《电机传动系统控制》课程教学大纲

《电机传动系统控制》教学大纲一、课程基本信息课程名称电机传动系统控制ControlofElectricMachineDriveSystems课程编码MEE220721020开课院部机电工程学院课程团队新能源汽车方向教学团队学分2.0课内学时34讲授30实验4上机0实践0课外学时32适用专业车辆工程授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、高等数学（2-2）、电工电子学、理论力学、大学物理（2-1）、大学物理（2-2）课程简介（限选）《电机传动系统控制》是车辆工程专业汽车理论方向的专业选修课程。电机传动也称电力传动、电力拖动，它是指以电动机为原动机，将电能转变为机械能，实现车辆的起动、停止以及调速。本课程的任务是使学生了解机电传动及控制的基本知识，掌握直流、交流电动机及步进电动机的工作原理、工作特性、选用方法，为应用电动机打下基础。本课程以大学物理、电工电子学、理论力学等先修课程为基础。通过课程的学习，明确电机传动及控制系统的基本概念以及发展概况，提高认知能力。掌握机电传动系统的运动方程式，多轴拖动系统中转矩和转动惯量折算的基本原则和方法。锻炼分析问题、解决问题的素养，提高动力学分析的能力。掌握直流他励电动机的工作原理，起动、调速、制动等特性。掌握直流电动机的特征，为理论建模仿真分析和和工程应用打下基础。掌握三相异步电动机的基本工作原理，起动、调速、制动等特性。掌握交流电动机的特征，为理论建模仿真分析和和工程应用打下基础。掌握步进电机工作原理、特性及选择方法，熟悉步进电动机应用领域。"ControlofElectricMachineDriveSystems"isaprofessionalelectivecourseinthedirectionofautomobiletheoryforvehicleengineeringspecialty.MotorDriveisalsocalledelectricdriveandelectricdrive.Itreferstotheconversionofelectricenergyintomechanicalenergywiththemotorastheprimemovertorealizethestart,stopandspeedregulationofthevehicle.Thetaskofthiscourseistomakestudentsunderstandthebasicknowledgeofelectromechanicaltransmissionandcontrol,mastertheworkingprinciple,workingcharacteristicsandselectionmethodsofDC,ACmotorsandsteppingmotors,andlayafoundationfortheapplicationofmotors.Thiscourseisbasedonadvancedcoursessuchascollegephysics,electricalengineeringandelectronics,theoreticalmechanics,etc.Throughthestudyofthecourse,thebasicconceptsanddevelopmentofmotortransmissionandcontrolsystemareclarifiedtoimprovecognitiveability.Masterthemotionequationofelectromechanicaltransmissionsystemandthebasicprinciplesandmethodsoftorqueandmomentofinertiaconversioninmulti-axisdragsystem.Exercisethequalityofanalyzingandsolvingproblemsandimprovetheabilityofdynamicanalysis.MastertheworkingprincipleofDCseparatelyexcitedmotor,starting,speedregulation,brakingandothercharacteristics.MasteringthecharacteristicsofDCMotorslaysafoundationfortheoreticalmodeling,simulationanalysisandengineeringapplication.Masterthebasicworkingprincipleofthree-phaseasynchronousmotor,starting,speedregulation,brakingandothercharacteristics.MasteringthecharacteristicsofACmotorslaysafoundationfortheoreticalmodeling,simulationanalysisandengineeringapplication.Mastertheworkingprinciple,characteristicsandselectionmethodofsteppingmotor,andbefamiliarwiththeapplicationfieldofsteppingmotor.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：了解电机传动及控制系统的基本概念以及发展概况，掌握电机传动系统的基本理论、设计方法，并能将其应用于解决实际工程问题。是1.21.22M2目标2：了解电机传动系统设计的基本概念和一般流程，能够将数学、物理、力学等知识运用到电机传动系统的设计，初步具备分析、设计能力；能合理选择并将现代工程技术、资源、工具应用于电机传动系统的设计；能够综合运用所学知识，通过类比、改进、创新，提出满足需求的电机传动系统设计方案。是2.42.43M3目标3：培养工程素养，树立正确的工程价值观，激发创新意识；能够不断学习，具有适应电机传动技术发展的能力。是12.212.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节11第1章绪论本章重点：电机传动及控制系统的分类及特点。本章难点：电机传动的特点。/2/2/21.11.1电机传动的特点及其应用领域说明电机传动基本概念；结合工程实例，讨论电机传动的典型应用。M1,M30.5讲授及视频0.5电机传动调研31.21.2电机传动系统的发展简述传动方式的发展历程；简述电机控制方式的发展历程。M1,M30.5讲授及讨论0.5生活应用观察41.31.3电机传动及控制系统的分类及特点结合工程实例，归纳电机传动的类型，总结各个方式的特点。M1,M30.5讲授、视频及讨论0.5调研总结51.41.4课程的性质、内容和任务引出本课程的性质、内容和任务；掌握本课程的基本要求和学习方法；了解我国电机传动及控制的展现状，培养使命感；领悟电机传动控制展方向和趋势。M30.5讲授0.5研讨总结62第2章电机传动系统动力学基础本章重点：电机传动系统的动力学方程。本章难点：负载转矩和惯量的折算。/4/4/72.12.1电机传动系统的动力学方程推导并掌握机电传动系统的运动方程式及其含义；举一反三：根据电机运动方程说明电机运动状态。M1,M21讲授及讨论1课后作业82.22.2负载转矩和惯量的折算识别并掌握多轴拖动系统中转矩和转动惯量的折算原则和方法；讨论负载转矩和惯量的折算的工程意义。M1,M21讲授及讨论1课后作业92.32.3负载的机械特性识别恒转矩型机械特性、离心式通风机型机械特性、恒功率型机械特性、直线型机械特性等几种典型的机械特性。M1,M21讲授及讨论1调研总结102.42.4电机传动系统稳定运行的条件分析推导机电传动系统稳定运行的必要充分条件。M1,M21课堂讨论1课后作业113第3章直流电动机的电力拖动本章重点：直流他励电动机的机械特性、起动特性、调速特性和制动特性。本章难点：直流他励电动机的调速特性。/11/11/123.13.1直流电动机的基本结构和工作原理说明直流电动机的基本结构和工作原理；识别掌握直流电动机的分类方法。M1,M31讲授及视频1调研总结133.23.2直流他励电动机的机械特性说明直流他励电动机原理电路，分析其固有机械特性和人为机械特性。M1,M22讲授及讨论2课后作业143.33.3直流他励电动机的起动特性分析说明直流他励电动机的启动方法及启动特性。M1,M21讲授及讨论1课后作业153.43.4直流他励电动机传动系统过渡过程分析研究过渡过程的实际意义；具体分析直流他励电动机的过渡过程；探索加快过渡过程的方法。M1,M22讲授及讨论2调研及课后作业163.53.5直流他励电动机的调速特性说明直流他励电动机条数的技术指标和经济指标；分析说明不同调速方式下的直流他励电动机调速特性。M1,M23讲授及讨论3调研及课后作业173.63.6直流他励电动机的制动特性分析说明直流他励电动机制动方法及其制动特性。M1,M22讲授及讨论2调研及课后作业184第4章交流电动机的工作特性本章重点：交流电动机的工作原理、结构组成与特点、特性。本章难点：三相异步电动机的转矩、机械特性及调速特性。/11/11/194.14.1三相异步电动机的结构和工作原理说明三相异步电动机的基本结构和工作原理；分析三相异步电动机旋转磁场的产生、方向和速度。M1,M32讲授及讨论2调研总结204.24.2三相异步电动机的定子电路和转子电路构建分析三相异步电动机的定子电路和转子电路。M1,M21讲授及讨论1自学214.34.3三相异步电动机的转矩和机械特性推导三相异步电动机的转矩表达式，分析理解各参数的含义；说明分析三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性。M1,M22讲授及讨论2课后作业224.44.4三相异步电动机的启动特性分析说明三相异步电动机的启动方法及启动特性。M1,M23讲授及讨论3调研及课后作业234.54.5三相异步电动机的调速特性及其选择分析说明不同调速方式下的三相异步电动机的调速特性，能够根据实际使用情况合理选择调速方法。M1,M22讲授及讨论2调研及课后作业244.64.6三相异步电动机的制动特性分析说明三相异步电动机制动方法及其制动特性。M1,M21讲授及讨论1调研及课后作业255第5章步进电动机本章重点：步进电动机的工作原理。本章难点：步进电动机的工作原理。/1/1/265.15.1步进电动机的特点及工作原理简述步进电机的实际应用情况，归纳总结步进电机的特点；说明步进电机的基本结构；阐明步进电机的工作原理；识别步进电机的工作方式；了解步进电机的主要技术性能指标。M1,M2,M30.75讲授及讨论0.75调研及总结275.25.2步进电动机的驱动及选用了解步进电机的驱动方法；能够在实际工程实践中合理选择步进电机。M1,M2,M30.25讲授及讨论0.25调研及总结286第6章电动机的选型本章重点：机电传动系统中电动机的选择。本章难点：机电传动系统中电动机的选择。/1/1/296.16.1电动机种类、形式、电压和转速的选择分析说明电动机种类的选择、形式的选择、额定电压的选择和额定转速的选择的基本方法和注意事项。M1,M2,M30.5讲授及讨论0.5调研及总结306.26.2电动机容量的选择说明电动机容量选择的注意事项；能够根据不同的工作制合理选择电机。M1,M2,M30.5讲授及讨论0.5调研及课后作业31实验1实验1直流电机伺服控制实验掌握直流电机伺服系统的组成；构建直流电机伺服控制系统；正确使用半物理仿真实验系统实现直流电机伺服系统在线调参。M22实验2撰写实验报告32实验2实验2交流电机伺服控制实验掌握交流电机伺服系统的组成；构建交流电机伺服控制系统；正确使用半物理仿真实验系统实现交流电机伺服系统在线调参。M22实验2撰写实验报告四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业及总结报告1、按照教学日历的章节安排，每章布置课后习题，题型主要有简答、分析、作图、计算和结构设计题。2、成绩采用百分制，根据作业是否按时上交、是否独立完成、完成的准确性等进行评分。3、根据课堂主题，布置专业性的课外研讨题目或整理学习笔记，根据题目分析的逻辑性与合理性进行评分。4、考核学生对机械基础知识的掌握能力，理论知识系统化的归纳能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。20%2开放课题研究报告1、每章布置1-2项开放性研究题目，以开阔学生思考范围，延伸课程学习成果。鼓励学生参考引用国内外文献，但拒绝拷贝抄袭。2、根据报告完成的逻辑合理性、知识应用新颖性、工程思维是否突破、是否按时提交以及是否独立完成等方面进行综合评分。3、考核学生掌握知识体系的逻辑性，推动学生认真思考，仔细观察并主动研究实际产品中蕴涵的原理，历经头脑风暴突破常规思维，形成创意设计或创新产品。20%3实验1.本课程4个学时实验，共两次实验。2.成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。3.考核学生对直流电机、步进电机以及半物理仿真系统的应用能力。20%4期末答辩1、期末采用面试答辩的形式，成绩采用百分制，根据参考答案与评分标准进行评判。2、主要考核学生对基础理论的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业及总结报告20%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确。D-作业抄袭，未能按时完成；作图不规范，解题思路不清晰，解答潦草。2M1开放课题研究报告20%A-项目方案有一定的创新性，项目设计方案合理或有改良性，产品结构满足功能要求，利用机械工程基础理论拟定的项目参数正确。B-项目有实物且有新意，项目设计方案合理，产品结构能够满足功能要求，利用机械工程基础理论拟定的项目参数基本正确。C-项目有实物且略有新意，项目设计方案基本合理，产品结构基本满足功能要求，利用机械工程基础理论拟定的项目参数基本正确。D-项目无新意且拼凑应付，项目设计方案不合理，产品结构不能满足功能要求，利用机械工程基础理论拟定的项目参数不正确。3M1实验20%A-按时提交实验报告，数据分析符合规范，结论无误。B-按时提交实验报告，数据分析基本规范，结论基本正确。C-数据分析过程存在问题。D-发生安全事故4M1期末答辩40%根据标准答案及评分标准确定5M2平时作业及总结报告20%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确。D-作业抄袭，未能按时完成；作图不规范，解题思路不清晰，解答潦草。6M2开放课题研究报告20%A-项目方案有一定的创新性，项目设计方案合理或有改良性，产品结构满足功能要求，利用机械工程基础理论拟定的项目参数正确。B-项目有实物且有新意，项目设计方案合理，产品结构能够满足功能要求，利用机械工程基础理论拟定的项目参数基本正确。C-项目有实物且略有新意，项目设计方案基本合理，产品结构基本满足功能要求，利用机械工程基础理论拟定的项目参数基本正确。D-项目无新意且拼凑应付，项目设计方案不合理，产品结构不能满足功能要求，利用机械工程基础理论拟定的项目参数不正确。7M2实验20%A-按时提交实验报告，数据分析符合规范，结论无误。B-按时提交实验报告，数据分析基本规范，结论基本正确。C-数据分析过程存在问题。D-发生安全事故8M2期末答辩40%根据标准答案及评分标准确定9M3平时作业及总结报告20%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确