沈工大材料成型控制工程教学大纲

《材料成型控制工程》课程教学大纲课程类型：学科基础课课程编号：02027课程要求：必修学时：64适用专业：材料成型及控制工程专业学分：4一、课程性质、目的和任务《材料成型控制工程》是材料成形及控制工程专业的主干专业课之一。在材料成形现代化生产过程中，控制技术起着至关重要的作用。尤其随着计算机技术、自动控制技术等高新技术的飞速发展，控制在材料成形过程中的作用愈显突出。本门课程的目的是让学生了解自动控制理论、自动控制技术和方法及其在材料成形过程中的具体应用，其任务是使学生通过本门课程的学习，掌握控制工程的基础知识、液压系统的组件及基本回路、自动程序控制及其设计方法、自动调节的规律及其应用，使学生能阅读和分析现有材料成形设备中的较复杂的液压及电气原理图，判断控制系统的稳定性，并具有初步分析和设计自动控制系统的能力。二、教学基本要求1.掌握控制工程的基础知识2.掌握液压系统工作原理、系统组成及基本回路3.了解控制系统元器件的工作原理及结构4.了解计算机控制系统组成、PLC工作原理及应用5.掌握自动控制系统基本调节规律三、课程内容1自动控制系统概述1.1自控系统的发展1.2自控系统分类1.3开环和闭环控制系统（重点、难点）1.4对自动控制系统的要求2控制系统数学基础2.1数学模型概念及建立（重点）2.2Fourier和Laplace变换2.3传递函数概念及性质(重点)2.4典型环节传递函数(重点)2.5方框图及其变换(重点、难点)3控制系统时域分析3.1时域性能指标(重点)3.2一阶和二阶控制系统时域分析3.3控制系统稳定性(重点)3.4控制系统稳态误差(重点)4液压传动概述4.1液压传动的发展；4.2液压传动的工作原理、系统组成（重点）4.3液压传动的优缺点5油泵5.1油泵概述5.2油泵的工作原理和分类、油泵的主要性能参数（重点、难点）；5.3齿轮泵(重点，难点)5.4叶片泵（重点）5.5柱塞泵6油缸6.1油缸的分类6.2双作用单活塞杆式油缸（重点，难点）；6.3双作用双活塞杆式油缸（重点）；6.4单、双叶片式摆动油缸（重点）；6.5增压油缸；7液压阀及其应用7.1液压阀分类7.2方向控制阀(重点，难点)7.3压力控制阀(重点，难点)7.4流量控制阀(重点，难点)8液压基本回路8.1压力控制回路(重点)8.2速度控制回路(重点，难点)8.3多缸工作回路(重点)9自动程序控制9.1自动程序控制概论9.2继电器接点控制常用的电器控制元件；接点控制的基本回路(重点)9.3继电器接点控制电路的设计方法程控图表设计法(重点，难点)程控图表设计法实例(重点、难点)带延时的程控电路的设计9.4无触点控制及其电路设计10自动控制中信号的检测与反馈10.1信号的变换与处理10.2自动控制中的传感器11计算机控制系统11.1概述11.2计算机控制系统组成及工作原理(重点)11.3电阻炉温度控制系统12可编程控制器PLC12.1PLC概述12.2PLC基本结构及工作原理(重点)12.3PLC编程方法(重点、难点)12.4PLC应用实例13自动调节13.1调节系统的基本要求及调节质量指标(重点)13.2调节对象的动态特性（回顾）13.3调节器的调节规律及调节器的选用(重点)13.4生产过程的控制与调节

四、实验内容及要求1、S7-200型PLC控制台硬件及软件开发系统（2学时）2、S7-200型PLC软件编程（2学时）3、焊缝自动跟踪控制系统综合实验（2学时）4、晶闸管直流电机调速控制系统（2学时）5、液压传动控制系统综合实验（2学时）五、教学环节学时分配序号教学内容学时学时分配课外上机学时课外实验学时

备注

讲授实验上机1自动控制系统概论752

2控制系统数学基础55

3控制系统时域分析44

4液压传动概述22

5油泵44

6油缸22

7液压阀44

8液压基本回路862

9自动程序控制14122

10自动控制中信号的检测与反馈22

11计算机控制系统422

12可编程控制器PLC422

13自动调节44

合计645410

六、选用教材及参考教材1.选用教材：[1]材料成型控制工程，姜立贵，常云龙，徐玉桥，沈阳工业大学校内教材，2002.2.参考教材：[1]液压元件与系统.李壮云，机械工业出版社，2005.[2]铸造自动化，任天庆，机械工业出版社，1989.[3]自动控制原理，余成波.机械工业出版社，2006.[4]可编程序控制器及常用控制电器，何友华，冶金工业出版社，2003.七、说明1．修订大纲的指导思想《材料成形控制工程》课程主要是对材料成形及控制工程三个专业方向(铸造、锻压和焊接)最具通用性和共性的自动控制系统基础知识、液压传动和气压传动控制系统、自动程序控制系统、计算控制系统及自动控制中信号的检测、反馈、自动调节等诸多内容进行阐述。使学生系统地学习材料成形及控制工程领域中常用的自动控制理论和技术，初步具备分析本学科领域中加工自动化设备控制系统工作原理和选用设备的能力。此门课程既要着重介绍自动控制的基本理论及几类典型控制系统，又适当介绍材料成形及控制工程领域中的新控制技术、新工艺和新控制设备，突出计算机控制技术在材料成形领域设备中的应用。2．本课程与其它课程的联系1)学生在学习本课程之前除学习《高等数学》、《大学物理》等基础课程外，还必须先行学习《电工技术基础》、《电子技术基础》、《材料工程导论》、《材料科学基础》、《工程制图》、《机械设计》、《机械原理》、《专业认识实习》等课程。2)学生学完本课程，为《材料成形设备》、《材料成形工艺》、《专业生产实习》等后续课程的学习打下坚实基础。3．教学方式与教学方法的具体改革措施。1）由于本课程内容多，知识面涉及较宽，而课程学时有限，尤其是第二篇液压与气压传动部分，含有大量机械图，工作原理图，所以必须适时采用CAI多媒体教学。这一方面可以提高学生的学习兴趣，另一方面可以大大提高教学效果。2）讲课内容多联系材料成形工程实际，使学生将抽象的理论学习与专业实际具体生产过程紧密结合起来。3）与前续课程有关的内容（如电工、电子技术基础等），以学生自学为主，略加回顾。培养学生独立思考和自学能力。4．在本课程的全部教学过程中，对学生综合素质和能力（含自学能力、创新能力、实践能力、表达能力等）培养从几个方面入手，采取哪些措施。1)由于本门课程与前续课程紧密相关，如《电工技术基础》、《机械原理》、《工程制图》等，讲授时