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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《智能控制器高级运用》教学大纲

作者:智能制造学院发布日期:2023-04-07 16:42:00浏览次数:22732

《智能控制器高级运用》教学大纲

一、课程基本信息

课程类别	“专业+”拓展课程		课程性质	理论	课程属性	选修
课程名称	智能控制器高级运用			课程英文名称	Advanced Application of Intelligent Controller
课程编码	F10ZX73C			适用专业	机械电子工程
考核方式	考查			先修课程	制造执行系统基础
总学时	32	学分		2	理论学时		20
实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时				实验学时：12
开课单位				智能制造学院

二、课程简介

《智能控制器高级运用》是机械电子工程专业的一门“专业+”拓展课程，教授的内容面向自动化设备、生产线制造、数控装备制造、各类机电一体化装备等制造类企业的设计、安装调试、二次开发、操作编程、技术支持以及营销与服务等岗位，包含上述岗位所涉及的工作领域所需的职业技能要求。综合运用了机械、电气、传感、通信、计算机等有关技术，最终实现自动化装置的定位精度、响应速度、力矩/力等的控制。

主要包括伺服驱动器的三环调试、运动控制应用编程、界面设计等技能。学会调用智能控制器的函数库，完成各种运动模式的编程。

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：

主要包括12个部分的内容。学习关于伺服驱动器的三环调试、运动控制应用编程、界面设计等，最终掌握自动化装备的复杂调试、系统维护及应用、可视化界面设计等技能。重点是学会调用智能控制器的函数库，完成各种运动模式的编程

3-1：能够运用数学、自然科学、工程基础和机械电子工程专业知识解决复杂的机电一体化控制工程问题。

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：

IO输入输出的控制，工业控制系统中，常见的模拟量输入AI、模拟量输出AO、数字量输入DI、数字量输出DO等的控制编程。手轮控制的电子齿轮运动，从动轴跟随主动轴实现一定比例的跟随运动以及机床、机器人的回零位

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。

6-2：掌握机电工程技术创新的基本原理和方法，在应用环节中体现创新意识，能够从事计算机控制系统与工业控制系统的软硬件研发工作。

6.应用研究能力

目标3：

单轴变速运动，控制电机在不同的时间和位置段内有不同的规划速度。插补运动（直线插补、圆弧插补），连续轨迹控制，应用于机器人、机床等自动化设备。运动控制的基础技术，通过应用软件及内部算法实现。

7-1：掌握专业相关现代工程工具和信息技术工具，能理解其特点及局限性，并对复杂机电工程问题进行分析。

7-2：开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具等，对复杂机电工程问题进行预测与模拟。

7.掌握现代工具

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
伺服电机调试、选型及人机交互界面设计	4	重点：伺服电机基本调试方法，根据资料正确选型，人机界面的简单设计。难点：如何根据需求，通过查阅资料选择参数。思政元素：伺服电机的基本知识，在智能制造系统里的基础应用，运动控制的核心作用，伺服控制关键技术对我国发展影响。教学方法与策略：课堂讲解、启发问答、讨论。在线下教学过程中采用电子教案、经典案例。	课前：预习伺服电机概念课堂：学会伺服电机调试方法并做好笔记课后：复习知识点	目标1 目标2
供料系统、流水线及丝杆模组运动	4	重点：供料系统、流水线及丝杆模组运动的调试方法，思路、工作过程及工作原理等。难点：总体的流程及各调试环节的理解。思政元素：各模块的基本知识，各模块在智能制造多种行业里不同场景组合应用，国家重点关注的技术环节。教学方法与策略：结合多媒体教学、辅助以适当的传统板书，增强课堂教学吸引力，提升课堂教学效果。	课前：预习丝杆模组运动原理课堂：掌握工作过程和工作原理课后：思考调试环节关键点	目标1 目标2
设备回零程序、变速运动及跟踪	4	重点：设备回零程序、变速运动及跟踪模块基本组成，以及各运动的调试方法，思路、工作过程及工作原理等。难点：各运动工作原理、程序流程等。思政元素：只有对中国道路有充分信心，对中国制造业转型发展有准确把握，才能将中国智慧转化为鼓舞自己立足行业主力进步的不竭努力。教学方法与策略：课堂讲解、启发问答、讨论。辅助以适当的传统板书，增强课堂教学吸引力，提升课堂教学效果。	课前：预习零点在系统中作用课堂：做好笔记、掌握变速运动的方法课后：复习知识点	目标2 目标3
激光打标及精确定位	4	重点：激光打标与精确定位，计算定位精度与重复定位精度，以及各模块的调试方法，思路、工作过程及工作原理等。难点：激光打标的原理，定位精度的计算方法。思政元素：坚持“工程型、创新性、国际化” 人才培养定位，作为教育部“卓越工程师教育培养计划”高校人才。教学方法与策略：在线下教学过程中采用电子教案、经典案例，结合多媒体教学、辅助以适当的传统板书。	课前：预习激光打标和精确定位概念课堂：掌握精确定位如何控制课后：整理计算文档	目标2 目标3
平面运动优化及综合实训	4	重点：XY运动模块组成，误差补偿与前瞻预处理，综合实训平台各模块的切换与调试等。难点：误差补偿及切换功能遇到问题的处理。思政元素：使大学生了解和掌握中国选择以工业化为基础的现代化内涵以及中国特色社会主义现代化发展道路的历史必然性。教学方法与策略：课堂讲解、启发问答、讨论。在线下教学过程中采用电子教案、经典案例，结合多媒体教学、辅助以适当的传统板书，增强课堂教学吸引力，提升课堂教学效果。	课前：预习平面运动插补的原理课堂：学会软件指令实现课后：复习课程知识点准备答辩	目标2 目标3

（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
实验一	伺服电机调试、选型及人机交互界面设计	2	重点：伺服电机基本调试方法，根据实验指导书提供思路，人机界面实操。难点：伺服参数设置方法及正确性，人机交互设计各环节准确性。思政元素：充分领略智能制造所蕴含的丰富的中国智慧，立志投身于先进制造业学习。	验证	实验4人一组，完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标1 目标2
实验二	供料系统、流水线及丝杆模组运动	2	重点：供料系统、流水线及丝杆模组运动的调试方法，实验步骤及操作流程等。难点：调试环节的顺序及问题处理。思政元素：将个人的成才梦有机融入实现中华民族伟大复兴的中国梦的思想认识。	验证	实验4人一组，完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标1 目标2
实验三	集设备回零程序、变速运动及跟踪	2	重点：设备回零程序、变速运动及跟踪模块调试，根据实验指导书合理操作设备。难点：各运动调试过程中根据提示查阅并排除故障等。思政元素：理解该运动控制技术在自动化等多种行业里关键性，该技术对我国发展影响。	验证	实验4人一组，完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标1 目标2
实验四	综激光打标与定位精度实验	2	重点：笛卡尔坐标计算与直线圆弧插补实验效果。难点：坐标计算的数学思路，以及插补的工作原理。思政元素：在机器人及智能制造领域知识点的重要性，在不断发展的社会需求背景下，指标提升与行业水平的重要关系。	验证	实验4人一组，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
实验五	综运动平台优化及综合实训	4	重点：平面运动优化以及综合实训平台的整体调试。难点：故障处理方法，运动平台如何优化。思政元素：中国在信息技术行业取得了很大的进步，从追赶者变为领先者。	验证	实验4人一组，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、实验成绩、期末成绩3个部分组成。

1. 平时成绩（占总成绩的30%）：采用百分制。平时成绩分作业（占10%）、实验报告（占10%）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.实验；3.考勤

优秀

（90～100分）

1．作业书写工整、书面整洁；90％以上的习题解答正确。

2．实验报告数据记录全面，90%以上的数据准确，实验内容和步骤详细，结论正确无误。

3．考勤无迟到、缺勤。

良好

（80～89分）

1．作业书写工整、书面整洁；80％以上的习题解答正确。

2．实验报告数据记录全面，80%以上的数据准确，实验内容和步骤较详细，结论较正确。

3．迟到、缺勤占考勤记录的10%。

中等

（70～79分）

1．作业书写工整、书面整洁；70％以上的习题解答正确。

2．实验报告数据记录较全面，70%以上的数据准确，实验内容和步骤较详细，结论较正确。

3．迟到、缺勤占考勤记录的20%。

及格

（60～69分）

1. 作业书写较工整、书面较整洁；60％以上的习题解答正确。

2. 有实验报告的数据记录，60%以上的数据准确，有一定实验内容和步骤，能给出实验结论。

3. 迟到、缺勤占考勤记录的30%。

不及格

（60以下）

1．字迹模糊、卷面书写零乱；超过40％的习题解答不正确。

2．实验报告所记录数据超过40%不准确，缺少实验内容和步骤等。

3．迟到、缺勤占考勤记录的40%以上。

2.期末考查（占总成绩的70%）采用百分制。期末考查采取大作业方式，考核内容和分值分配情况请见下表：

考核模块	考核内容	支撑目标	分值
伺服电机调试、选型及人机交互设计	伺服电机基本功能，如何根据需求选型，人机交互界面设计原则等。	目标1目标2	20
供料系统、流水线及丝杆模组运动	供料系统、流水线在行业领域的应用，丝杆模组相关器件安装与工作原理等。	目标1目标2	15
设备回零程序、变速运动及跟踪	理解设备回零的意义，熟悉设备回零的方法和过程，变速运动和跟踪结合项目的应用。	目标1 目标2	15
激光打标及精确定位	笛卡尔坐标、插补运动的实际应用，工艺流程与程序流程之间的关系。	目标2目标3	25
平面运动优化及综合实训	误差产生的机理以及误差补偿的方法，前瞻预处理的概念，实训过程中人机交互界面的设计。	目标2目标3	25

六、教学安排及要求

序号	教学安排事项	要求
1	授课教师	职称：副教授，学历（位）：硕士研究生以上其他：具有硕士研究生及以上学历的高级工程师或讲师。
2	课程时间	周次：8 节次：4
3	授课地点	√教室 √实验室 □室外场地 □其他：
4	学生辅导	线上方式及时间安排：经与学生沟通另行安排线下地点及时间安排：经与学生沟通另行安排

七、选用教材

[1] 廖强华盛倩. 运动控制系统开发与应用（中级）.北京：机械工业出版社,2021年

12月。

[2] 周军盛倩. 运动控制系统开发与应用（初级）.北京：机械工业出版社，2021年5

月。

八、参考资料

[1] 熊田忠. 运动控制技术与应用[M]. 北京：中国轻工业出版社，2018年.

[2] 哈肯基洛卡. 工业运动控制：电动机选择、驱动器和控制器应用[M]. 尹泉，王庆

义，等译. 北京：机械工业出版社，2018.

执笔人：张攀峰

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