機電系統(tǒng)建模與仿真.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2010.[3]王國慶等.工程機械機電液系統(tǒng)動態(tài)仿真.北京：人民交通出版社，2009.[4]（美）AverillM.Law等.仿真建模與分析.北京：清華大學(xué)出版社，2009.[5]吳振順等.機電液控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006.[6]焦曉娟等.RecurDyn多體系統(tǒng)優(yōu)化仿真技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2010.[7]付永領(lǐng)等.LMSImagine.LabAMESim系統(tǒng)建模和仿真手冊.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.14．考核要求、考核方式及成績評定標(biāo)準(zhǔn)考核要求及方式1、實驗課的考核內(nèi)容包括學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)、實驗表現(xiàn)情況及實驗報告結(jié)果，進(jìn)行綜合評定；2、實驗課考核成績由實驗預(yù)習(xí)成績、實驗紀(jì)律表現(xiàn)成績及實驗報告成績組成。實驗預(yù)習(xí)成績主要通過預(yù)習(xí)報告和現(xiàn)場提問體現(xiàn)；實驗表現(xiàn)成績主要考核操作情況、原始數(shù)據(jù)記錄及處理一般性問題的能力；實驗報告成績主要考核實驗報告完整性、書寫認(rèn)真程度及數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確程度。實驗成績評定標(biāo)準(zhǔn)實驗預(yù)習(xí)成績占20%，實驗表現(xiàn)成績占50%。實驗報告成績占30%。實驗課程成績按40%比例計入該課程總成績，對缺實驗成績者本課程不予通過。本課程總學(xué)時為28學(xué)時，其中實驗為6學(xué)時。實驗成績占本課程總成績的20%，對缺實驗成績者，《機電液系統(tǒng)建模與分析》課程不予通過。實驗成績根據(jù)提交的實驗報告、出缺勤情況考核實驗成績，成績由指導(dǎo)教師綜合評定。評定標(biāo)準(zhǔn)如下：（一）優(yōu)秀（1）實驗方法、步驟、及結(jié)論正確。（2）報告結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、層次清晰、邏輯性強。（3）語言流暢準(zhǔn)確，行文規(guī)范。（4）圖表美觀、完整、規(guī)范。（5）對實驗內(nèi)容完全掌握，或有獨到的理解。（二）良好（1）實驗方法、步驟、及結(jié)論正確。（2）報告結(jié)構(gòu)合理，層次清晰、邏輯性較強。（3）語言流暢，行文規(guī)范。（4）圖表完整、規(guī)范。（5）對實驗內(nèi)容較好理解、掌握。（三）中（1）實驗方法、步驟、及結(jié)論正確。（2）報告結(jié)構(gòu)合理，層次比較清晰。(3)語言流暢，錯誤較少，行文比較規(guī)范。(4)圖表基本完整、規(guī)范。(5)能夠?qū)嶒瀮?nèi)容理解合掌握。（四）及格(1)實驗方法、步驟正