《机电控制系统分析与设计》课程(含实验内容)教学大纲.doc

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《机电控制系统分析与设计》课程（含实验内容）教学大纲

课程编码：08241046
课程名称：机电控制系统分析与设计
英文名称：ANALYSE AND DESIGN OF ELECTROMECHANICAL CONTROL SYSTEM
开课学期：第七学期
学时/学分：46（其中实验学时：10 ）
课程类型：必修
开课专业：机械工程与自动化
选用教材：机电控制系统 高春甫 等主编 校内教材 2004年
主要参考书：
1. 李行善，计算机测试与控制， 机械工业出版社，1992
2. 冯景之，微型机计算机控制，西南交通大学出版社，1996.3.
3. 刘顺安，液压与气压传动， 吉林科学出版社，2000
4. 何立民，单片机应用系统设计，北京航空航天大学出版社，1990.
5. 邬学礼等，计算机控制，北京航空航天大学出版社，1990。
执笔人：髙春甫
一、 课程性质、目的与任务
机电控制系统这门课程开设的主导思想实际些学生在前几年的学习过程中，对机电系统的控制部分掌握得不够全面，虽然学过很多的课程，但是没有一个整体的概念，不会运用所学的知识设计与分析一个控制系统，本课程以培养学生在机电液控制领域以微机为主进行控制设计能力的一门课程，本课程主要研究控制系统的建模、微机检测与控制系统的设计技术、液压控制系统的设计与分析、可编程控制器控制系统的设计与分析。通过本课程的学习，能够对机电液控制系统具有明确的基本概念，必要的基础知识，比较熟练的硬件连结和软件设计能力，一定的分析能力和初步的实践能力。其主要任务是培养学生：
1、 树立正确的设计思想，理论联系实际，具备创新精神；
2、 全面系统地了解机电液控制系统的基本组成情况；
3、 掌握有关机电液控制系统的基本概念、基本理论、基本方法及其在控制中的应用于设计知识；

二、 教学基本要求
机电液控制系统分析与设计是高等工科院校中机械类专业一门主干课程，是机械类学生工作中必不可缺少的一门专业必修课。在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，为学生进一步学习有关专业课程和有目的从事控制系统设计工作打下基础。
三、 各章节内容及学时分配
第1章 自动控制领域的基本知识(8学时)：
目的：通过本章的学习掌握控制系统的基本知识，学会用所学知识建立系统数学模型并分析系统的运动特性。
重点、难点：被控对象的数学模型建立的方法及特性分析。
内容：
第1节 自动控制系统的数学模型
第2节 自动控制系统的时域分析
第3节 自动控制系统的频域分析
第2 章 机电控制系统的电路及接口技术（8学时) :
目的：通过本章的学习掌握输入输出接口设计的方法及各部件的选择。
重点、难点：接口电路的设计、元件的选择与计算。
内容：
第1节 电路的设计方法
第2节 运算放大器电路设计
第3节 集成稳压电源设计
第4节 电压比较器
第5节 V/F电路设计
第6节 接口设计
第3章 微机测控系统设计（8学时）：
目的：通过本章的学习掌握微机测控系统的基本知识，学会设计输入通道与输出通道以及主机的选型。
重点、难点：微机测控系统的设计以及软件设计
内容：
第1节 微机测控系统基本组成
第2节 微机测控系统模拟量测量技术
第3节 微机频率测量技术
第4节 模拟量输出技术
第5节 步进电机基本控制技术
第6节 单片机控制的角度伺服系统
第4章 电液比例控制系统分析与设计（10学时）：
目的：通过本章的学习掌握电液比例控制系统的基本原理和基本方法。
重点、难点：电液比例控制系统的设计。
内容：
第1节 概述
第2节 电液比例压力控制系统
第3节 电液比例流量控制系统
第4节 电液比例方向控制系统
第5节 电液比例电控技术
第5章 可编程控制器（2学时）：
目的：通过本章的学习掌握可编程控制器的基本原理及基本控制系统的设计方法。
重点、难点：控制系统的硬件及软件设计设计方法。
内容：
第1节 概述
第2节 可编程控制器组成及接口
第3节 可编程控制器应用系统硬件设计方法
四、 实验：
1. 实验目的与任务
本课程是机械制造与自动化专业本科阶段的主要专业考试课之一，它以机电控制系统为研究对象，论述机电控制系统的产生、发展、系统组成、工作原理，系统的特性与分析、机械与电子控制接口、工程应用等几个方面。通过本课程的学习，使学生掌握机电控制系统的的基本原理和基本知识，学会设计应用型控制系统的基本过程和分析与设计技术。实验课是本课程重要教学环节，其目的是了解系统控制电路的组成、功能、控制原理，设计方法，培养学生解决实际问题的能力。
2. 实验教学基本要求
1）熟悉控制电路的结构及组成原理，掌握控制接口、波形发生、串并转换、电压频率转换、电压比较等电路的原理分析与设计。
2）设计控制电路的控制原理，根据控制系统的要求能设计简单的控制系统。
了解单片机工作原理，掌握利用单片机实现系统控制的开发过程。
3. 实验教材或指导书
机电控制系统分析与设计实验指导书
4. 实验项目一览表
序号
实验项目
内容提要
实验
类型
学时
分配
主要仪器
设 备
实验
地点
备注
1
电压比较器实验
设计电压比较器电路，掌握电压比较器测量方法。
1、 零电压比较器
2、 反相滞回电压比较器
3、 同相滞回电压比较器
设计
2
1、 模拟实验箱
2、 双踪示波器
3、 数字万用表
机械馆
325

2
电压/频率转换实验
将电压参数转换成频率参量
自行设计电路图，连接电路图，用示波器监视VO波形，测量电压—频率转换关系
设计
2
1、 模拟实验箱
2、 双踪示波器
3、数字万用表
机械馆
325

3
非正弦波发生器实验
熟悉波形发生器的设计方法，掌握波形发生器电路的特点和分析方法。
1、 方形波发生电路
2、 矩形波发生电路
3、 三角波发生电路
4、 锯齿波发生电路
设计
2
1、 模拟实验箱
2、 双踪示波器
3、数字万用表
机械馆
325
选做
4
P1口输入、输出实验
P1口做输出，接8个发光二极管，编制程序，控制二极管不同形式亮。
P1口做输入，接8个扭子开关，以实验机上74LS273做输出口，编制程序读取开关状态。
设计
2
1、计算机
2、AEDK5196ET单片机实验系统
机械馆
322

5
温度控制设计性实验

设计
2
1、 计算机
2、 模糊及数字温度调节控制实验系统
机械馆
325
实验设备台套不足，不能满足实验要求

五、 考核方式：
考试的方式考核，平时成绩占10％－20％，期末成绩占80％－90％。
六、 备注：
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