《运动控制系统A》教学大纲

《运动控制系统》教学大纲A适用范围202X版本科人才培养方案课程代码05156021课程性质专业必修课学分3学分学时48学时（理论40学时，实验8学时）先修课程自动控制原理、电力电子技术、电机及拖动基础、传感器与检测技术、电气控制与PLC、计算机控制系统后续课程工业视觉系统、工业机器人技术、工业机器人典型应用等适用专业自动化开课单位电气工程与自动化学院一课程说明《运动控制系统A》是自动化专业的一门专业必修课本课程主要教授交直流调速系统的基本理论与系统分析和工程设计方法，为学习其他有关课程及以后从事技术工作打下必要的基础本课程是一门实践性很强的课程，强调培养运用所学知识解决生产实际中问题的能力，兼顾新技术、新工艺及其发展方向的介绍，培养“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的人才

二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标课程目标1:了解运动控制技术的发展、应用以及在本专业学科领域的地位和作用；掌握直流电机、交流电机各种控制系统的机械特性、数学模型及性能指标；掌握先进的运动控制理论和系统设计方法；掌握通用变频器的操作及控制课程目标2能够应用自动控制理论分析运动控制系统的稳态性能和动态性能；能够应用自动控制理论进行运动控制系统的调试及设计；具有团队协作和劳动能力，具有不断学习适应社会发展和行业竞争的能力课程目标3具有良好的职业道德和敬业精神；养成积极思考的习惯，具有独立通过网络获取学习信息的能力；具有大胆探索、勇于创新、积极交流、密切协作的精神，善于发现各类运动控制系统在自动化领域的应用；具有爱国主义精神、积极主动地把所学知识用在建设祖国的过程中；具有运动控制相关专业知识，能够运用工程设计思路、方法进行运动控制系统设计工作

三、课程目标与毕业要求《运动控制系统A》课程教学目标对自动化专业毕业要求的支撑见表lo表1课程教学目标与毕业要求关系支撑毕业要求指标点课程目标强度

1.工程知识课程目标1:了解运动控制技术的发展、应用以及在本专业学科

1.4能够将自然科学、工程基•领域的地位和作用；掌握直流础、专业知识和数学模型方法电机、交流电机各种控制系统的H应用于自动控制领域复杂工程机械特性、数学模型及性能指标；问题解决方案的比较与综合掌握先进的运动控制理论和系统设计方法；掌握通用变频器的操作及控制

2.问题分析课程目标2能够应用自动控制理论分析运动控制系统的稳态性能和动态性能；能够应用自动控

2.2能根据数学、自然科学和制理论进行运动控制系统的调试工程科学的基本原理分析自动及设计；具有团队协作和劳动能H控制领域复杂工程问题，获得力，具有不断学习适应社会发展多种解决方案和行业竞争的能力

3.设计/开发解决方课程目标2能够应用自动控制案理论分析运动控制系统的稳态性能和动态性能；能够应用自动控制理论进行运动控制系统的调试及设计；具有团队协作和劳动能力，具有不断学习适应社会发展和行业竞争的能力课程目标3具有良好的职业道德和敬业精神；养成积极思考的

3.2能够根据要求，设计开发实习惯，具有独立通过网络获取学现特定功能的自动控制系统、习信息的能力；具有大胆探索、M控制部件勇于创新、积极交流、密切协作的精神，善于发现各类运动控制系统在自动化领域的应用；具有爱国主义精神、积极主动地把所学知识用在建设祖国的过程中；具有运动控制相关专业知识，能够运用工程设计思路、方法进行运动控制系统设计工作

4.研究课程目标1了解运动控制技术的发展、应用以及在本专业学科

4.3能够根据实验方案构建并*领域的地位和作用；掌握直流开展实验，能够对实验结果进电机、交流电机各种控制系统的M行分析和解释，并通过信息综机械特性、数学模型及性能指标；合得到合理有效的结论掌握先进的运动控制理论和系统设计方法；掌握通用变频器的操作及控制注表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度

四、教学内容、基本要求与学时分配

1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2表2教学内容、基本要求与学时分配对应的课理实程目教学内容教学要求，教学重点难点论验方示学学时时

1.运动控制系统概述

1.1运动控教学要求了解运动控制技术的发展、应用以及在本制技术概述；专业学科•领域的地位和作用；掌握运动控制系统的主

1.2运动控要结构特点以及基本性能指标40重点运动控制系统的主要结构特点、运动控制系统的制系统的主要基本性能指标结构特点；难点运动控制系统的主要结构特点

1.3运动控制系统的基本性能指标

2.直流调速系教学要求了解直流脉宽调速系统的基本控制模式；掌握相控整流直流调速系统的机械特性及数学模型、直流统PWM调速系统的数学模型及机械特性、闭环调速系统的

2.1转速开环机械特性及性能指标;学会建立闭环调速系统各典型环控制的直流调节静态、动态数学模型的一般方法，转速、电流双闭环速系统系统；直流调速系统的工程设计思路、方法重点相控整流

2.2转速闭环直流调速系统的机械特性及数学模型、直流PWM调速

1601、

2、3控制的直流调系统的数学模型及机械特性、开环调速系统的机械特性速系统；及性能指标，转速、电流双闭环直流调速系统的工程设

2.3转速、电计思路、方法流双闭环控制难点相控整流直流调速系统的机械特性及数学模型、的直流调速系直流PWM调速系统的数学模型及机械特性，转速、电统流双闭环直流调速系统的工程设计思路、方法

3.交流调速系统

1.11基于稳态模型的异教学要求掌握异步电动机基于稳态模型的调速控制步电动机调速方式和基于动态模型的调速控制方式系统；重点异步电动机的变压变频调速控制；SPWM控制技

1.2基于动术、SVPWM控制技术；矢量控制方式、直接转矩控制方

1461、

2、3态模型的异步式电动机调速系难点SVPWM控制技术、矢量控制方式、直接转矩控制统方式

1.3绕线转子异步电动机转子变频控制系统教学要求掌握伺服系统的基本结构及特征；掌握直

4.伺服系统流伺服系统控制对象的数学模型和交流伺服系统控制

4.1伺服系统对象的数学模型;掌握伺服控制系统的集成设计方法的基本结构及重点伺服系统的基本结构及特征、伺服控制系统的集

621、

2、3特征；成设计方法

4.2伺服系统难点伺服系统的基本结构及特征、伺服控制系统的集成设计方法应用合计

4082.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3表3实验项目、实验内容与学时实验学对应的课程实验项目实验内容和要求时目标实验内容汇川变频器的操作与控制L通用变频器的操实验要求了解并熟悉通用变频器操作面板、外部端

61、

2、3作与电机控制子及通讯协议的操作及使用方法实验内容伺服电机控制

2.伺服控制系统应实验要求了解并熟悉伺服驱动器的参数设置及使用

21、

2、3用方法合计8

五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养学生比较全面地理解直流调速系统、交流调速系统、伺服系统的基本理论，并在此基础上掌握系统分析和工程设计方法，具有应用自动控制理论进行运动控制系统的调试及设计能力在实验教学环节中，学生通过变频器的操作与控制、伺服控制系统应用实现对交流电动机的控制与调速，初步掌握运动控制系统的设计、安装、调试等专业技能，为日后从事相关工作奠定坚实基础培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维六课程资源

1.推荐教材

（1）阮毅.电力拖动自动控制系统一一运动控制系统（第五版）[M].北京机械工业出版社，

2020.

2.参考书

（1）班华.运动控制系统[M].北京电子工业出版社,

2019.

（2）丁学文.电力拖动运动控制系统（第2版）[M].北京机械工业出版社,

2019.

（3）吴贵文.运动控制系统（第2版）[M].北京机械工业出版社,

2022.

（4）侯媛彬.运动控制系统[M].西安西安电子科技大学出版社,

2018.

3.期刊文章:1贾睿玺，段琰，陈虎.客运索道直流电机调速系统[J].起重运输机械,2021,5522:40-

42.2闫德鑫，杨军，曾平红.基于Simulink的无刷直流电机调速系统仿真研究[J].南方农机，2020,5121:199-

200.3查竞舟.直流电机无差调速系统的MATLAB仿真[J].电子世界，2021,4323:162-

163.4冯晓波，韩佳颖，董博通.基于串级PID的船舶运动控制系统的设计[J].内燃机与配件，2020,4121:205-

206.5林宗德，陈文，林新英.基于三菱QD75的两轴运动控制系统设计[J].沈阳工程学院学报自然科学版,2020,1604:71-

74.

4.网络资源1鹏范和|•艺https://www.pengky.cn/zindex

01.html2运动控制系统-浙江工业大学—中国大学MOOC慕课https:〃www.ico ursel

63.org/course/ZJUT-1461182172from=searchPageoutVendor=zw mooc pcssjg3运动控制系统—陕西科技大学—中国大学MOOC慕课https:〃www.ico ursel

63.org/course/SUST-1461578165from=searchPageoutVendor=zw_m oocpcssjg_

七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4表4课程考核对课程目标的支撑考核环占比课程目标考核/评价细则节123课1根据课堂出勤情况、课堂回答问题情况、小测验等形式进行V V V堂考核，满分100分8表2以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总332现评成绩过1根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评程分，满分100分；性考实2每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的16核验最终成绩163以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩作161主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，V VV业满分100分；2每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终664成绩3以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩1卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比VVV例计入课程总评成绩期末考2主要考核直流调速系统、交流调速系统、伺服系统的特点、60核性能参数及设计方法等内容2525103考试题型为填空题、选择题、简答题、作图题、计算题和分析题等合计100分345016

八、考核与成绩评定

1.考核方式及成绩评定考核方式本课程主要以课堂表现、实验、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价考核基本要求考核总成绩由期末试卷成绩和过程性评价成绩组成其中期末试卷成绩为100分权重60%,试题类型为填空题、选择题、简答题、作图题、计算题、分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%,综合应用题、分析题不低于50%；作业评价、课内实验、课堂表现过程性评价成绩为100分权重40%；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例

2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5表5过程性考核方式评价标准所占比考核方式重%100x^9090x28080x27070x260x60上课不认积极参与教学认真参与教偶尔参与教真，偶尔参上课不认真，活动，踊跃回学活动，回答学活动，回答与教学活不参与教学活课堂表现20答问题，小测问题，小测验问题，小测验动，小测验动，小测验准验准确率大于准确率大于准确率大于准确率大于确率小于60%90%80%o70%oo o60%o布置作业平均布置作业平布置作业平布置作业平布置作业平均作业40成绩均成绩均成绩均成绩成绩实验预习认实验前有预实验前有预实验前有预没有预习，不真，能够熟练习，能够掌握习，基本能够习，不能掌能完成实验；实验40掌握方法与步方法与步骤，掌握方法与步握方法与步实验操作步骤骤，实验操作实验操作过骤，实验操作骤,实验操有误；实验结过程程正过程作过熟练、规范，遵确、规范，遵基本正确、无程基本正果不正确，没规守纪、团结规守纪、团结协作，实验结确，无协作,有分析讨论协作，实验结协作，实验结果基本正确，实验结果基果详实、结论果正确、讨论讨论一般本正确，无清晰、讨论合适当讨论理。