運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)教學(xué)大綱

PAGEPAGE8《運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)課程編號(hào)課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)課開(kāi)課單位機(jī)械電子教研室授課學(xué)期第7學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)2/32課內(nèi)學(xué)時(shí)32理論授課20上機(jī)學(xué)時(shí)8課內(nèi)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)4課外學(xué)時(shí)32適用專業(yè)機(jī)械電子工程是否雙語(yǔ)否先修課程控制工程基礎(chǔ)后續(xù)課程無(wú)二、課程簡(jiǎn)介《運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)》是機(jī)械電子工程專業(yè)的專業(yè)選修課，為理論性較強(qiáng)的一門課程。本課程以含有快速電機(jī)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代電力電子技術(shù)、控制理論與技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)等進(jìn)行全新的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以達(dá)到運(yùn)動(dòng)控制所要求的高速、高精度要求。通過(guò)以上理論講授、上機(jī)及實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生領(lǐng)會(huì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)組成、闡述組成系統(tǒng)的各部件的聯(lián)系，從如何去選擇及用好一個(gè)部件，并組成合適的系統(tǒng)的角度去分析各部件的特性，從系統(tǒng)的角度以及達(dá)到系統(tǒng)期望的目標(biāo)出發(fā)，分析各種行之有效的控制策略與方法。三、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1.（知識(shí)目標(biāo)）闡明運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)概念，理解伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，分析、選用傳感器、控制器，應(yīng)用行之有效的控制策略，搭建基本的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；課程目標(biāo)2.（能力目標(biāo)）通過(guò)理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生具備研究、制定機(jī)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方案的能力、基本實(shí)驗(yàn)操作技能及編寫并調(diào)試控制系統(tǒng)的能力；課程目標(biāo)3.（價(jià)值塑造）通過(guò)課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生探索創(chuàng)新、精益求精的工匠精神，樹(shù)立學(xué)生的科學(xué)發(fā)展觀、激發(fā)學(xué)生求知熱情和創(chuàng)新精神、培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。（二）課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)2-2：2-問(wèn)題分析課程目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)4-1：4-研究課程目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)2-2：2-問(wèn)題分析四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元緒論（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容運(yùn)動(dòng)控制中常用的術(shù)語(yǔ)，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展歷史、運(yùn)動(dòng)控制的定義及應(yīng)用。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)控制中常用的術(shù)語(yǔ)。難點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)控制的定義及應(yīng)用。3.教學(xué)方法課堂講授、課上討論。1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明運(yùn)動(dòng)控制中常用的術(shù)語(yǔ)、理解運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展歷史；2.通過(guò)課上討論，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生理解運(yùn)動(dòng)控制的定義及應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述運(yùn)動(dòng)控制概念、歷史發(fā)展，理解運(yùn)動(dòng)控制的定義及應(yīng)用。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1。第二單元伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)（學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容直流、交流控制電機(jī)原理，運(yùn)動(dòng)控制中的傳感器、控制器，伺服電機(jī)運(yùn)行特性及電機(jī)的控制方法。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：直流、交流控制電機(jī)原理、運(yùn)動(dòng)控制中的傳感器、控制器。難點(diǎn)：伺服電機(jī)運(yùn)行特性及電機(jī)的控制方法。3.教學(xué)方法課堂講授、課上討論。1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，歸納直流、交流控制電機(jī)原理、理解運(yùn)動(dòng)控制中的傳感器、控制器；2.通過(guò)課上討論，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，分析歸納伺服電機(jī)運(yùn)行特性及電機(jī)的控制方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述直流、交流控制電機(jī)原理。理解運(yùn)動(dòng)控制中的傳感器、控制器，掌握伺服電機(jī)運(yùn)行特性及電機(jī)的控制方法。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2。第三單元運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，位置伺服系統(tǒng)控制技術(shù)，單軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制技術(shù)，多軸運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)，位置和速度傳感器的選擇方法及運(yùn)動(dòng)控制器的選擇原則、PID控制器的參數(shù)整定。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：位置伺服系統(tǒng)控制技術(shù)，單軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制技術(shù)。難點(diǎn)：多軸運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)、PID控制器的參數(shù)整定。3.教學(xué)方法課堂講授、課上討論。1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，理解位置伺服系統(tǒng)控制技術(shù)，單軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制技術(shù)，多軸運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)；2.通過(guò)課上討論，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生領(lǐng)會(huì)運(yùn)動(dòng)控制器的選擇原則、PID控制器的參數(shù)整定方法，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維能力；4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，掌握傳感器、控制器的選擇原則、PID控制器的參數(shù)整定關(guān)鍵問(wèn)題。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2。第四單元運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用（學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容倒立擺系統(tǒng)控制技術(shù)，復(fù)雜機(jī)器人控制技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：倒立擺系統(tǒng)控制技術(shù)。難點(diǎn)：復(fù)雜機(jī)器人控制技術(shù)。3.教學(xué)方法課堂講授、課上討論。1.通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明倒立擺系統(tǒng)控制技術(shù)；2.通過(guò)課上討論，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生領(lǐng)會(huì)復(fù)雜機(jī)器人控制技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)特點(diǎn)；4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用，掌握倒立擺系統(tǒng)控制技術(shù)、描述復(fù)雜機(jī)器人控制技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)特點(diǎn)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2。第五單元上機(jī)練習(xí)（學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容PID調(diào)節(jié)控制Simulink軟件仿真、典型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例仿真。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：PID調(diào)節(jié)控制Simulink軟件仿真、典型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例仿真。難點(diǎn)：仿真系統(tǒng)搭建、編程與調(diào)試。3.實(shí)施方式理論+實(shí)驗(yàn)4.學(xué)習(xí)要求學(xué)生運(yùn)用Simulink軟件仿真技術(shù)，搭建仿真系統(tǒng)、編程并調(diào)試，完成PID調(diào)節(jié)控制、典型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例仿真任務(wù)。5.實(shí)驗(yàn)要求（1）實(shí)驗(yàn)屬性：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)（2）開(kāi)出要求：必做（3）分組要求：1人1組（4）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：上機(jī)前要復(fù)習(xí)理論知識(shí)并用初步設(shè)計(jì)程序代碼（5）其他要求無(wú)6.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生在學(xué)完本單元課程后應(yīng)具有的一定的系統(tǒng)建模編程能力，實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)控制仿真、典型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例仿真任務(wù)。7.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)3第六單元課內(nèi)實(shí)驗(yàn)（學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容直流調(diào)速系統(tǒng)主電路參數(shù)測(cè)量、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：直流調(diào)速系統(tǒng)主電路參數(shù)測(cè)量、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。難點(diǎn)：系統(tǒng)搭建、PID控制直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試方法。3.實(shí)施方式理論+實(shí)驗(yàn)4.學(xué)習(xí)要求掌握用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定直流調(diào)速系統(tǒng)主電路的參數(shù)，描述單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理，掌握PID調(diào)節(jié)控制方法。5.實(shí)驗(yàn)要求（1）實(shí)驗(yàn)屬性：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)（2）開(kāi)出要求：必做（3）分組要求：1人1組（4）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：上機(jī)前要復(fù)習(xí)理論知識(shí)并初步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、步驟（5）其他要求無(wú)6.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生在學(xué)完本單元課程后掌握直流調(diào)速系統(tǒng)主電路參數(shù)測(cè)量技術(shù)，掌握單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)控制方法。7.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)3（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐理論課程課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排課內(nèi)課外學(xué)時(shí)比例第一單元緒論課堂講授、課上討論課程目標(biāo)121：1第二單元伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)課堂講授、課上討論課程目標(biāo)1、261：1第三單元運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課堂講授、課上討論課程目標(biāo)1、281：1第四單元運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用課堂講授、課上討論課程目標(biāo)1、241：1合計(jì)201：1實(shí)驗(yàn)課程課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排第五單元上機(jī)練習(xí)講授+現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)課程目標(biāo)38第六單元課內(nèi)實(shí)驗(yàn)講授+現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)課程目標(biāo)34合計(jì)12五、課程考核及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績(jī)構(gòu)成（百分制）課程成績(jī)構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則平時(shí)成績(jī)30%作業(yè)（百分制）50本門課程5次作業(yè)，主要考核運(yùn)動(dòng)控制基本概念、伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用相關(guān)內(nèi)容。作業(yè)評(píng)分具體標(biāo)準(zhǔn)：作業(yè)正確率、書寫規(guī)范性目標(biāo)分值=0.5*作業(yè)平均成績(jī)測(cè)驗(yàn)（百分制）40隨堂測(cè)驗(yàn)2次：考核內(nèi)容：運(yùn)動(dòng)控制理論中關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)的理解。評(píng)價(jià)細(xì)則：表述正確率、書寫規(guī)范性目標(biāo)分值=0.4*測(cè)驗(yàn)平均成績(jī)課堂表現(xiàn)（百分制）10按課堂反饋、討論、回答問(wèn)題參與度綜合評(píng)價(jià)。目標(biāo)分值=0.1*綜合評(píng)價(jià)成績(jī)實(shí)踐成績(jī)30%上機(jī)（百分制）50按上機(jī)練習(xí)完成的正確率及先后順序綜合評(píng)價(jià)目標(biāo)分值=0.5*綜合評(píng)價(jià)成績(jī)綜合實(shí)驗(yàn)（百分制）50考核內(nèi)容及評(píng)價(jià)細(xì)則實(shí)驗(yàn)報(bào)告，根據(jù)文字表達(dá)正確性、書寫規(guī)范性綜合評(píng)價(jià)。目標(biāo)分值=0.5*上機(jī)練習(xí)總結(jié)報(bào)告成績(jī)期末考試40%知識(shí)40考核內(nèi)容：所有教學(xué)內(nèi)容考試題型：簡(jiǎn)答題、分析題、設(shè)計(jì)題評(píng)價(jià)細(xì)則：采用開(kāi)卷線下考試，共計(jì)100分，按試卷參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分。能力40綜合應(yīng)用15創(chuàng)新5（二）課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)第一單元緒論1-1運(yùn)動(dòng)控制1-2運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展歷史及應(yīng)用作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、期末考試課程目標(biāo)1第二單元伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)2-1直流控制電機(jī)原理2-2交流控制電機(jī)原理2-3伺服電機(jī)中的傳感器、控制器2-4伺服電機(jī)運(yùn)行特性及電機(jī)的控制方法作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、期末考試課程目標(biāo)1、2第三單元運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3-1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3-2傳感器、運(yùn)動(dòng)控制器的選擇3-3PID控制器的參數(shù)整定作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、期末考試課程目標(biāo)1、2第四單元運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用4-1倒立擺系統(tǒng)控制技術(shù)4-2復(fù)雜機(jī)器人控制技術(shù)4-3基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、期末考試課程目標(biāo)1、2第五單元上機(jī)練習(xí)5-1PID調(diào)節(jié)控制Simulink軟件仿真5-2典型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例仿真上機(jī)編程課程目標(biāo)3第六單元課內(nèi)實(shí)驗(yàn)6-1直流調(diào)速系統(tǒng)主電路參數(shù)測(cè)量6-2單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程目標(biāo)3六、使用教材、相關(guān)推薦書目及課程資源（一）使用教材倪志蓮，嚴(yán)春平.運(yùn)動(dòng)控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.2022（二）相關(guān)推薦書目1熊田忠.