2021版（第5至第8学期）-东莞城市学院智能制造学院

教学大纲

2021版（第5至第8学期）

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《机电传动与控制》教学大纲

作者:智能制造学院发布日期:2023-04-07 16:29:59浏览次数:228

《机电传动与控制》教学大纲

一、课程基本信息

课程类别	专业必修课程		课程性质	理论	课程属性	必修
课程名称	机电传动与控制			课程英文名称	Electromechanical Transmission and Control
课程编码	F05ZB05E			适用专业	机械电子工程
考核方式	考试			先修课程	高等数学1、高等数学2、自动控制原理、电路分析
总学时	48	学分		3	理论学时		42
实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时				实验学时：6
开课单位				智能制造学院

二、课程简介

《机电传与动控制》课程是机械电子工程专业的一门专业核心课，是全面落实机械电子工程人才培养目标的重要课程之一。该课程主要讲授了机电传动控制的动力学基础、直流电机的原理和特性、交流电机的原理和特性、控制电机的原理和特性、常用低压电器、电动机的控制电路设计、PLC控制技术等机电控制知识及应用。该课程理论丰富且实践要求强，学生必须经过模块化学习和实践才能达成学以致用的效果。通过该课程的学习，使学生掌握机电传动理论、电动机控制、电路设计和应用等综合知识；使学生具备机电系统电气设计、控制、故障排除和维护等能力，为其毕业后能运用所学知识进行生产或从事相关的科研工作打下坚实基础；培养学生成为具有创新精神和实践能力的“机电复合型”人才。

三、课程教学目标

课程教学目标		支撑人才培养规格指标点	支撑人才培养规格
知识目标	目标1：通过本课程的学习，培养学生掌握机电传动系统的组成要素、机电传动发展的历程；直流电动机的结构和工作原理，机械特性，启动、调速和制动的原理；三相异步电动机的结构、旋转磁场、工作原理、机械特性，调速和制动特性；以继电器、接触器为主的各种低压电器工作原理、电路绘制的原则、基本电路的组成环节；步进电动机的结构、工作原理、通电方式、细分原理和驱动控制等基本知识和理论。	3-2：掌握机电传动、控制类基础和专业知识，能够对机电一体化系统的运行与控制进行分析、性能评价。	3．工程知识
能力目标	目标2：通过该课程的学习，使学生能对各种电动机（以直流电动机、三相异步电动机和步进电动机为主）的启动、调速、正反转控制以及制动等寻找相应的方法；对机械工程系统出现的问题进行判断，并针对问题提出解决方案；目标3：通过该课程，培养学生具备对机电系统进行集成设计、调试、控制、故障诊断、维护和评价等综合能力，并把相关的知识应用于机械工程生产中来，针对生产的要求，开发相应的智能设备以及系统的集成控制。	4-1：能够应用数学、自然科学和工程学的基本原理，对机电一体化控制系统复杂问题进行识别、分析和推理。 6-1：能够利用机电工程的专业知识、基本原理和工程方法，掌握一定的机电一体化检测和智能化技术应用研究和开发能力。	4．问题分析 6．应用研究能力
素质目标	目标4：通过课程项目化的实践学习，培养学生具备现代制造业工程技术人才的基本工程素养，使其具备严谨的科学态度、扎实的工程理论和方法，敢于创新、乐于合作、负责任、有担当和注重终生学习等精神品质。	11-1：了解专业技术不断发展的趋势，并理解作为一名工程技术人员开展终身学习的重要性。	11.自主学习和终身学习

四、课程主要教学内容、学时安排及教学策略

（一）理论教学

教学模块

学时

主要教学内容与策略

学习任务安排

支撑课程目标

机电传动控制系统的组成和发展

重点：机电传动系统的组成、任务和机电传动技术的发展历程。

难点：机电传动技术的发展历程。

思政元素：在讲解机电传动技术发展章节时，引入了：自古至今机械工程领域的伟大成就，以及纪录片“大国重器”中机械装备和“十三五科技创新成果”中的机械装备，让学生进行认知性、启发性学习。目的是激发学生宗尚科学发明，鼓励其追求工匠精神，增强其民族自豪感、专业荣誉感，引导其对国家制造业政策的理解，强化其社会主义核心价值观。

教学方法与策略：可以采用线下教学为主，线上为辅的混合方式进行教学（值得强调的是：线上部分为学生自学为主，目标是拓展学生知识面，激发学习热情，不占课程教学学时）；线上部分可以让学生观看课程前置学习视频，了解什么是机电技术、机电系统组成要素等概念性知识以及大概了解机电传动控制技术的发展概况；线下部分可以通过案例讲解机电传动系统具体的组成，机电发展历程的三个阶段典型成就的拓展分析以及课程思政的讲解和宣传。

课前：通过课程前置学习视频了解什么是机电技术、机电系统组成要素等概念性知识以及大概了解机电传动控制技术的发展概况。

课堂：通过案例分析机电系统的组成；机电传动技术发展三大历程的典型成就以及课程思政的拓展学习

课后：要求学生通过网络技术查找资料列举生活中一个机电系统，试试分析它的工作原理，同时阅读老师提供的思政拓展资源。

目标1

目标4

机电传动系统的动力学基础

重点：动力学方程的分析；负载特性分析和系统稳定运行的条件。

难点：系统稳定性分析。

教学方法与策略：建议采用线下授课为主，线上自学为辅的教学方式，且线上自学不占用课程教学学时。线上：提供教学视频让学生自学有关机电传动系统动力学涉及的基本概念、负载类型和系统稳定运行的基本概念。线下：通过案例列举动力学分析过程，主要的负载特性分析以及系统稳定分析过程。

思政元素：通过“机电系统的稳定”引入了“社会系统稳定”的话题，就目前国内的新冠疫情防控系统为主要学习内容，以疫情防控特别节目《人世间》中的“红区”和医护人员、人们子弟兵和公安民警以及普通公民联合努力抗疫的案例为主要的学习题材，目标是：告诉学生在科学探索的同时，要保持一颗“敬畏大自然，遵从客观世界”之心。同时培养学生要以“民族利益为大，个人利益为小为零”的大度情怀，对国家乃至世界遭受疫情肆虐的民族和个人应给予悲悯和关怀，对国家防疫政策的理解、支持和如何践行大学生在疫情期间的责任和担当。

课前：通过老师提供的前置学习视频，完成线上学习内容，观察课程思政视频和材料；

课堂：通过案例列举动力学分析过程，主要的负载特性分析以及系统稳定分析过程

课后：完成习题，观看课程拓展资料，参与学习平台讨论。

目标1

目标2

目标4

直流电动机的工作原理及机械特性

重点：直流电动机的工作原理和人为机械特性。

难点：三种人为机械特性。

教学方法与策略：建议采用线下授课为主，线上自学为辅的教学方式，且线上自学不占用课程教学学时。线上：提供教学视频让学直流电动机的结构和工作原理、机械特性的基本概念；启动、调速和制动的基本概念和原理；线下部分：通过结合直流电动机的电路，推导电动机的人为机械特性和应用。

思政元素：通过“直流电动机的磁场分析”，引入了人类伟大的发明—“电磁感应定理”，重温电磁感应定理以及列举中国科学家拓展麦克斯韦成果的成功应用。同时以“电动机”为切入点，拓展高铁中的电动机、新能源车的电动机的结构和工作原理。课程思政的目标是引导学生要宗尚学科技术研究，教导其如何站在巨人的肩膀上去认知客观世界，如何对前人的成果进行传承和科学拓展，同时培养其科技报国的家国情怀。

课前：让学生完成线上视频学习，主要是了解直流电动机的结构、工作原理和机械特性等基本概念；

课堂：线下教学部分，重点结合直流电动机的电路，分析人为机械特性.

课后：温习课堂教学中的重点部分，以及观看课程思政课程的拓展资源。

目标1

目标2

目标3

直流电动机的启动、调速和制动特性

重点：直流电动机的启动、调速和制动特性。

难点：调速和制动特性。

思政元素：以直流电动机控制中出现的“飞车”、“过载”和“堵转”问题，老师补充和学生通过调研此类问题在工程领域中引发的事故。目的是培养学生要遵守职业规范，要养成有责任有担当的职业道德和秉承弘扬工匠精神。

教学方法与策略：建议采用线下授课为主，线上自学为辅的教学方式，且线上自学不占用课程教学学时。线上：提供教学视频让学直流电动机启动、调速和制动的基本概念和原理；线下部分：结合人为机械特性进行启动、调速和制动特性的分析和工程应用。

课前：让学生完成线上视频学习，主要是了解启动、调速和制动的基本概念；

课堂：线下教学部分，重点分析启动、调速和制动的方法和应用。

课后：通过作业或习题巩固课堂教学中的重点部分，以及观看课程的拓展资源

目标1

目标2

目标3

目标4

交流电动机的结构工作原理和机械特性

重点：三相异步电动机的结构、旋转磁场；额定参数；固有机械特性和人为机械特性。

难点：三相异步电动机的旋转磁场；人为机械特性。

教学方法与策略：建议采用线下教学为主，线上为辅的混合方式进行教学（值得强调的是：线上部分为学生自学为主，目标是拓展学生知识面，激发学习热情，不占课程教学学时）；线上部分提供学生学习三相异步电动机的结构、工作原理的视频，重点学习电动机的工作过程和一些简单的概念性知识；线下部分，重点讲解三相异步电动机的旋转磁场、定子绕组的接法、固有机械特性和人为机械特性。

课前：让学生阅读本章内容的“导学部分”，并完成线上学习的视频和课前小测题。

课堂：重点对三相异步电动机电动机的磁场、工作原理、定子接法和机械特性进行深入讲解和拓展性启发学习

课后：完成章节对应的作业

目标1

目标2

目标3

交流电动机的启动、调速和制动

重点：三相异步电动机的启动特性；调速特性；制动特性。

难点：三相异步电动机的调速和制动特性。

思政元素：以三相异步电动机启动过程中的“速度变化”为切入话题，引入“中国速度”在中国制造业崛起中的典型案例。如“中国高铁”的重大突破、中国 “超级工程-----港珠澳大桥”的建造等为主要案例。课程思政的目的是启发学生进取创新，教导其“弯道超车”要“速度”，奋起创新要及时，“懒惰怠慢”是梦想磨灭的罪魁祸首等道理。

教学方法与策略：建议采用线下教学为主，线上为辅的混合方式进行教学（值得强调的是：线上部分为学生自学为主，目标是拓展学生知识面，激发学习热情，不占课程教学学时）线下讲授方式授课。 线上：提供启动、调速和制动等概念性学习资料，供学生自主学习；线下：重点结合三相异步电动机的人为机械特性，分析电动机的启动、调速和制动时的特点、方法以及应用。

课前：让学生完成线上学习部分内容和课程思政拓展资料的学习

课堂：重点讲解三相异步电动机的启动、调速和制动的方法。通过案例分析让学生理解三相异步电动机在实际工程中的控制和应用。

课后：通过习题或作业巩固启动，调速和制动的知识点，同时参与学习平台中的话题讨论。

目标1

目标2

目标3

目标4

继电器接触器控制1

重点：各种自动和非自动低压电器的结构、工作原理和应用场合分析。

难点：各种低压电器的应用分析。

思政元素：以“电气控制电路”为切入话题，引入电影《我和我的祖国》升旗篇的升旗感人环节：如何通过电动机、低压电气及电路，实现自动升旗且让升旗速度与国歌演奏速度和保持一致。该课程思政的目标是：教导学生作为普通公民也要与祖国同呼吸共命运，在关键时刻要争分夺秒、不惜牺牲个人利益的责任感和使命感，要展现作为新时代大学生应当具有的“小人物大时代”的素养情怀。

教学方法与策略：建议采用线下授课为主，线上自学为辅的教学方式，且线上自学不占用课程教学学时。线上：主要提供有关各种低压电器的结构和工作原理的学习视频，让学生进行自主学习；线下部分重点讲解各种低压电器在控制电路中的应用，在行业中的规范标准等。

课前：网上老师提供的线上学习资源和课程思政学习材料。

课堂：重点讲解如：接触器、继电器、形成开关等低压元件在电动机控制电路中的应用以及行业的标准规范。

课后：通过网络查找资料了解各种低压电器在实际生活和工业中的应用。

目标1

目标2

目标3

目标4

继电器接触器控制1

重点：继电器接触器控制电路的安全保护；电路绘制规范；启动电路；正反转控制电路和制动控制电路；。

难点：各种控制电路在实际工程中的应用. 思政元素：以实现同一控制目标而可以采样不同的控制电路为话题，引入了“改革创新”的重要性。通过引导学生观看纪录片《中国创新》的“制造”篇，让学生体会自主创新在打破西方技术垄断的重要性，重点观看：三一重集团工研发的大吨位自卸车和沈阳机床公司研发的中国第一台五轴数控加工中心。

教学方法与策略：教学方法与策略：建议采用线下授课为主，线上自学为辅的教学方式，且线上自学不占用课程教学学时。线上：提供学习视频让学生自学电路的组成，绘制规范和基本控制电路的工作原理；线下：主要采用讲授法和案例教学法讲述以三相异步电动机为主的各种控制电路的原理和实际工程的应用以及电路设计的规范。

课前：让学生完成线上的课前资源学习；

课堂：讲述以三相异步电动机为主的各种控制电路的原理和实际工程的应用以及电路设计的规范。

课后：完成相应的习题和作业。

目标1

目标2

目标3

控制电动机工作原理及控制

重点：步进电动机的通电方式；环形分配原理；细分原理和技术；步进电动机控制及应用。

难点：步进电动机环形分配原理和细分原理。

课程思政：介绍控制电动机中的直线电机，以直线电动机的结构和常规电动机的结构方式的截然不同，引入了“人类科学技术快速发展”话题，引导学生关注当下的科学技术的研究热点问题，重点推荐学生了解“人工智能”和“无人驾驶技术”。启示学生对科学技术要永保一颗好奇之心，对未来要保持乐观态度，相信未来技术可以很好服务人类生活，但是也得运用辩证唯物主义的思想，去看待一些新事物和分析新现象。

教学方法与策略：建议采用线下授课为主，线上自学为辅的教学方式，且线上自学不占用课程教学学时。线上：提供有关控制电动机的结构和工作原理学习视频以及课程思政拓展学习视频，让学生自主学习。线下：重点讲解步进电动机的通电方式，环形分配原理、细分原理和控制方法以及应用。

课前：阅读本章节的导学部分，完成相应的线上资源学习；

课堂：重点点讲解步进电动机的通电方式，环形分配原理、细分原理和控制方法以及应用；

课后：完成相应的作业和习题，同时完成线上拓展资源的学习。

目标1

目标2

目标3

目标4

（二）实践教学

实践类型	项目名称	学时	主要教学内容	项目类型	项目要求	支撑课程目标
实验	直流电动机实验	2	重点：直流电动机电路接线、启动和调速。难点：电动机启动和调速时电流测量。思政元素：要求学生处理实验数据必须坚持实事求实、秉承严谨的科学态度。	验证	实验3-5人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3 目标4
实验	三相异步电动机正反转控制实验	2	重点：三相异步电动机的电路接线、电路的安全保护设计以及操作规范；难点：电动机电路的接线。思政元素：要求学生尝试用不同方法实现不同的正反转控制，培养其敢于开拓创新的精神。	验证	实验3-5人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3 目标4
实验	步进电动机认知和控制实验	2	重点：步进电动机平台的认识和设置；实验数据的采集、记录和换算。难点：实验数据的记录和速度数据的换算。	验证	实验3-5人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
	备注：项目类型填写验证、综合、设计、训练等。

五、学生学习成效评估方式及标准

考核与评价是对课程教学目标中的知识目标、能力目标和素质目标等进行综合评价。在本课程中，学生的最终成绩是由平时成绩、课程实验、期末考试等三个部分组成。

1.平时成绩（占总成绩的35%）：采用百分制。平时成绩分：作业（占10%）、线上资源的学习（占15%）和考勤（占10%）三个部分。评分标准如下表：

等级

评分标准

1.作业；2.线上资源的学习；3.考勤

优秀

（90～100分）

1.作业每次都提交，字写工整，平均每次得分在90分及以上；

2.按时完成线上资源的学习，资源的学习率在90%以上；

3.整个学期无旷课记录，迟到次数少于2次。

良好

（80～89分）

1.作业每次都提交，字写工整，平均每次得分在80分左右；

2.按时完成线上资源的学习，资源的学习率在80%以上；

3.整个学期旷课次数少于2次，迟到次数少于3次。

中等

（70～79分）

1.作业每次都提交，字写工整，平均每次得分在75分左右；

2.按时完成线上资源的学习，资源的学习率在70%以上；

3.整个学期旷课次数少于3次，迟到次数少于4次。

及格

（60～69分）

1.作业每次都提交，字写工整，平均每次得分在65分左右；

2.按时完成线上资源的学习，资源的学习率在60%以上；

3.整个学期旷课次数少于4次，迟到次数少于5次。

不及格

（60以下）

1.作业每次都提交，字写潦草，抄袭较多，平均每次得分在60分及以下；

2.按时完成线上资源的学习，资源的学习率在50%及以下；

3.整个学期旷课次数大于5次，迟到次数大于8次。

2.期末考试（占总成绩的55%）：采用百分制。期末考试的考核内容、题型和分值分配情况请见下表：

考核模块	考核内容	主要题型	支撑目标	分值
机电传动控制系统的组成和发展	机电传动控制系统的组成；机电传动发展历程	填空题	目标1	3
机电传动系统的动力学基础	动力学基础；负载特性	选择题	目标2	6
机电传动系统的动力学基础	机电系统稳定运行的条件	简答题	目标2	6
直流电动机的工作原理及机械特性	直流电动机的工作原理和人为机械特性；	选择题	目标2	6
直流电动机的工作原理及机械特性	直流电动机结构	填空题	目标2	2
直流电动机的启动、调速和制动特性	直流电动机调速方法和制动方法	选择题	目标2	4
直流电动机的启动、调速和制动特性	直流电动机的启动方法	计算题	目标2 目标3	6
交流电动机的结构工作原理和机械特性	电动机结构和工作原理	填空题或简答题	目标2 目标3	4
交流电动机的结构工作原理和机械特性	电动机接法和额定参数；机械特性	综合分析题	目标2 目标3 目标4	6
交流电动机的启动、调速和制动	电动机的调速和制动	选择题	目标2	4
交流电动机的启动、调速和制动	电动机的启动、调速	计算题	目标2 目标3 目标4	6
继电器接触器控制1	各种低压电器的工作原理和电路符号	填空题或选择题	目标2	4
继电器接触器控制1	各种低压电器的工作原理和电路符号	简答题	目标2	8
继电器接触器控制2	电路的安全保护；启动和正反转控制；顺序控制	设计题	目标2 目标3 目标4	25
控制电动机工作原理及控制	电动机的结构和工作原理；通电方式；环形分配和细分技术	填空题或选择题	目标2	4
控制电动机工作原理及控制	电动机的结构和工作原理；通电方式；环形分配和细分技术	计算题	目标3 目标4	6

3.课程实验成绩（占总成绩的10%）：采用百分制，实验成绩由实验课考勤和实验报告成绩组成，评分标准如下表：

等级

评分标准

1.实验报告；2. 实验课考勤。

优秀

（90～100分）

1.实验报告每次都提交，字写工整，实验数据齐全并合理，电路图绘制漂亮，平均每次得分在90分及以上；

2.整个学期实验课没有旷课记录，迟到次数少于等于1次。

良好

（80～89分）

1.实验报告每次都提交，实验数据只有80%，电路图绘制工整，平均每次得分在80分左右；

2.整个学期实验课没有旷课记录，迟到次数少于等于2次。

中等

（70～79分）

1.实验报告每次都提交，实验数据只有70%，电路图绘制质量一般，平均每次得分在70分左右；

2.整个学期实验课没有旷课记录，迟到次数少于等于3次。

及格

（60～69分）

1.实验报告每次都提交，实验数据只有60%，电路图绘制质量一般，平均每次得分在65分左右；

2.整个学期实验课有1次旷课记录，迟到次数少于等于3次。

不及格

（60以下）

1.实验报告字写潦草，抄袭较多，数据少于50%，平均每次得分在60分以下；

2.整个学期实验课有2次旷课记录。

序号	教学安排事项	要求
1	授课教师	职称：讲师及以上学历（位）：硕士研究生及以上其他：具有硕士研究生及以上学历的工程师
2	课程时间	周次：12 节次：4
3	授课地点	R教室 R实验室 □室外场地 □其他：
4	学生辅导	线上方式及时间安排：通过企业微信群与学生沟通线下地点及时间安排： 8A406，每周一次

六、教学安排及要求

七、选用教材

[1] 冯清秀，邓星钟主编：机电传动与控制（第五版）[M].武汉：华中科技大学出

版社，2011年6月。

[2] 凌永成主编：机电传动控制[M]，北京：机械工业出版社，2017年8月。

八、参考资料

[1] 孙蓓，张志义主编：机电传动与控制[M]，北京：机械工业出版社，2015年6月。

[2] 王振臣，齐占庆.机床电气控制技术（第五版）[M]，北京：机械工业出版社，2013

年5月。

网络资料

[1] 学银在线：机电传动控制 (xueyinonline.com)；

[2] 中国大学慕课：机电传动控制_华中科技大学_中国大学MOOC(慕课)

执笔人：黎小巨

参与人：彭见辉、吴蕾

系（教研室）主任：张锦荣

学院（部）审核人：连元宏