专业综合课程设计（机电方向）教学大纲

1、大学本科专业培养方案课程教学大纲编 码：ME10036 Code: ME10036课程名称：专业综合课程设计（机电方向） Course Title: Curriculum Design of Majors of Energy and Power Engineering 课程类别：集中实践 Course category: Intensive Practicum学 分：2 Credit(s): 2开课单位：机械与运载工程学院 Offering College/School: College of Mechanical & Vehicle Engineering课程描述：专业综合课程设计（机电方向

2、）是在完成了控制工程基础、微机原理与接口技术、C语言、工程测试技术、计算机控制技术等课程的学习，并进行了生产实习之后进行的下一个重要的教学环节。要求学生通过设计能获得综合运用过去所学课程进行计算机控制系统硬件设计和软件设计的基本能力，同时也为后面做好毕业设计进行一次综合训练和能力准备。学生通过专业综合课程设计（机电方向）在下述各方面得到锻炼：1、加深对计算机控制技术、C语言、控制工程基础、微机原理与接口技术、工程测试技术等课程基本知识的理解，提高综合运用各课程所学知识的能力。2、掌握自动控制系统的工作原理及系统各主要环节的功能特点，并通过对物理系统进行建模、仿真及编程，达到初步掌握控制系统设计

3、及调试方法的目的。3、提高学生对自动控制系统设计的能力。学生通过对工作台位置控制系统的训练，应当获得根据给定的控制性能指标，设计出符合要求的控制系统的能力。4、学会使用元件手册及图表资料，学会运用MATLAB、C语言、Visual C等工具，进行工程作图和工程计算。Course description: Professional comprehensive curriculum design (Electromechanical) has completed the study of control engineering foundation, microcomputer principle

4、 and interface technology, C language, engineering testing technology, computer control technology and so on, and carried out the next important teaching link after production practice. Students are required to obtain the basic ability of the hardware design and software design of the computer contr

5、ol system by comprehensive using of the past studied courses. At the same time, it also provides a comprehensive training and ability preparation for the later graduation design. Students should be trained in the following areas through professional integrated curriculum design (Electromechanical):

6、1. To deepen the understanding of the basic knowledge of computer control technology, C language, control engineering foundation, microcomputer principle and interface technology, engineering test technology and so on, and to improve the ability to use the knowledge of each course. 2. Mastering the

7、working principle of the automatic control system and the functional characteristics of the main links of the system, and through the modeling, simulation and programming of the physical system, the purpose of mastering the design and debugging methods of the control system is achieved.3 Improve stu

8、dents ability to design automatic control syst 3.Improve students ability to design automatic control systems. Through the training of the workbench position control system, students should get the capability of the control system according to the given control performance index.4. Learn to use Comp

9、onent Handbook and chart data, learn to use MATLAB, C language, Visual C + + and other tools for engineering drawing and engineering calculation.课程内容（一）课程教学目标通过本课程的教学，使学生具备以下能力：1. 通过综合实践教学，培养理论联系实际和综合应用知识能力。毕业要求1.3。2. 培养科学实验、工程设计和实践动手能力，培养学生严谨的工作作风和科学精神。毕业要求2.3, 毕业要求9.1。3. 加深学生对计算机控制技术与仿真、C语言、机械工程控制

10、基础、微机原理与接口技术、电子技术、测试技术等基本知识的理解，提高学生综合运用各课程所学知识的能力。毕业要求2.3，毕业要求3.1。4. 培养学生根据课题选用参考书、查阅手册、图表和文献资料的能力，提高学生独立解决问题的能力。毕业要求5.1，毕业要求9.1。5. 通过对物理系统的硬件和软件两方面的分析、设计、计算及调试等，初步掌握控制系统的设计方法和调试方法。毕业要求2.3，毕业要求4.3。6. 运用MATLAB、C语言、Visual C等工具，进行工程作图和工程计算。毕业要求9.1，毕业要求10.1。（二）基本教学内容 本课程设计采用集中授课、集中辅导与自我训练自我学习相结合的方式，每人一台

11、实验设备独立完成课程设计的任务。要求集中上课2次、集中仿真2次、集中实验5次，每次为3小时，其余时间以开放式实验的形式进行，在实验及仿真过程中按设计进度进行一对一过程考核并记录成绩，最后以课程设计报告的形式对自己的设计过程、获得成果及设计结论进行总结。根据给定的控制性能指标，以直流伺服电机位置控制平台为研究对象，设计内容分两部分:一部分为系统硬件设计及仿真,另一部分为系统软件设计及调试。第一部分 控制系统硬件设计及仿真教学目的：通过本部分的学习，掌握直流伺服电机位置控制系统的工作原理及各主要元件的性能特点，并对该物理系统进行建模、仿真，达到初步掌握控制系统设计及调试方法的目的。教学重点：根据设

12、计要求，组建实际的物理系统。教学难点：系统的工作原理及各组成部分的信号变换。相应毕业要求：1.3， 2.3，3.1，5.1教学内容：（1）了解直流伺服电机控制系统的基本工作原理及基本组成，掌握系统各组成环节的输入输出信号形式及特点，能自己动手组建实际系统，明确系统各组成部分的信号走向及其在系统中所起的作用。根据系统控制性能的要求进一步明确控制任务，完成程序总体框架的设计。（2）利用Matlab的Simulink仿真模块建立系统仿真模型，仔细体会实际模型和仿真模型的差别，从而掌握系统仿真模型建立的基本方法，设计PID控制器。（3）完善系统各环节的参数设置，进行PID参数优化，观察参数变化对仿真结

13、果的影响，从而直观地体会教材中P、I、D各参数对系统性能的影响及对试凑法步骤的理解，得到较为理想的仿真曲线，并绘图、保存，作为后面的分析和比较的基础。学时分配：课程综合设计0.5周第二部分 控制系统软件设计及调试教学目的：在直流伺服电机位置控制系统上，设计一个数字PID控制器，以典型输入信号阶跃、正弦和方波作为给定信号，实现工作台位置的控制。系统的控制性能应满足如下要求：（1） 位置控制工作范围：260mm；（2） 质量负载： 0 kg；（3） 最大超调量：10%；（4） 稳态误差：4%。教学重点：系统软件总体设计。教学难点：PID控制程序及主程序的编制及调试。相应毕业要求：3.1， 4.3，

14、 5.1, 9.1，10.1教学内容：（1）完成数据采集子程序、滤波子程序和D/A输出子程序的设计及其调试，同时明确各子程序与系统各硬件之间的关系，清楚各子程序是如何实现相应的控制任务的要求，通过实际操作，进一步体会系统是由硬件和软件组成的一个有机整体的概念。（2）完成PID实时控制子程序的设计及其调试。（分别以阶跃信号、方波信号、正弦信号为输入），通过实际操作，体会增量式PID算法的特点及使用过程中需要注意的地方和要求，同时与位置式PID算法进行对比，掌握它们之间的联系和差别。（3）在前三次实验的基础上完成主程序的设计及其调试，实现总体控制任务要求。通过实际操作，进一步理解系统是由硬件和软件

15、组成的一个有机整体的概念，同时了解各子程序与主程序的关系。（4）实验及数据分析处理，撰写专业综合课程设计（机电方向）报告书1份。学时分配：课程综合设计1.5周考核方式综合课程设计以“平时过程考核+综合实践报告”形式进行考核，实行以“仿真30%+实验40%+实践报告30%+选做加分”的方式，具体如下： （1）3次仿真课：指导老师根据设计进度组织考核，根据考核的实际情况评分，满分30分（按百分制给成绩）。 （2）5次实验课：指导老师根据设计进度组织考核，根据考核的实际情况评分，满分40分（按百分制给成绩）。 （3）课程设计报告满分30分（按百分制给成绩）。 （4）鼓励学生加做选做内容，根据实际情况适当奖励加分。 （5）总成绩为以上4项得分之和.持续改进方法1、采用先进的教学手段、方法和教学理念。2、同学相互沟通交流，保证各部分设计统一、正确。3、对重点、难点内容安排辅导、讨论。4、加强对设计说明书规范性、特别是图表规范性的要求。教材