《运动控制装置课程设计》教学大纲

《运动控制装置课程设计》教学大纲Course Designof MotionControl课程代课程英文名A0806Y16Techniques码学分2总学时2周理论学时0实验/实践学时2周《电子技术》、《微机原理》、《智课程类别集中实践环节课程性质选修先修课程能控制终端技术》、《运动控制系统》适用专业理工科专业（非计算机专业）开课学院机电工程学院

一、课程的地位与任务作为自动化1业本科生必修的一门集中实践课程，本课程设计是在理论课程完成以后，分组独立利用相关器件实现具有位置、速度、转矩（力）控制和检测相关功能，为后续毕业设计和毕业后控制工程应用实践中的运动控制系统设计打下基础通过本课程的学习，使学生初步具有应用单片机、DSP或者ARM等嵌入式处理器或其他控制器进行运动控制装置设计和控制的能力掌握嵌入式处理器的硬件接口技术（键盘、LED/LCD、串并行微型打印机、通讯接口等）和数据处理技术（A/D、D/A）、掌握常用传感器选型（位置.、速度、力传感器等），掌握按照指定功能和精度要求，进行器件选型、电路整体设计和软件编程，做出实际系统，实现被控量检测和控制输出掌握运动控制装置分析，器件比较选型，原理图绘制及电路仿真设计、运动控制系统建模仿真，元器件购置，电路板焊接，软件编程调试，运动控制装置故障排除等通过本课程实践，掌握运动控制装置总体设计流程和软硬件设计调试方法，包括有刷直流电机、步进电机、无刷直流电机、交流伺服电机、舵机等电动或其他液压、气动的运动控制系统培养学生自主分析、设计具有位置、速度或力的测控系统的能力，进一步培养学生在运动控制装置设计领域具备解决复杂工程问题的能力

二、课程目标

1.能够基于嵌入式处理器或工控机、PLC等及相关常用外围器件，根据运动控制设计任务所面临的多种制约条件给出运动控制装置设计方案，能够进行相关器件比较和选型.

2.能够通过互联网平台获取运动控制装置软硬件技术资料和硬件、软件开发的知识和实践经验

3.能够小组成员分工合作，利用软件进行运动控制装置的电路原理图绘制和PCB板绘制，具有运动控制装置电路原理图绘制及仿真的能力，完成器件的排布，布线,焊接，熟练掌握程序编制，调试，故障分析排出，具有实际系统搭建和调试能力；或者能够根据运动控制装置实物进行控制系统建模和仿真及调试，对数据结果进行科学的评价

4.能够撰写课程设计开题报告、总结报告等，掌握技术书面报告撰写要领，具有自主学习的能力表1课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求3-2毕业要求3-4毕业要求4-3毕业要求5-1毕业要求9-3毕业要求10-2课程目标1L M课程目标2课程目标3M M课程目标4M

三、设计选题及任务要求序号参考选题任务与要求

1.建立有刷直流电机的速度环和电流环闭环控制系统模型，并进行仿真分析

2.采用EDA软件，绘制有刷直流电机双闭环控制器的电路1直流电机双闭环控制系统设计和实现原理图和PCB图

3.制作有刷直流电机双闭环控制器，完成软硬件调试

1.设计国旗升降控制系统的系统方案基于加减速规划控制的国旗升降控制系

2.采用EDA软件，绘制所设计线路的原理图和PCB图2统

3.制作国旗升降控制系统，完成软硬件调试

1.设计国旗升降控制系统的系统方案

2.采用EDA软件，绘制所设计线路的原理图和PCB图3步进电机调速控制系统设计

3.制作国旗升降控制系统，完成软硬件调试

1.设计日月湖水温检测小船控制系统的系统方案

2.采用EDA软件，绘制所设计线路的原理图和PCB图4日月湖水温检测小船控制系统研究

3.制作日月湖水温检测小船控制系统，完成软硬件调试

1.设计传送带控制系统的系统方案

2.采用EDA软件，绘制所设计线路的原理图和PCB图5基于单片机的传送带控制系统设计

3.制作传送带控制系统，完成软硬件调试6直线滑台直流电机的加减速

1.建立有刷直流电机驱动的直线滑台闭环控制系统模型，并进行仿真分析闭环控制

2.采用EDA软件，绘制有刷直流电机驱动的直线滑台闭环控制系统的电路原理图

3.采购实物构建有刷直流电机驱动的直线滑台闭环控制系统，完成软硬件调试

1.建立两个有刷直流电机的速度同步控制系统模型，并进行仿真分析

2.采用EDA软件，绘制有刷直流电机双闭环控制器的电路7基于单片机的双直流电机同步控制原理图和PCB图

3.制作双直流电机同步控制器，完成软硬件调试L设计基于舵机驱动的六轴机械臂实验装置控制系统的系统方案六轴机械臂实验装置控制系统设计与实

2.采用EDA软件，绘制所设计线路的原理图和PCB图8现

3.制作六轴机械臂实验装置控制系统，完成软硬件调试

1.设计给出电动自行车的直流无刷电机控制系统的系统方案电动自行车的直流无刷电机控制系统设

2.采用EDA软件，绘制所设计线路的原理图和PCB图9计

3.制作电动自行车的直流无刷电机控制系统，完成软硬件调试

1.设计某个运动控制装置的系统方案

2.采用EDA软件，绘制所设计装置的原理图和PCB图，并10其他（学生自主创新）购买器件完成实际制作调试或进行仿真

3.撰写开题报告、总结报告注学生可任选其中一个题目进行设计

四、课程设计的主要进程与时间安排主要进程教学内容时间分配号设计任务下发设计任务讲解1天方案设计（和仿真分析）资料查找、方案设计报告撰写3天绘制原理图、印刷板图熟悉EDA软件，绘制原理图、印刷板图5天验收图纸验收、总结报告、现场答辩1天注进程安排的最少时间为

0.5天

五、教学安排与教学方法该课程设计共2周时间第一周采用教师指导帮助和学生自行设计相结合的方式，使学生能够进一步掌握EDA软件设计电路的原理和开发环境，并完成课程设计选题，课题方案设计、电路设计和PCB设计第二周学生完成元器件购买和制作调试，解决学生实物软硬件调试中出现的问题，使学生掌握运动控制装置开发流程和技能，能够通过互联网搜索查询技术资料和他人实践经验，能够小组讨论自行解决实际问题

六、课程考核与成绩评定-考核方式与评价考核类别考查考核形式开题报告、实物验收、现场答辩和总结报告撰写四部分组成开题报告20%主要考核开题报告的撰写质量和规范程度0实物验收30%主要考核最后上交作品的完成程度，以及原理图、印刷板板设计成果的质量和/或仿真程序设计完成质量成绩评定现场答辩30%主要考核小组答辩时各组内成员对课程设计课题技术问题回答情况和组内分工情况总结报告20%主要考核课程设计总结报告的撰写质量、规范程度以及组内成员的贡献比例成绩登记方式百分制-课程目标考核环节和达成标准教学环节考核环节合格标准课程目标开题报告A实物验收B课程目标1实践和报告总结报告D

0.6目标达程度二

020.7xA/Ao+

0.3/

0.7xB/B°+

0.2/

0.7xD/D0开题报告A实物验收B现场答辩C课程目标2实践

0.6总结报告D目标达程度=2/1xA/Ao+

0.3/1xB/Bo+

0.3/1xC/Co+

0.2/1xD/Do开题报告A课程目标3实践和报告

0.6实物验收B总结报告D目标达程度二

020.7xA/Ao+

0.3/

0.7xB/B+

0.2/

0.7xD/D00开题报告A总结报告D课程目标4报告

0.6目标达程度=

0.2/

0.4xA/A+

0.2/

0.4xD/D00

七、推荐教材与主要参考书

1、推荐教材:Equation SectionNext杨耕，罗应立编著，电机与运动控制系统第2版，清华大学出版社，2014年

2、主要参考书王斌锐等编著，运动建模与控制系统设计，清华大学出版社，2014年10月李全利主编，PLC运动控制技术应用设计与实践，机械工业出版社，2011年。