成教班机电一体化概论教学大纲.doc

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1、南通纺织职业技术学院机电一体化概论教学大纲课程代码 23012 总学时 48 计划代码：机电工程系 新型纺机电教研室制订2002年12月8日机电一体化概论大纲一、 课程的性质和任务机电一体化概论是一门将机械技术、电子技术和信息技术有机地结合起来，所产生的结合性专业课程。它也是机电类专业的限选课。本课程涵盖的知识结构有机电一体化技术的构成要素及特点，机电一体化技术系统的组成、机电一体化技术的基础，及机电一体化技术的应用等，是机电一体化技术的有机组成部分。通过学习，学生应能对机电一体化技术有较为全面的认识，为以后从事机电产品的开发和维护打下良好的基础。本大纲依据“机电一体化/市场营销”（）专业教学

2、计划编制。本课程的前趋课应是机械基础、单片机技术、电机拖动等。二、 课程教学目标 课程的总体教学目标是培养学生对机电一体化整为零技术的综合分析与应用能力，具体如下：1、 了解机电一体化技术发展的最新动态；2、 了解机电专业基础知识在机电一体化技术中的重要地位；3、 了解机电一体化技术在工业、农业、军事及各个领域中的应用；4、 掌握机电一体化技术的组成结构；5、 掌握机电一体化的主要支撑技术；6、 掌握机电一体化系统开发的基本方法；7、 通过组织课外科技小组和下厂参观实习等途径促进学生本课程创新意识和综合职业能力的形成。三、 课程的教学内容和基本要求第一章 绪论（必学）1、 知识点：机电一体化技

3、术的构成要素及特点2、 基本要求：了解机电一体化技术与一般自动化控制的区别，了解机电一体化技术发展的最新动态，掌握机电一体化技术的综合性和系统性，覆盖面广，结构简化，提高加工精度，安全可靠寿命长等特点。 第二章 机电一体化系统中的传感器技术（必学） 第一节 传感器的组成及分类1、知识点：传感器的分类方法2、基本要求：了解传感器的组成原理及分类方法。 第二节 传感器的一般特性1、 知识点：静态特性、动态特性2、 基本要求：掌握传感器的主要静态特性参数；了解传感器的动态特性。第三节 常用传感器及应用1、 知识点：位移传感器、速度传感器、物位传感器、压力传感器。2、 基本要求：掌握各种典型传感器的工

4、作原理和使用方法。实验一：直流电机控制实验要求学生能作出检测线路原理图并编写相关的控制程度。第三章 机电一体化的机械传动与支承技术（必学）第一节 机械传动系统数学模型的建立1、 知识点：数学模型、机械传动系统数学模型的建立方法及其与一般数学模型间的区别与联系2、 基本要求：理解机电一体化系统中机械传动数学模型的建立原理与方法，为进一步深入学习传动系统的结构组成打下基础。第二节 机械结构因素对伺服系统性能的影响1、 知识点：机械结构的主要因素、伺服系统的类型及组成2、 基本要求：了解伺服系统的类型、功能及其组成；理解机械结构对伺服系统的性能是如何产生影响的。第三节 机械传动1、 知识点：机械传动

5、的类型、原理，机械传动系统结构组成2、 基本要求：了解机械传动装置的组成，并能对其工作过程进行分析第四节 支承部件1、 知识点：机械传动系统中支承部件的功能、类型和选用原则2、 基本要求：掌握支承部件在机械传动系统中的地位和作用；了解常用支承部件的选用原则及方法 第四章 伺服传动技术（必学） 第一节 步进电动机驱动及其控制技术1、 知识点：步进电机工作原理、步距角、环形分配器、驱动电路。2、 技能点：基于单片机的步进电机驱动程序设计、基于PLC的步进电机驱动程序设计。3、 基本要求：掌握步进电机步距角和转速的计算方法；了解步进电机驱动电路工作原理；了解步进电机的应用；掌握步进电机驱动程序的设计

6、方法。第二节 直流电动机驱动及控制技术1、 知识点：晶闸管、可控整流电路、脉宽调制技术。2、 基本要求：掌握可控整流电路类型及工作原理；了解直流电机闭环调速系统工作原理。第三节 交流电动机驱动及其控制技术1、 知识点：变频调速、矩形脉冲信号调制（PWM）、正弦脉冲调制（SPWM）。2、 基本要求：了解交流电机变频调速系统的组成及工作原理。第四节 位置随动系统1、 知识点：随动系统、功率放大器、执行电动机2、 基本要求：了解随动系统的检测部件、性能指标及设计方法。第五章 微机控制技术（必学）第一节 微机控制系统的接口技术1、 知识点：单片机接口类型、接口功能、总线类型、接口驱动程序2、 基本要求

7、：了解单片机接口类型及功能；掌握开关量及A/D、D/A转换接口的连接技术；掌握开关量、A/D、D/A接口驱动程序的设计方法。第二节 工业控制计算机简介1、 知识点：IPC组成、IPC的区别与联系、IPC的应用2、 基本要求：了解IPC结构组成及特点，掌握IPC与PC机间的区别与联系，能初步分析IPC在机电一体化系统中的应用实例。第三节 计算机控制算法1、 知识点：PID算法、大林算法1、 基本要求：掌握PID算法，并能用单片机汇编语言编写基于PID算法的控制程序；了解大林算法及其适用领域。实验二：步进电机控制实验要求学生掌握基于PLC/单片机的步进电机运转控制程序的设计方法，并能进行相关的硬件

8、设计。第六章 工业机器人及其应用（必学）第一节 工业机器人的定义1、知识点：工业机器人2、基本要求：掌握工业机器人的定义及类型。第二节 工业机器人的发展历史及其技术发展方向1、知识点：工业机器人的产生及发展2、基本要求：了解工业机器人的发展历史和现状。第三节 工业机器人的构成、运动与分类1、知识点：工业机器人系统组成、运动系统2、基本要求：掌握工业机器人系统组成；了解工业机器人运动系统；掌握工业机器人的分类和方法。第四节 工业机器人的控制1、知识点：非伺服型控制系统、单自由度机器人2、基本要求：了解工业机器人的特点及对控制功能的基本要求；了解工业机器人控制系统的分类及组成；了解单自由机器人的控

9、制方法。第五节 工业机器人的计算机控制1、知识点：主从式控制系统、分步式控制系统2、基本要求：了解机算机控制系统的结构形式第六节 工业机器人的编程语言1、知识点：工业机器人的编程语言2、基本要求：了解工业机器人的编程语言的种类第七节 工业机器人的应用1、知识点：焊接机器人、装配机器人1、 基本要求：了解类型工业机器人的应用。第七章 柔性制造系统与计算机集成制造系统（必学）第一节 柔性制造系统1、 知识点：FMS的物料贮运、加工系统、计算机控制系统2、基本要求：FMS的产生和发展；掌握FMS的基本概念及组成。第二节 计算机集成制造系统1、知识点：CIM、CIMS2、基本要求：掌握CIMS的基本概

10、念；了解CIM与CIMS的区别；掌握CIMS的构成与控制结构；了解CIMS的技术体系。第三节 典型的FMS和CIMS1、知识点：FMS及CIMS的应用2、基本要求：了解国内、国外典型的FMS和CIMS的应用实例。第八章 机电控制系统的可靠性与诊断技术（必学）第一节 机电控制系统的可靠性描述1、知识点：可靠性指标、可靠性预测、可靠性分析2、基本要求：掌握可靠性的基本概念及术语；掌握可靠性技术指标的计算方法；了解可靠性预测的方法和意义。第二节 机电控制系统的故障类型1、知识点：永久性故障、间发性故障、边源性故障、系统软件故障、常见干扰故障2、基本要求：了解机电控制系统常见故障类型与特征。第三节 机

11、电控制系统的故障诊断技术1、知识点：机电控制系统自诊断技术2、基本要求：掌握机电控制系统的常用故障诊断技术。第四节 机电控制系统的干扰抑制与处理1、知识点：硬件自检测、软件自检测、抗干扰技术2、 基本要求：了解机电控制系统的干扰抑制和处理方法。第九章 机电一体化系统（必学）第一节 机电一体化系统简介1、知识点：机电一体化系统组成2、基本要求：了解典型的机电一体化系统的组成及相关产品。第二节 典型机电一体化产品1、知识点：机电一体化产品的功能、结构、组成、类型、工作原理、使用方法、操作步骤、软硬件设计方法2、基本要求：了解典型机电一体化产品的结构与功能；掌握该产品的工作原理和使用方法；理解并掌握

12、该产品的软硬件设计方法；能够运用一定的方法对该产品进行操作和维护。四、 学时分配章节课程内容学时一绪论2二机电一体化系统中的传感器技术4三机电一体化的机械传动与支承技术6四伺服传动技术8五微机控制技术8六工业机器人及其应用8七柔性制造系统与计算机集成制造系统2八机电控制系统的可靠性与诊断技术2九机电一体化系统8合计48五、 教学建议1、 本课程涉及的专业知识面广、量大，且综合性强，因此在教学中应注重加强学生对各方面知识的认识连续性与综合运用知识能力。2、 教师讲课时应尽可能结合实际应用的设备举例，应寻找一些与课程相关的器件进行演示。同时，对必要的部分制作相关的教学课件，以便于更好地组织教学。1

13、、 在本课程的学习过程中，学生不仅需要认真掌握所学的知识，还必须不断结合相关的前趋课程，前后联贯、充分理解、互相补充，这样才能使学生对本课程的知识溶汇贯通。教师平时应加强对学生的课外辅导，能答学生的疑难问题。本课程学生课外复习和练习时间与课堂教学时间应大致相同。2、 本课程任课教师可在课外组织相应的科技小组，在教师的指导下，开展有关机电系统分析、机电产品小制作等方面的活动，并建立对科技小组成员的考核机制，对积极参加者予以本课程总分5-10分的加分。3、 对学习成绩好、动手能力强的学生，鼓励他们充分利用课余时间，开展科技小制作，并积极参加各级大学生科技竞赛。4、 主要教学参考书目：（1）机电控制

14、系统（面向21世纪） 张涛 高等教育出版社 2001年10月（2）机电一体化技术与系统 梁景凯 机械工业出版社 2001年3月六、 课程质量标准（教学评价与考核办法）1、 考核内容本课程教学内容中的必学部分所包括的章节均为考核内容。2、 考核项目（1） 理论考核：主要包括填空、问答、编程、作图、分析等项目，重点考核学生对各章、节知识点和技能点的掌握情况；（理论考核也可视情况采用撰写课程论文的形式进行）（2） 实践考核：包括编程、调试、运行等环节，重点考核学生对各实验规定的技能点的掌握情况。（实践考核可放在平时测验中视具体情况进行）3、 考核形式（1） 平时测验（其中包含：至少两次阶级测验、平时课堂提问、实验报告完成情况等）。（2） 期末理论考核。4、 成绩评定办法（1） 本课程采用百分制记分；（2） 本课程的最终成绩由平时成绩、期末成绩两部分组成。其中：平时成绩占60% 期末成绩占40%七、 有关说明1、 本大纲规定了教学基本内容和基本要求，其中包括的九大章内容，其它相关专业可参考选区用，也可根据实际需要，进行适当的增补或删减。2、 本大纲中规定的48学时对应的3个学分，其它相关专业可根据专业教学计划参照执行，也可在此基础上进行适当的增减。