《运动控制装置课程设计》教学大纲.docx

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1、运动控制装置课程设计教学大纲课程英文名Course Design of Motion Control Techniques课程 代码A0806Y16学分2总学时2周理论学时0实验/实践学时2 周课程类别集中实践环 节课程性质选修先修课程电子技术、微机原理、 智能控制终端技术、运 动控制系统适用专业理工科专业（非计算机专业）开课学院机电工程学院一、课程的地位与任务作为自动化1?业本科生必修的一门集中实践课程，本课程设计是在理论课程完成以后， 分组独立利用相关器件实现具有位置、速度、转矩（力）控制和检测相关功能，为后续毕业 设计和毕业后控制工程应用实践中的运动控制系统设计打下基础。通过本课程的学习

2、，使学生初步具有应用单片机、DSP或者ARM等嵌入式处理器或其 他控制器进行运动控制装置设计和控制的能力。掌握嵌入式处理器的硬件接口技术（键盘、 LED/LCD、串并行微型打印机、通讯接口等）和数据处理技术（A/D、D/A）、掌握常用传 感器选型（位置.、速度、力传感器等），掌握按照指定功能和精度要求，进行器件选型、电 路整体设计和软件编程，做出实际系统，实现被控量检测和控制输出。掌握运动控制装置分 析，器件比较选型，原理图绘制及电路仿真设计、运动控制系统建模仿真，元器件购置，电 路板焊接，软件编程调试，运动控制装置故障排除等。通过本课程实践，掌握运动控制装置总体设计流程和软硬件设计调试方法，

3、包括有刷直 流电机、步进电机、无刷直流电机、交流伺服电机、舵机等电动或其他液压、气动的运动控 制系统。培养学生自主分析、设计具有位置、速度或力的测控系统的能力，进一步培养学生 在运动控制装置设计领域具备解决复杂工程问题的能力。二、课程目标1 .能够基于嵌入式处理器或工控机、PLC等及相关常用外围器件，根据运动控制设计任 务所面临的多种制约条件给出运动控制装置设计方案，能够进行相关器件比较和选型。.2 .能够通过互联网平台获取运动控制装置软硬件技术资料和硬件、软件开发的知识和实 践经验。3 .能够小组成员分工合作，利用软件进行运动控制装置的电路原理图绘制和PCB板绘 制，具有运动控制装置电路原理

4、图绘制及仿真的能力，完成器件的排布，布线,焊接，熟练 掌握程序编制，调试，故障分析排出，具有实际系统搭建和调试能力；或者能够根据运动控 制装置实物进行控制系统建模和仿真及调试，对数据结果进行科学的评价。4 .能够撰写课程设计开题报告、总结报告等，掌握技术书面报告撰写要领，具有自主学 习的能力。表1课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求 3-2毕业要求 3-4毕业要求 4-3毕业要求 5-1毕业要求 9-3毕业要求 10-2课程目标1LM课程目标2课程目标3MM课程目标4M三、设计选题及任务要求序号参考选题任务与要求1直流电机双闭环控制系统设

5、计和实现1.建立有刷直流电机的速度环和电流环闭环 控制系统模型，并进行仿真分析2.采用EDA软件，绘制有刷直流电机双闭环 控制器的电路原理图和PCB图3.制作有刷直流电机双闭环控制器，完成软 硬件调试2基于加减速规划控制的国旗 升降控制系统1.设计国旗升降控制系统的系统方案2.采用EDA软件，绘制所设计线路的原理图 和PCB图3.制作国旗升降控制系统，完成软硬件调试3步进电机调速控制系统设计1.设计国旗升降控制系统的系统方案2.采用EDA软件，绘制所设计线路的原理图 和PCB图3.制作国旗升降控制系统，完成软硬件调试4日月湖水温检测小船控制系 统研究1.设计日月湖水温检测小船控制系统的系统 方

6、案2.采用EDA软件，绘制所设计线路的原理图 和PCB图3.制作日月湖水温检测小船控制系统，完成 软硬件调试5基于单片机的传送带控制系 统设计1.设计传送带控制系统的系统方案2.采用EDA软件，绘制所设计线路的原理图 和PCB图3.制作传送带控制系统，完成软硬件调试6直线滑台直流电机的加减速1.建立有刷直流电机驱动的直线滑台闭环控闭环控制制系统模型，并进行仿真分析2.采用EDA软件，绘制有刷直流电机驱动的 直线滑台闭环控制系统的电路原理图3.采购实物构建有刷直流电机驱动的直线滑 台闭环控制系统，完成软硬件调试7基于单片机的双直流电机同 步控制1.建立两个有刷直流电机的速度同步控制系 统模型，并

7、进行仿真分析2.采用EDA软件，绘制有刷直流电机双闭环 控制器的电路原理图和PCB图3.制作双直流电机同步控制器，完成软硬件 调试8六轴机械臂实验装置控制系 统设计与实现L设计基于舵机驱动的六轴机械臂实验装置 控制系统的系统方案2.采用EDA软件，绘制所设计线路的原理图 和PCB图3.制作六轴机械臂实验装置控制系统，完成 软硬件调试9电动自行车的直流无刷电机 控制系统设计1.设计给出电动自行车的直流无刷电机控制 系统的系统方案2.采用EDA软件，绘制所设计线路的原理图 和PCB图3.制作电动自行车的直流无刷电机控制系 统，完成软硬件调试10其他（学生自主创新）1.设计某个运动控制装置的系统方案

8、2.采用EDA软件，绘制所设计装置的原理图 和PCB图，并购买器件完成实际制作调试或 进行仿真3.撰写开题报告、总结报告注：学生可任选其中一个题目进行设计。四、课程设计的主要进程与时间安排号主要进程教学内容时间分配设计任务下发设计任务讲解1天方案设计（和仿真分析）资料查找、方案设计报告撰写3天绘制原理图、印刷板图熟悉EDA软件，绘制原理图、印刷板图5天验收图纸验收、总结报告、现场答辩1天注：进程安排的最少时间为0.5天。五、教学安排与教学方法该课程设计共2周时间。第一周采用教师指导帮助和学生自行设计相结合的 方式，使学生能够进一步掌握EDA软件设计电路的原理和开发环境，并完成课 程设计选题，课

9、题方案设计、电路设计和PCB设计。第二周学生完成元器件购 买和制作调试，解决学生实物软硬件调试中出现的问题，使学生掌握运动控制装 置开发流程和技能，能够通过互联网搜索查询技术资料和他人实践经验，能够小 组讨论自行解决实际问题。六、课程考核与成绩评定(-)考核方式与评价考核类别考查考核形式开题报告、实物验收、现场答辩和总结报告撰写四部分组成成绩评定开题报告：20%0主要考核开题报告的撰写质量和规范程度。实物验收：30%。主要考核最后上交作品的完成程度，以及原理图、印刷 板板设计成果的质量(和/或仿真程序设计完成质量)。现场答辩：30%。主要考核小组答辩时各组内成员对课程设计课题技术问 题回答情况

10、和组内分工情况。总结报告：20%。主要考核课程设计总结报告的撰写质量、规范程度以及 组内成员的贡献比例。成绩登记方 式百分制(-)课程目标考核环节和达成标准课程目标教学环节考核环节合格标准课程目标1实践 和报告开题报告A0.6实物验收B总结报告D目标达程度二(020.7) x(A/Ao)+ (0.3/0.7) x(B/B)+ (0.2/0.7) x(D/D0)课程目标2实践开题报告A0.6实物验收B现场答辩C总结报告D目标达程度=。2/1) x(A/Ao)+ (0.3/1) x(B/Bo) + (0.3/1) x(C/Co)+ (0.2/1) x(D/Do)课程目标3实践 和报告开题报告A0.6实物验收B总结报告D目标达程度二(020.7) x(A/Ao)+ (0.3/0.7) x(B/B0)+ (0.2/0.7) x(D/D0)课程目标4报告开题报告A0.6总结报告D目标达程度=(0.2/0.4) x(A/A0)+ (0.2/0.4) x(D/D0)七、推荐教材与主要参考书1、推荐教材:Equation Section (Next)杨耕，罗应立编著，电机与运动控制系统(第2版)，清华大学出版社，2014年。2、主要参考书：王斌锐等编著，运动建模与控制系统设计，清华大学出版社，2014年10月。李全利主编，PLC运动控制技术应用设计与实践，机械工业出版社，2011年。