《控制電機》教學(xué)大綱

《控制電機》教學(xué)大綱課程代碼：05157271課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（理論24學(xué)時，實驗8學(xué)時）先修課程：高等數(shù)學(xué)、電路、模擬電子技術(shù)、自動控制原理、單片機原理與接口技術(shù)等后續(xù)課程：無適用專業(yè)：測控技術(shù)與儀器開課單位：電氣工程與自動化學(xué)院一、課程說明《控制電機》是測控的一門專業(yè)選修課程。控制電機已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)自動化系統(tǒng)、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代軍事裝備必不可少的重要元件，本課程主要傳授各種控制電機的基本工作原理與運行特性，為畢業(yè)設(shè)計及以后從事相關(guān)技術(shù)工作打下必要基礎(chǔ)。本課程注重基本理論知識的深入學(xué)習(xí)，在教學(xué)過程中以多種形式介紹我國控制電機的發(fā)展和最新進展，引導(dǎo)學(xué)生樹立愛國主義精神，增強民族自豪感和時代緊迫感，同時增強學(xué)生的社會責(zé)任感和創(chuàng)新意識。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握各種控制電機的工作原理、建模方法以及控制方式。課程目標(biāo)2：能正確運用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等資源，了解控制電機最新進展，理解最新文獻的原理、方法和具體實施方案。通過了解我國控制電機的發(fā)展歷程和取得成就，增強民族自豪感，學(xué)習(xí)科技前輩堅忍不拔、奮斗不息的科研精神，樹立正確觀念，弘揚愛國敬業(yè)的精神。課程目標(biāo)3：能夠使用所學(xué)知識設(shè)計簡單的控制電機控制系統(tǒng)，完成基本功能，同時考慮社會和法律、安全等因素，提出創(chuàng)新性設(shè)計方案。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《控制電機》課程教學(xué)目標(biāo)對測控技術(shù)專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強度1.工程知識1.2能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)的基本思維方法用于測控工程問題的表述，針對測控工程領(lǐng)域具體對象建立數(shù)學(xué)模型并求解。課程目標(biāo)1：掌握各種控制電機的工作原理、基本建模方法以及控制方式。M2.問題分析2.3能夠根據(jù)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和測控領(lǐng)域工程科學(xué)的基本原理，并結(jié)合文獻研究，對測控領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行綜合分析，并獲得有效結(jié)論。課程目標(biāo)2：能正確運用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等資源，了解控制電機最新進展，理解最新文獻的原理、方法和具體實施方案。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.直流伺服電動機1.1直流伺服電動機的控制和運行方式1.2直流伺服電動機的動態(tài)特性1.3直流伺服電動機的驅(qū)動電源1.4直線直流電動機教學(xué)要求：使學(xué)生掌握直流伺服電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理和控制方式。重點：直流伺服電動機的工作原理和控制方式。難點：直流伺服電動機的控制方式。41、32.交流伺服電動機2.1兩相交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)特點和控制方式2.2兩相交流伺服電動機的理論分析2.3兩相交流伺服電機的動靜態(tài)特性2.4三相交流伺服電動機的及其矢量控制教學(xué)要求：使學(xué)生掌握兩相和三相交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)和控制方式。重點：兩相/三相交流伺服結(jié)構(gòu)和控制方式、矢量控制。難點：矢量控制。421、2、33.無刷永磁伺服電動機3.1無刷直流伺服電動機的結(jié)構(gòu)特點3.2正弦波永磁同步電動機及其矢量控制系統(tǒng)3.3無刷永磁伺服電動機與三相感應(yīng)電機的區(qū)別教學(xué)要求：使學(xué)生了解無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)特點、正弦波永磁同步電動機和無刷永磁伺服電動機的結(jié)構(gòu)特點和控制方式。重點：正弦波永磁同步電動機和無刷永磁伺服電動機的結(jié)構(gòu)特點和控制方式。難點：正弦波永磁同步電動機及其矢量控制。421、2、34.步進電動機4.1反應(yīng)式步進電機的結(jié)構(gòu)和工作原理4.2反應(yīng)式步進電動機的動靜態(tài)特性4.4步進電動機的分類和主要性能指標(biāo)4.5步進電動機的驅(qū)動電源教學(xué)要求：使學(xué)生掌握反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理；了解反應(yīng)式步進電動機的動靜態(tài)特性；基本掌握步進電動機的分類和性能指標(biāo)。重點：步進電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理、分類。難點：步進電動機的動靜態(tài)特性。421、2、35.自整角機4.1控制式自整角機的結(jié)構(gòu)和工作原理4.2控制式自整角機的差動運行4.4控制式自整角機的性能指標(biāo)4.5力矩式自整角機4.6直線式自整角機教學(xué)要求：使學(xué)生掌握控制式自整角機的結(jié)構(gòu)和工作原理；了解力矩式和直線式自整角機的；基本掌握控制式自整角機的性能指標(biāo)。重點：控制式自整角機的結(jié)構(gòu)和工作原理、性能行指標(biāo)。難點：控制式自整角機的結(jié)構(gòu)和工作原理。421、2、36.旋轉(zhuǎn)變壓器4.1正弦和余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理4.2線性旋轉(zhuǎn)變壓器4.3磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器4.4旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差分析和性能指標(biāo)教學(xué)要求：使學(xué)生掌握旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理；了解旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變壓的分類和性能指標(biāo)。重點：旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理；旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變壓的分類和性能指標(biāo)。難點：旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變壓的分類和性能指標(biāo)。41、2、3合計2482.實驗部分實驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學(xué)時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.交流伺服電動機實驗內(nèi)容：交流伺服電動機特性及測量實驗要求：掌握交流伺服電動機的機械特性和調(diào)節(jié)特性的測量方法；觀察交流伺服電動機的自制動過程；掌握圓形磁場的實驗調(diào)配方法。21、32.步進伺服電動機實驗內(nèi)容：步進電機驅(qū)動方式和工作特性實驗要求：掌握步進電動機基本特性的測定方法；加深了解步進電機的驅(qū)動電源和電機工作特性。21、33.直流無刷電動機實驗內(nèi)容：直流無刷電機驅(qū)動方式和工作特性實驗要求：掌握無刷直流電機的組成、工作原理及機械特性；掌握工作特性的測定方法。21、34.力矩式自整角機實驗內(nèi)容：力矩式自整角機的特性及測量實驗要求：了解力矩式自整角機精度和特性，力矩式自整角機系統(tǒng)的工作原理和應(yīng)用。21、3合計8五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實驗等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解各種控制電機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及控制方法。以“少而精”為原則，精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練，并以資源為依托，提供靈活的自主學(xué)習(xí)平臺。使學(xué)生在掌握常用建模方法的基礎(chǔ)上，具備構(gòu)建和實施電機控制系統(tǒng)的能力。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生電機學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。采用教師講授和學(xué)生動手操作相結(jié)合的方法。指導(dǎo)教師介紹常用設(shè)備和儀器的原理、構(gòu)造和使用維護方法以及綜合實驗內(nèi)容的思路和方案設(shè)計等。在實驗前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實驗有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實驗指導(dǎo)書；在實驗中要嚴(yán)格遵守實驗紀(jì)律，按操作規(guī)程使用儀器；實驗結(jié)束后，按規(guī)定對儀器進行維護保養(yǎng)；每完成一項實驗，要認(rèn)真完成一份實驗報告。六、課程資源注：每門課程需推薦優(yōu)秀參考書3本以上（不包括教材），本學(xué)科國內(nèi)或國際權(quán)威期刊5種以上（至少包括外文期刊1種），網(wǎng)絡(luò)資源2項以上。1.推薦教材：作者（譯者）.書名.出版社.出版時間．（1）王建民等.控制電機（第3版）.機械工業(yè)出版社.2020.9.（2）王耕等.控制電機及其應(yīng)用(修訂版).電子工業(yè)出版社.2012.8.2.參考書：作者（譯者）.書名.出版社.出版時間．（1）王愛元.控制電機及其應(yīng)用.上海交通大學(xué)出版社.2013.11.（2）楊渝欽.控制電機.機械工業(yè)出版社.2011.5（3）陳隆昌等編著.控制電機（第三版）.西安電子科技大學(xué)出版社.2000.53.期刊：作者.文題.刊名，年，卷號（期號）．或者：刊名，主辦單位（1）IEEE?Transactions?on?PowerElectronics,IEEE（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，電氣與電子工程師學(xué)會）主辦（2）中國電機工程學(xué)報,中國電機工程學(xué)會主辦（3）電機與控制應(yīng)用,上海電器科學(xué)研究所（集團）有限公司主辦（4）微特電機,中國電子科技集團公司第21研究所主辦（5）河南工學(xué)院學(xué)報，河南工學(xué)院主辦4.網(wǎng)絡(luò)資源：網(wǎng)站名，訪問路徑或者：作者.文題.更新和修改日期.訪問路徑．（1）電機的控制實現(xiàn)./（2）“愛課程”網(wǎng)站.華北電力大學(xué).李永剛.電機學(xué)./sCourse/course_6534.html（3）新能源網(wǎng)站.七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)20（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?84實驗10（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！?24作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?42期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核金屬切削的基本要素、金屬切削變形過程、金屬切削條件的選擇、金屬切削機床和刀具、六點定位原理，各定位元件限制的自由度，定位誤差的分析和計算、機械加工精度和表面質(zhì)量的影響因素及其控制方法等內(nèi)容。（3）考試題型為：名詞解釋題、填空題、簡答題、繪圖題和分析計算題等?！獭獭?02010合計：100分463420八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、期末考試等方式對學(xué)生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┰嚲沓煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權(quán)重**%），試題類型為填空題、選擇題、判斷題、簡答題、計算題和分析題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重**%）；過程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)40積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動。上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動。作業(yè)30作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。不交作業(yè)2次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于70%。不交作業(yè)4次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于60%。不交作業(yè)5次以上，準(zhǔn)確率小于6