機(jī)電傳動控制課程教學(xué)大綱

機(jī)電傳動控制課程教學(xué)大綱

課程編號：09151380

課程名稱：機(jī)電傳動控制/MechatronicalTransmissionControl

學(xué)時：32學(xué)分：20

適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化開課學(xué)期：6

開課部門：物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院

先修課程：高等數(shù)學(xué)、普通物理學(xué)、電工及電子技術(shù)等

考核要求：考查

使用教材及主要參考書：

鄧星鐘主編，《機(jī)電傳動控制》（第四版）高等教育出版社2007年

鄧則名主編，《電器與可編程控制應(yīng)用技術(shù)》高等教育出版社1997年

廖曉鐘主編，《電力電子技術(shù)與電氣傳動》北京理工大學(xué)出版社2000年

顧繩谷主編，《電力拖動基礎(chǔ)》（第二版）機(jī)械工業(yè)出版社2000年

一'課程的性質(zhì)和任務(wù)

本課程涉及數(shù)學(xué)、物理學(xué)、電子學(xué)、控制理論等多方面知識，通過本課程的學(xué)習(xí)，

使學(xué)生了解機(jī)電傳動控制的一般知識，掌握電機(jī)、電器、晶閘管等的工作原理、特性、

應(yīng)用和選用的方法，掌握常用的開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理、特點(diǎn)、特性及應(yīng)用場

合，了解最新控制技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用。

二、教學(xué)目的與要求

通過本課程的各個教學(xué)環(huán)節(jié)，達(dá)到以下基本要求：

（1）了解電力拖動系統(tǒng)的組成及典型生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動形式，掌握電力拖動系統(tǒng)的

運(yùn)動方程式及多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算，各電機(jī)的工作原理，了解其基本結(jié)構(gòu)、勵磁方式以

及電樞繞組等概念；掌握直流電動機(jī)和三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性、主要起動方法和調(diào)

速方法，了解電動機(jī)的制動原理和制動方法。

(2)掌握電機(jī)、電器、晶閘管等的工作原理、特性、應(yīng)用和選用的方法；掌握常用

的開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理、特點(diǎn)、特性及應(yīng)用場合，了解最新控制技術(shù)在機(jī)械

設(shè)備中的應(yīng)用。

三'學(xué)時分配

章節(jié)課程內(nèi)容學(xué)時

主要介紹機(jī)電傳動基礎(chǔ)知識：機(jī)電傳動的目的和任務(wù)、機(jī)電傳動

第1章1

及其控制系統(tǒng)的發(fā)展概況、課程的性質(zhì)和任務(wù)、課程的教學(xué)內(nèi)容安排。

機(jī)電傳動動力學(xué)基礎(chǔ)~主要介紹機(jī)電傳動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ)：機(jī)電傳動系

第2章4

統(tǒng)的運(yùn)動方程式、傳動系統(tǒng)的負(fù)載特性、機(jī)電傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件。

直流電機(jī)的工作原理及特性主要介紹直流電機(jī)的工作原理及特性：

直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理、直流發(fā)動機(jī)、直流電動機(jī)的機(jī)械特性、

第3章6

直流他勵電動機(jī)的啟動特性、直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性、直流他勵電

_________________________動。機(jī)的制動特性。__________________________

機(jī)電傳動系統(tǒng)的過渡過程主要介紹機(jī)電傳動系統(tǒng)的過渡過程：研究機(jī)

第4章2

電傳動傳統(tǒng)過渡過程的實際意義、加快機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程的方法。

交流電動機(jī)的工作原理及特性主要介紹交流電動機(jī)的工作原理及特

性：三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理、三相異步電動機(jī)的定子電路和轉(zhuǎn)

第5章子電路、三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性、三相異步電動機(jī)的啟動特4

性、三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法和特性、三相異步電動機(jī)的制動特性、單

相異步電動機(jī)、同步電動機(jī)。

控制電動機(jī)主要介紹控制電動機(jī)：交流伺服電動機(jī)、直流伺服電動

第6章2

__________________________機(jī)、力矩電動機(jī)。___________________________

機(jī)電傳動控制系統(tǒng)中常用的檢測元件主要介紹機(jī)電傳動控制系統(tǒng)中常

第7章自學(xué)

用的檢測元件：速度傳感器、線位移傳感器、角位移傳感器。

繼電器-接觸器控制主要介紹繼電器-接觸器控制：常用控制與執(zhí)行電

第8章器、繼電器-接觸器控制的常用基本結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械中常用的幾種自動控制自學(xué)

方法。

可編程序控制器主要介紹可編程序控制器：可編程序控制器的基本

第9章結(jié)構(gòu)、工作原理和主要特點(diǎn)、可編程序控制器的內(nèi)部等效繼電器電路、可自學(xué)

編程序控制器的編程和指令系統(tǒng)、可編程序控制器的應(yīng)用。

電力電子技術(shù)主要介紹電力電子技術(shù)：電力半導(dǎo)體器件、電力半導(dǎo)

第10章體器件的驅(qū)動電路及保護(hù)、可控整流電路、逆變電路、斬波電路與PWM4

_____________________________控制技術(shù)。_______________________________

直流傳動控制系統(tǒng)~~主要介紹直流傳動控制系統(tǒng)：機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的

第11章組成和分類、機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案的選擇、晶閘管-電動機(jī)直流傳動4

_______________控制系統(tǒng)、直流脈寬調(diào)速(PWM)調(diào)速系統(tǒng)。________________

交流傳動控制系統(tǒng)~~主要介紹交流傳動控制系統(tǒng)：鼠籠式異步電動機(jī)變

頻調(diào)速系統(tǒng)、矢量變換控制交流變頻調(diào)速系統(tǒng)、無直流傳動控制系統(tǒng)、由

第12章2

交-交變頻器供電的同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、異步

_________電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)、繞線式異步電動機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)。__________

第13章步進(jìn)電動機(jī)傳動控制系統(tǒng)主要介紹步進(jìn)電動機(jī)傳動控制系統(tǒng)：步進(jìn)電2

動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電源的環(huán)形分配器、步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電源的功率放

__________________大電路、步進(jìn)電動機(jī)的控制與應(yīng)用。___________________

機(jī)電傳動控制系統(tǒng)中電動機(jī)的選擇主要介紹機(jī)電傳動控制系統(tǒng)電動機(jī)

的選擇：電動機(jī)容量選擇原則、電動機(jī)的發(fā)熱與冷卻、不同工作制下電動

第14章1

機(jī)容量的選擇、電動機(jī)容量的統(tǒng)計和類比法、晶閘管供電對電動機(jī)的影

___________響、電動機(jī)的種類、壓強(qiáng)、轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)形式的選擇。____________

四、教學(xué)中應(yīng)注意的問題

教學(xué)過程中，應(yīng)嚴(yán)格按教學(xué)大綱要求的內(nèi)容進(jìn)行，并注意理論與實際應(yīng)用相結(jié)合。

另外，由于教材內(nèi)容較多，教師可根據(jù)大綱內(nèi)容的要求安排部分內(nèi)容讓學(xué)生自學(xué)。認(rèn)真

促使學(xué)生獨(dú)立完成作業(yè)，并記入平時成績，平時成績最多可占期終考查成績的30虬

五'教學(xué)內(nèi)容

第一章緒論

1.基本內(nèi)容

機(jī)電傳動的目的和任務(wù)；機(jī)電傳動及其控制系統(tǒng)的發(fā)展概況；課程的性質(zhì)和任務(wù);

課程的內(nèi)容安排等。

2.教學(xué)基本要求

了解機(jī)電傳動的目的和任務(wù)；機(jī)電傳動及其控制系統(tǒng)的發(fā)展概況；課程的性質(zhì)和任

務(wù)；課程的內(nèi)容安排等。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

機(jī)電傳動系統(tǒng)的知識架構(gòu)。

4.教學(xué)建議

系統(tǒng)全面的介紹本系統(tǒng)的背景。

第二章機(jī)電傳動控制系統(tǒng)動力學(xué)基礎(chǔ)

1.基本內(nèi)容

機(jī)電傳動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式；轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算；生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械

特性特性；機(jī)電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件等。

2.教學(xué)基本要求

掌握機(jī)電傳動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式及其含義；掌握多軸拖動系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩折算的基本原

則和方法；了解幾種典型生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性；了解機(jī)電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件，并

學(xué)會用它來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)等。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

機(jī)電傳動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式及其含義；多軸拖動系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩折算的基本原則和方

法等。

4.教學(xué)建議

本章應(yīng)多加強(qiáng)課后練習(xí)。

第三章直流電機(jī)的工作原理及特性

1.基本內(nèi)容

直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；直流發(fā)電機(jī)；直流他勵電動機(jī)的啟動特性；直流

他勵電動機(jī)的調(diào)速特性；直流他勵電動機(jī)的制動特性等。

2.教學(xué)基本要求

掌握直流電機(jī)的基本工作原理及特性；特別是直流電動機(jī)的機(jī)械特性；掌握直流電

動機(jī)啟動、調(diào)速、制動的各種方法以及各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場所等。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

直流電動機(jī)的機(jī)械特性；直流電動機(jī)啟動、調(diào)速、制動的各種方法。

4.教學(xué)建議

縱向?qū)Ρ?，將直流電機(jī)的啟動、調(diào)速、制動進(jìn)行比較。

第四章機(jī)電傳動系統(tǒng)的過渡過程

1.基本內(nèi)容

研究機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程的實際意義；機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程的分析；機(jī)電時間

常數(shù)；加快機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程的方法等。

2.教學(xué)基本要求

在了解過渡過程產(chǎn)生的原因和研究過渡過程的實際意義的基礎(chǔ)上，掌握機(jī)電傳動系

統(tǒng)在啟動、制動過程中轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和電流的變化規(guī)律，掌握機(jī)電時間常數(shù)的物理意義以

及縮短過渡過程的途徑等。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

機(jī)電時間常數(shù)的物理意義以及縮短過渡過程的途徑。

4.教學(xué)建議

較為抽象的概念，重在數(shù)學(xué)分析。

第五章交流電動機(jī)的工作原理及特性

1.基本內(nèi)容

三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理；三相異步電動機(jī)的定子電路和轉(zhuǎn)子電路；三相

異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性；三相異步電動機(jī)的啟動特性；三相異步電動機(jī)的調(diào)速特

性；三相異步電動機(jī)的制動特性；單相異步電動機(jī)；同步電動機(jī)的工作原理、特點(diǎn)及應(yīng)

用等。

2.教學(xué)基本要求

在了解異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生等基礎(chǔ)上，著重掌異步電動機(jī)的工

作原理，機(jī)械特性，以及啟動、調(diào)速和制動的方法，學(xué)會用機(jī)械特性的四個象限來分析

異步電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；掌握單相異步電動機(jī)的啟動方法和工作原理；了解同步電動機(jī)

的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、運(yùn)行特性及啟動方法；掌握各種異步電動機(jī)和同步電動機(jī)的使

用場所等。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

機(jī)械特性的四個象限來分析異步電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作

原理、運(yùn)行特性及啟動方法等。

4.教學(xué)建議

與直流電機(jī)作橫向?qū)Ρ鹊闹v解。

第六章控制電動機(jī)

1.基本內(nèi)容

伺服電動機(jī)；測速發(fā)電機(jī)；自整角機(jī)；旋轉(zhuǎn)變壓器等；步進(jìn)電動機(jī)等。

2.教學(xué)基本要求

掌握伺服電動機(jī)；測速發(fā)電機(jī)；自整角機(jī)；旋轉(zhuǎn)變壓器等；步進(jìn)電動機(jī)等的工

作原理。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

重掌握步進(jìn)電動機(jī)如何改變轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及步矩角。交、直流測速發(fā)電機(jī)的性能特點(diǎn)。

4.教學(xué)建議

與交流、直流電機(jī)作橫向?qū)Ρ鹊闹v解。

第七章機(jī)電傳動控制系統(tǒng)中常用的檢測元件

1.基本內(nèi)容

速度傳感器；線位移傳感器；角位移傳感器等。

2.教學(xué)基本要求

掌握速度傳感器、線位移傳感器、角位移傳感器的工作原理，及了解速度傳感器;

線位移傳感器；角位移傳感器等的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用范圍等。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

速度傳感器；線位移傳感器；角位移傳感器等工作原理。

4.教學(xué)建議

自學(xué)。

第八章繼電器-接觸器控制

1.基本內(nèi)容

常用控制電器與執(zhí)行電器；繼電器一接觸器控制的常用基本線路；繼電器一接觸器

控制舉例；繼電器一接觸器控制線路設(shè)計簡介等。

2.教學(xué)基本要求

在熟悉各種控制電器的工作原理、作用、特點(diǎn)表示符號和應(yīng)用場所的基礎(chǔ)上，著重

掌握繼電器一接觸器控制線路中基本控制環(huán)節(jié)的構(gòu)成和工作原理，學(xué)會分析較復(fù)雜的控

制線路，并通過訓(xùn)練學(xué)會設(shè)計一些較簡單控制線路。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

各種控制電器的工作原理、作用、特點(diǎn)表示符號和應(yīng)用場所；設(shè)計一些較簡單控制

線路。

4.教學(xué)建議

自學(xué)。

第九章可編程序控制器

1.基本內(nèi)容

可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和主要產(chǎn)品特點(diǎn)；可編程序控制器的內(nèi)部等

效繼電器電路；可編程序控制器的編程和指令系統(tǒng)；可編程序控制器的應(yīng)用等。

2.教學(xué)基本要求

在了解可編程序控制器的基本組成、工作原理、特點(diǎn)和用途的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)掌握F

系列中小型可編程序控制器的指令系統(tǒng)和編程方法以及應(yīng)用實例。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

F系列中小型可編程序控制器的指令系統(tǒng)和編程方法。

4.教學(xué)建議

自學(xué)。

第十章電力電子技術(shù)

1.基本內(nèi)容

電力半導(dǎo)體器件；單相可控整流電路；三相可控整流電路；逆變器；晶閘管的觸發(fā)

電路；晶閘管的和保護(hù)等。

2.教學(xué)基本要求

掌握晶閘管的基本工作原理、特性和保護(hù)措施；基本可控整流電路的工作原理及其

特點(diǎn)；觸發(fā)電路基本工作原理。了解逆變器的工作原理及控制等。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

本章內(nèi)容都可謂難點(diǎn)。

4.教學(xué)建議

實踐教學(xué)非常重要。

第十一章直流傳動控制系統(tǒng)

1.基本內(nèi)容

機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的組成和分類；機(jī)電傳動控制調(diào)速方案的選擇；晶閘管-電動機(jī)

直流傳動控制系統(tǒng)；晶閘管-電動機(jī)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)；微型計算機(jī)控制的直流傳動系

統(tǒng)等。

2.教學(xué)基本要求

在了解機(jī)電傳動自動控制調(diào)速系統(tǒng)的組成、生產(chǎn)機(jī)械對調(diào)速系統(tǒng)提出的調(diào)速技術(shù)指

標(biāo)要求以及調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性質(zhì)與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性合理匹配的重要性之基礎(chǔ)上，重

點(diǎn)掌握自動調(diào)速系統(tǒng)中各個基本環(huán)節(jié)，各種反饋環(huán)節(jié)的作用及特點(diǎn)，掌握各種常用的自

動調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理、特點(diǎn)及適用場所，以便根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的特點(diǎn)和要求來正確選擇

個使用機(jī)電傳動控制系統(tǒng)等。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

機(jī)電傳