机电传动与控制 教学大纲

《机电传动与控制》课程教学大纲

课程编码： 课程名称： 学 时： 课程类型： 适用专业： 开课学期：

0110017 机电传动与控制 64 必修 机械设计制造及其自动化、机械电子工程 第5学期 英文名称： 学 分： 课程性质： 先修课程： 开课院系： The Mechanical &Electric Movement and Control 4 专业课 《电工电子技术》 机电工程学院 一、课程的地位、目的和任务

本课程地位：

机电传动与控制是机械设计制造及其自动化专业的平台课，是机械设计制造及其自动化专业适用的专业方向和专业特色课程之一，是机械设计制造及其自动化专业学生了解机电传动与控制的应用知识的入门课程，是机电一体化人才所需电知识结构的驱体。

本课程目的：

通过本课程的学习，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。

本课程任务：

1.了解机械设备电气传动及控制的作用、特点、历史、现状和未来发展方向，对机电传动控制技术有一个全面、系统的认识。

2.掌握电气传动与控制系统及装置的构成器件的有关必备知识，主要包括各种电动机、电器、PLC控制器、晶闸管等的工作原理、结构特点和工作特性及选用方法。

3.掌握开环和闭环控制系统的实现方法和工作原理，学会分析和使用一般难度的电气传动控制系统和装置的基本方法，初步掌握选用电器元件、装置，设计电气传动控制系统的步骤和方法。

二、本课程与其它课程的联系

本课程的先修课是高等数学 、普通物理、理论力学、机械原理、电工技术、电子技术和机械设计。这些课程的学习,为本课程学习奠定数学基础和机电传动控制必需的基本机械学与电学基础。其后续课程为数控技术、微机控制系统。

三、教学内容及要求

第一章 概述

教学要求：

（一）了解机电传动控制系统的发展概况、掌握机电传动控制的目的和任务。 重点：机电系统的目的和任务

难点：机电系统的发展 教学内容：

（一）机电传动控制的目的与任务 （二）机电传动控制的发展

第二章 机电传动系统的运动学基础

教学要求：

（一）了解单轴拖动系统的运动方程式与多轴拖动系统的简化； （二）掌握生产机械的机械特性明确机电系统稳定运行的条件。 重点：机电系统稳定运行的条件 难点：多轴拖动系统的简化 教学内容：

第一节 单轴拖动系统的运动方程式

（一）负载转矩的折算

（二）转动惯量和飞轮转矩的折算 （三）多轴拖动系统的简化

第二节 生产机械的机械特性

（一）机电系统稳定运行的条件 （二）机电传动系统的过渡过程

第三章 直流电动机

教学要求：

（一）掌握直流电机的基本工作原理及特性特别是直流电动机的机械特性；

（二）掌握直流电动机启动、调速、制动的各种方法以及各种方法的优缺点和应用场所。 重点：直流电机的基本工作原理直流电动机的机械特性 难点：直流电动机启动、调速、制动的各种方法 教学内容：

第一节 直流电动机的基本结构和工作原理

（一）直流电动机的基本结构 （二）直流电动机的基本工作原理

第二节 直流发电机

（一）他励发电机 （二）并励发电机 （三）复励发电机

第三节 直流电动机的机械特性

（一）他励直流电动机的机械特性 （二）串励直流电动机的机械特性 （三）复励直流电动机的机械特性 （四）直流他励电动机的启动特性

第四节 直流他励电动机的调速特性

（一）改变电枢电路外串电阻调速

（二）改变电动机电枢供电电压调速 （三）改变电动机主磁通调速

第五节 他励直流电动机的制动特性

（一）能耗制动 （二）反接制动 （三）反馈制动

第四章 交流电动机工作原理及特性

教学要求：

（一）了解三相异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生等基础上；

（二）重掌握三相异步电动机的工作原理，机械特性，以及启动、调速和制动的方法；

（三）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掌握单相异步电动机的启动方法和工作原理；

（四）了解三相同步电动机的结构特点、工作原理、运行特性及启动方法； （五）掌握各种异步电动机和同步电动机的使用场所 重点：异步电动机的工作原理异步电动机的运行状态 难点：异步电动机的机械特性，以及启动、调速和制动的方法 教学内容：

第一节 三相异步电动机的结构和工作原理

（一）三相异步电动机的基本结构 （二）三相异步电动机的旋转磁场 （二）三相异步电动机的工作原理

第二节 三相异步电动机的额定参数

（一）三相异步电动机的转子电路 （二）三相异步电动机的额定参数 （三）三相异步电动机的功率传递

第三节 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性

（一） 三相异步电动机的电磁转矩 （二）三相异步电动机的机械特性

第四节 三相异步电动机的启动方法

（一）三相笼型异步电动机的启动方法 （二）绕线式三相异步电动机的启动方法

（三）特殊鼠笼式三相异步电动机

第五节 三相异步电动机的调速方法

（一）调压调速

（二）转子电路串电阻调速 （三）变极对数调速

（四）变频调速

第六节 三相异步电动机的制动

（一）反馈制动 （二）反接制动

（三）能耗制动

第七节 单相异步电动机

（一）单相异步电动机的工作原理 （二）单相异步电动机的启动方法

（三）单相异步电动机的调速方法

第八节 三相同步电动机

（一）三相同步电动机的结构 （二）三相同步电动机的工作原理

（三）三相同步电动机的启动方法

第五章 控制电动机

教学要求：

了解机电传动控制系统中一些常用的控制电机，在了解其基本结构的基础上，重点掌握各种控制电机的基本工作原理、主要运行特性及特点、应用场所，以求正确选用和使用它们

重点：各种控制电机的基本工作原理及正确选用方法 难点：各种控制电机的主要运行特性 教学内容：

（一）步进电动机的结构与工作原理 （二）通电方式 （三）步距角细分

（四）步进电动机的主要特性

第二节 直流伺服电动机与交流伺服电动机

（一）交流伺服电动机的基本结构 （二）无刷直流电动机

（三）正弦波永磁同步电动机

第三节 力矩电动机

（一）直流力矩电动机的基本结构

（二）直流力矩电动机转矩大，转速低的原因

（三）直流力矩电动机的特点和应用

第六章 继电器-接触器控制

教学要求：

（一）了解继电器—接触器选择的原则，继电器-接触器的分类与选择。 重点：各类了控制器的结构、工作原理 难点：自动控制的基本原理和基本电路 教学内容：

第一节 常用控制电器

（一）电器的分类 （二）非自动控制电器 （三）自动控制电器 （四）主令电器 （五）其他常用控制电器

第二节 继电器-接触器控制电路的组成

（一）继电器-接触器控制电路图的形式 （二）电气系统的组成与绘制方法 （三）电器中的基本保护

第三节 继电器-接触器控制的基本电路

（一）异步电动机启动控制电路 （二）异步电动机的正反转控制电路 （三）异步电动机的制动控制电路 （四）其他基本控制电路

第七章 可编程控制器原理与应用

教学要求：

（一）了解PLC控制系统的组成与特点常用电力电子开关器件基本工作原理、特性的；

（二）掌握直流电动机的调速控制系统、三相交流异步电动机的变频调速控制系统、步进电动机的微机控制的驱动及调速方法。

重点：自动调速系统中各个基本环节，各种反馈环节的作用及特点 难点：各种常用的自动调速系统的调速原理、特点 教学内容：

第一节 PLC的基本结构和工作原理

（一）PLC的基本结构 （二）PLC的结构形式 （三）PLC的工作原理

第二节 PLC的主要功能和特点

（一）PLC的功能 （二）PLC的特点

第三节 PLC的编程元件及软件技术

（一）用户数据结构与用户程序表达方式 （二）基本指令 （三）常用编程技巧

第四节 PLC的应用

（一）PLC的控制系统的开发步骤 （二）PLC实现电动机控制的设计 （三）交通灯的PLC控制设计

第五节 步进顺控指令

（一）状态转移图

（二）简单流程的状态转移图 （三）选择性分支流程的状态转移图 （四）状态转移图的编程方法

第八章 直流调速系统

教学要求：

了解机电传动自动调速系统的组成、生产机械对调速系统提出的调速技术指标；