1機(jī)電一體化技術(shù)》教學(xué)大綱面向?qū)I(yè)：農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化（機(jī)師）大綱執(zhí)筆人：李晉陽大綱審定人：郭清南1、課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)機(jī)電一體化技術(shù)主要研究機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)及其他領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的規(guī)律，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品（或系統(tǒng)）的多功能化、高效率化和智能化，使產(chǎn)品朝著輕、薄、細(xì)、靈巧方向發(fā)展以節(jié)省原材料、減小能量消耗、提高產(chǎn)品性價(jià)比的技術(shù)。機(jī)電一體化的發(fā)展水平在很大程度上反映了一個(gè)國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力、任務(wù)是研究和開發(fā)出性價(jià)比高的產(chǎn)品。2、課程教學(xué)的基本要求在理論知識方面：該課程宜安排在學(xué)完機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、電工電子技術(shù)、液壓傳動(dòng)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制原理、單片機(jī)原理等有關(guān)基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的第七學(xué)期，在內(nèi)容上既要注意與以上學(xué)科銜接又要避免不必要的重復(fù)。該課程是一門綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，所以授課教師在講授時(shí)要注重理論與實(shí)際的結(jié)合，同時(shí)要適當(dāng)補(bǔ)充教材以外的一些相關(guān)的新知識、實(shí)踐技能方面：因該課程目的是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多功能化、高效率化和智能化，所以要求通過實(shí)驗(yàn)來掌握一個(gè)完整的機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。包括：機(jī)械系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、接口系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及總體設(shè)計(jì)方法。3、課程教學(xué)改革在有限的時(shí)間內(nèi)盡可能多傳授給學(xué)生有關(guān)機(jī)電一體化方面的理論知識和實(shí)踐技能，見于該課程涉及的學(xué)科廣、圖表多且復(fù)雜，該課程宜采用多媒體教學(xué)。一、教學(xué)大綱內(nèi)容（一）課程的理論教學(xué)第一章概論（2學(xué)時(shí)）第一節(jié)機(jī)電一體化基本概念第一節(jié)機(jī)電一體化構(gòu)成特點(diǎn)由機(jī)械系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、傳感與檢測系統(tǒng)、信息處理與控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)第三節(jié)機(jī)電一體化關(guān)鍵技術(shù)包括（1）精密機(jī)械技術(shù)（2）信息處理技術(shù)（3）檢測與傳感器技術(shù)（4）自動(dòng)控制技術(shù)（5服驅(qū)動(dòng)技術(shù)（6）系統(tǒng)總體技術(shù)第四節(jié)機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法包括產(chǎn)品可行性研究、基本設(shè)計(jì)階段、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行試2、機(jī)電一體化關(guān)鍵技術(shù)建議教學(xué)方法：多媒體。通過分析一個(gè)具體的機(jī)電一體化產(chǎn)品（如自動(dòng)售貨機(jī)）的構(gòu)成、工作原理來第二章機(jī)械系統(tǒng)（4學(xué)時(shí)）2第一節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)第二節(jié)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)第三節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的種類、特點(diǎn)、基本要求以及常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。介紹導(dǎo)軌的組成、分類、特點(diǎn)、基本要求以及常用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。介紹常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，包括：熱變形式、磁致伸縮式和工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行1、滾珠絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2、機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)由哪幾部分組成？第三章檢測系統(tǒng)（6第一節(jié)檢測系統(tǒng)的功用和特性特性1）靈敏度及分辨率（2）精確度（3）頻率響應(yīng)特性（4）穩(wěn)定性（5常用傳感器位移傳感器、速度、加速度傳感器、力傳感器、溫度流量傳感器等。第三節(jié)檢測系統(tǒng)的組成及原理分別介紹模擬和脈沖信號檢測系統(tǒng)的構(gòu)成幾工作原理。第四節(jié)檢測信號預(yù)處理介紹模擬和脈沖信號的預(yù)處理以及傳感器的非線性誤差、零位誤差、增益誤差2、檢測系統(tǒng)的組成及原理建議教學(xué)方法：通過列舉一些常用傳感器在實(shí)際中的應(yīng)用來達(dá)到拋磚引玉的目的，激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維。思考題：1、檢測系統(tǒng)的基本特性有哪些？在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)如何選擇靈敏度、精確度等指標(biāo)？2、與模擬濾波器比較，數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)是什么？第四章伺服系統(tǒng)（6第一節(jié)伺服系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)2）功率放大器（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)（4）檢測裝備2）液壓執(zhí)行元件（3）氣動(dòng)執(zhí)行元件第三節(jié)執(zhí)行元件的控制驅(qū)動(dòng)介紹步進(jìn)電機(jī)、交直流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。第四節(jié)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：1、步進(jìn)電機(jī)、交直流伺服電機(jī)的控制與驅(qū)動(dòng)。2、伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建議教學(xué)方法：系統(tǒng)講授并通過具體例子來啟發(fā)學(xué)生的思維能822）D/A轉(zhuǎn)換接口（3）功率接口第五節(jié)系統(tǒng)的干擾與抑制抗干擾技術(shù)1）屏蔽技術(shù)2）感性負(fù)載的瞬態(tài)抑制噪聲（3）電源線與地線的干擾及抗干擾措施。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：1、人機(jī)接口2、機(jī)電接口建議教學(xué)方法：系統(tǒng)講授并通過具體例子來啟發(fā)學(xué)生的思維能力。思考題：如何抑制系統(tǒng)的干擾？第六章控制系統(tǒng)（6學(xué)時(shí)）第一節(jié)控制系統(tǒng)的組成及分類第二節(jié)2）模型假設(shè)（3）確定建4）模型求解（5）模型驗(yàn)證及應(yīng)用本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立建議教學(xué)方法：系統(tǒng)講授并通過具體例子來啟發(fā)學(xué)生的思維能力。34一節(jié)機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)的任務(wù)第二節(jié)性能指標(biāo)分析介紹性能指標(biāo)對設(shè)計(jì)方法的影響及機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)的條件與方法。第三節(jié)功能性性能指標(biāo)的分配本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：1、機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容及方法？（機(jī)械位移、速度量的采集檢測實(shí)驗(yàn)（1學(xué)時(shí)）（1）、掌握位移傳感器和速度傳感器（測速發(fā)電機(jī)）的工作原理和使用方法。(2)、機(jī)械位移、速度量的采集過程和對結(jié)果的正確處理、分析。實(shí)驗(yàn)要求：用8031或PC實(shí)現(xiàn)機(jī)械位移、速度量的采集實(shí)驗(yàn)二、直流伺服電機(jī)的位置控制(2學(xué)時(shí))(1)、掌握直流伺服電機(jī)的工作原理和使用方法。(2、、掌握直流伺服電機(jī)位置控制的工作原理和使用方法。(2)設(shè)計(jì)出控制原理圖實(shí)驗(yàn)三、直流伺服電機(jī)的開環(huán)速度控制(2學(xué)時(shí))(1)、進(jìn)一步掌握直流伺服電機(jī)的工作原理和使用方法。(2)、了解開環(huán)速度控制的基本設(shè)計(jì)方法和原理(2、求解出速度控制表達(dá)式和傳遞函數(shù)并對其控制性能進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)四、直流伺服電機(jī)的閉環(huán)速度控制(2學(xué)時(shí))(1)、進(jìn)一步掌握直流伺服電機(jī)的工作原理和使用方法。(2)、了解閉環(huán)速度控制的基本設(shè)計(jì)方法和原理(2)求解出速度控制表達(dá)式和傳遞函數(shù)并對其控制性能進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)五、步進(jìn)電機(jī)的速度、開環(huán)位置、閉環(huán)位置的綜合控制(綜合型)(1)、掌握步進(jìn)電機(jī)的工作原理和使用方法。進(jìn)電機(jī)的速度、開環(huán)位置、閉環(huán)位置的綜合控制(2)求解出速度控制表達(dá)式和傳遞函數(shù)并對其控制性能進(jìn)行分析。(3)通過分析比較開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)在控制精度上的不同4單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)()單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)()實(shí)驗(yàn)類型基本綜設(shè)操作合計(jì)用8031或PC實(shí)現(xiàn)機(jī)械位移、速度實(shí)現(xiàn)直流伺服電機(jī)的位置的精確控實(shí)驗(yàn)名稱機(jī)械位移、速度量采集檢測實(shí)驗(yàn)直流伺服電機(jī)的位控制量制置2V驗(yàn)證V選開序號V25((1)實(shí)現(xiàn)直流伺服電機(jī)的開環(huán)速度的精確控制(2)求解出速度控制表達(dá)式和傳遞函數(shù)并對其控制性能進(jìn)行分析。(1)實(shí)現(xiàn)直流伺服電機(jī)的閉環(huán)速度的精確控制(2)求解出速度控制表達(dá)式和傳遞函數(shù)并對其控制性能進(jìn)行分析。環(huán)位置的綜合控制直流伺服電機(jī)的閉環(huán)速度控制環(huán)位置、