《微特電機及系統(tǒng)》教學(xué)大綱課程名稱：微特電機及系統(tǒng)MicromotorsandSystem課程編碼：1502ZY179 課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)-選修學(xué)分：2分總學(xué)時：32學(xué)時，其中，理論學(xué)時：26學(xué)時 實驗學(xué)時：6學(xué)時適用專業(yè)：電氣工程及其自動化先修課程：電機學(xué)、電力電力技術(shù)、電路、數(shù)電、模電、自控原理一、課程性質(zhì)《微特電機及系統(tǒng)》在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、航空航天，以及一切自動化領(lǐng)域具有非常廣泛的用途，在課程體系上是電機學(xué)的延伸與深化，理論性與實踐性均較強，是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門重要的專業(yè)課。本課程的主要任務(wù)是通過講課、練習(xí)和實驗使學(xué)生掌握電氣工程領(lǐng)域中常用微特電機及控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、基本原理、基本性能和控制系統(tǒng)的設(shè)計。《微特電機及系統(tǒng)》是電氣工程及其自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)課。二、課程目標(biāo)（一）育人目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維方式，從愛國教育、社會責(zé)任、人生領(lǐng)悟、民族自信等方面入手，把育人要素和微特電機及其控制技術(shù)專業(yè)知識嵌入到課堂中教學(xué)，凝聚學(xué)生對社會主義核心價值觀的共識。通過科學(xué)家故事學(xué)習(xí)科學(xué)精神，通過課程概念原理學(xué)習(xí)系統(tǒng)論、工程論、科學(xué)思維，利用高性能電機驅(qū)動系統(tǒng)實際應(yīng)用研究學(xué)習(xí)科技自信及愛國主義情懷，師生互動進行“三觀”教育和學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)道德，全面提高學(xué)生緣事析理、明辨是非的能力，培養(yǎng)學(xué)生成為德才兼?zhèn)?、全面發(fā)展的人才。（二）知識和能力目標(biāo)1、掌握微特電機及系統(tǒng)的基本知識，理解微特電機系統(tǒng)的功能，了解微特電機系統(tǒng)發(fā)展過程和前沿技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的基本能力；掌握微特電機系統(tǒng)各種類型電機的基本理論和方法，具備電機分析的能力。（支撐畢業(yè)要求1.4）2、掌握微特電機系統(tǒng)的基本概念和常用控制電機的一般原理，熟悉微特電機的結(jié)構(gòu)、原理與應(yīng)用，掌握微特電機在不同應(yīng)用領(lǐng)域的性能參數(shù)與指標(biāo)，具備一般微特電機系統(tǒng)的分析和設(shè)計能力。（支撐畢業(yè)要求2.2）3、能夠設(shè)計針對微特電機控制工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足用戶特定需求的掌握微特電機系統(tǒng)性能分析和系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，具備一般自動控制系統(tǒng)的初步設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮成本、安全、環(huán)保等諸方面的因素。（支撐畢業(yè)要求3.2）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)11.4能將電氣工程領(lǐng)域中的專業(yè)知識和建立數(shù)學(xué)模型的方法，用于解決電氣設(shè)備與電力系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、制造和維護。課程目標(biāo)22.2能夠應(yīng)用所學(xué)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)知識，并通過查閱文獻資料，能認(rèn)識到解決此問題有多種方案可選擇，分析電氣工程領(lǐng)域中復(fù)雜工程問題，判斷在當(dāng)前條件下解決該問題的可行性方案。課程目標(biāo)33.2能夠在解決方案的框架下，設(shè)計/開發(fā)滿足方案要求的電氣系統(tǒng)，對電氣系統(tǒng)中關(guān)鍵器件的選型和參數(shù)進行優(yōu)化和計算。三、基本要求本課程的教學(xué)內(nèi)容包含緒論、伺服電動機與伺服系統(tǒng)、步進電動機、旋轉(zhuǎn)變壓器、永磁無刷直流電機、永磁同步電機六大部分，并按照：基本概念、工作原理、分析方法、工程應(yīng)用體系組織教學(xué)。教學(xué)過程中要注意與先修課程基礎(chǔ)知識的聯(lián)系，通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生1、理解微電機的基本用途和主要類型。掌握自動化領(lǐng)域?qū)ξ㈦姍C的基本要求，了解微特電機的發(fā)展歷史，掌握微特電機的主要發(fā)展趨勢。2、了解與熟悉常用的微特電機的結(jié)構(gòu)與工作機理，掌握其運行特性與主要控制方法。3、理解和掌握基本的微特電機驅(qū)動電路的工作原理、電路結(jié)構(gòu)、電氣性能、波形分析方法和參數(shù)計算，并能進行初步的系統(tǒng)設(shè)計。4、具有一定的微特電機及其控制系統(tǒng)建模、仿真和調(diào)試的能力。四、教學(xué)內(nèi)容分章節(jié)說明教學(xué)內(nèi)容，課時安排，融入思政元素，并說明教學(xué)重點、主要教學(xué)模式（包括授課、自學(xué)、實驗、課堂討論、作業(yè)等）。章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時思政元素教學(xué)模式對應(yīng)課程目標(biāo)對微特電機技術(shù)發(fā)展歷程中的重要事件和典型人物進行分析解讀,激發(fā)學(xué)生的課堂授課，1緒論2愛國情懷和專業(yè)認(rèn)同感，定位自己的社會責(zé)任，從課后練習(xí)2題，課堂討課程目標(biāo)1而明確本課程學(xué)習(xí)的目論標(biāo)。從伺服電機與伺服系統(tǒng)的2伺服電機與伺服系統(tǒng)3發(fā)展歷史，了解伺服技術(shù)進步對國民經(jīng)濟、國防科技的重要意義，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷，定位自己的課堂授課，課后練習(xí)3題，課堂討論課程目標(biāo)1社會責(zé)任。講述步進電動機的工作原理、國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)課堂授課，3步進電動機4展現(xiàn)狀和中國面臨的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)學(xué)生家國情懷、課后練習(xí)4題，課堂討課程目標(biāo)2、3職業(yè)認(rèn)同感和責(zé)任擔(dān)當(dāng)。論牢固掌握正余弦旋轉(zhuǎn)變壓4旋轉(zhuǎn)變壓器3器的工作原理和工作特性、技術(shù)特點、國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和中國面臨的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)學(xué)生家國情懷、職業(yè)認(rèn)同感和責(zé)課堂授課，課后練習(xí)5題，課堂討論課程目標(biāo)2、3任擔(dān)當(dāng)。5永磁無刷直流電動機6講述永磁無刷直流電動機及其無位置控制技術(shù)，國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和中國面臨的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)課堂授課，課后練習(xí)3題，課堂討論課程目標(biāo)2、3學(xué)生家國情懷、職業(yè)認(rèn)同感和責(zé)任擔(dān)當(dāng)。講述永磁同步電動機及其磁場定向控制技術(shù)，國內(nèi)課堂授課，6永磁同步電動機6外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和中國面臨的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)學(xué)課后練習(xí)3題，課堂討課程目標(biāo)2、3生家國情懷、職業(yè)認(rèn)同感論和責(zé)任擔(dān)當(dāng)。第一章緒論1、微特電機的用途和分類2、微特電機的基本要求3、微特電機發(fā)展概況和發(fā)展趨勢4、本課程的學(xué)習(xí)方法本章重點：理解微特電機的基本用途和主要類型。掌握自動化領(lǐng)域?qū)ξ⒊蛛姍C的基本要求，了解微特電機的發(fā)展歷史，掌握微特機的主要發(fā)展趨勢。理解本課程的特點和學(xué)習(xí)方法。能力：能夠根據(jù)自動控制系統(tǒng)需求對微電機進行選型和分類，并能根據(jù)實際工業(yè)控制需求，選擇性能優(yōu)良、性價比高的微特電機。第二章伺服電動機與伺服系統(tǒng)1、直流伺服電動機2、交流伺服電動機3、數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)4、伺服電動機應(yīng)用本章重點：掌握直流伺服電機的結(jié)構(gòu)分類，理解其工作原理；掌握交流伺服電機的結(jié)構(gòu)分類，理解其工作原理；掌握數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制原理。能力：能夠?qū)⑺欧到y(tǒng)的基本概念、模型、主要性能指標(biāo)用于分析伺服控制系統(tǒng)的復(fù)雜工程問題。第三章步進電動機1、步進電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理；2、步進電動機的驅(qū)動電源；3、步進電動機的應(yīng)用。本章重點：掌握步進電動機的結(jié)構(gòu)與工作原理、靜態(tài)特性和動態(tài)特性；掌握永磁式步進電動機和混合式步進電動機的工作原理和特點；掌握步進電動機驅(qū)動電源的組成，掌握步進電動機的典型驅(qū)動方式；了解步進電動機的應(yīng)用。能力：能夠結(jié)合自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，對步進電動機的驅(qū)動器進行設(shè)計，解決控制系統(tǒng)的復(fù)雜工程問題。第四章旋轉(zhuǎn)變壓器1、正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器2、線性旋轉(zhuǎn)變壓器3、數(shù)字式旋轉(zhuǎn)變壓器本章重點：掌握正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理和工作特性，理解正余弦變壓器負(fù)載后輸出特性畸變的原因；掌握線性旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)成方法和原理，了解旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差、產(chǎn)生誤差的原因以及改進措施；掌握數(shù)字式旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)成原理，了解旋轉(zhuǎn)變壓器的主要應(yīng)用。能力：能夠?qū)⑿D(zhuǎn)變壓器用于精密角度、位置、速度的檢測，特別是高溫、嚴(yán)寒、潮濕、高速、高震動等旋轉(zhuǎn)編碼器無法正常工作的場合，用于解決特種工況的復(fù)雜工程問題。第五章永磁無刷直流電動機1、永磁無刷直流電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理2、永磁無刷直流電動機的運行特性3、永磁無刷直流電動機的控制方法4、專用集成驅(qū)動電路介紹本章重點：掌握永磁無刷直流電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理；掌握其運行特性與控制方法；掌握常用集成驅(qū)動電路的特點。能力：能夠?qū)o刷直流電機進行建模，同時具有解決有位置和無位置兩種控制算法實現(xiàn)對其控制的的復(fù)雜工程問題。第六章永磁同步電動機1、永磁同步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理2、永磁同步電動機的運行特性3、永磁同步電動機的控制方法4、專用集成驅(qū)動電路介紹本章重點：掌握永磁同步電機的結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析、基本電路設(shè)計方法；掌握磁場定向控制模型的工作原理；掌握使用DSP對永磁同步電機控制的方法。能力：能夠?qū)⒋艌龆ㄏ蚩刂频幕靖拍睢⒛Ｐ陀糜谟来磐诫姍C控制的復(fù)雜工程問題。五、實驗與學(xué)時分配序號實驗項目學(xué)時實驗性質(zhì)支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點演示驗證綜合設(shè)計1交流伺服電機控制實驗（選做）2√1、22.2、1.42三相開關(guān)磁阻電機驅(qū)動實驗（選做）2√2、32.2、3.23三相無刷直流電機控制實驗（選做）2√1、22.2、1.44永磁同步電機控制技術(shù)實驗（必做）2√33.25DSP控制永磁同步電機控制技術(shù)實驗（必做）2√33.2實驗項目與類型實驗一交流伺服電機控制實驗（選做）目的要求掌握交流伺服電機磁場定向控制的工作原理，研究采用增量式編碼器和帶負(fù)載時的工作。主要實驗儀器及材料PSIM軟件掌握要點掌握異步伺服電機磁場定向控制帶負(fù)載時的工作原理。實驗內(nèi)容研究解耦控制的原理，設(shè)計速度環(huán)和電流環(huán)的控制參數(shù)；研究負(fù)載變化時對電機輸出電流的影響分析。實驗二三相開關(guān)磁阻電機驅(qū)動實驗（選做）目的要求掌握驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)成和實現(xiàn)方法，學(xué)會位置的解算方法和驅(qū)動信號的產(chǎn)生方法。主要實驗儀器及材料PSIM軟件掌握要點掌握控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和電機參數(shù)的設(shè)置，重點掌握位置的解算方法。實驗內(nèi)容實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方法，研究各個關(guān)鍵信號的波形并對其進行分析。實驗三三相無刷直流電機控制實驗（選做）目的要求掌握無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)成和實現(xiàn)方法，掌握轉(zhuǎn)子位置的檢測方法和驅(qū)動信號的產(chǎn)生方法。主要實驗儀器及材料PSIM軟件掌握要點掌握無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和電機參數(shù)的設(shè)置，重點掌握速度環(huán)和電流環(huán)的設(shè)計方法。實驗內(nèi)容實現(xiàn)方波驅(qū)動無刷直流電機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，研究各個關(guān)鍵信號的波形并對其進行分析；并對控制系統(tǒng)進行加減載實驗。實驗四永磁同步電機控制實驗（必做）目的要求掌握正弦波驅(qū)動永磁同步電機控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、磁場定向控制的方法，掌握使用旋轉(zhuǎn)變壓器對轉(zhuǎn)子位置的檢測方法。主要實驗儀器及材料PSIM軟件掌握要點掌握永磁同步電機控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和電機參數(shù)的設(shè)置，重點掌握磁場定向控制的設(shè)計方法。實驗內(nèi)容實現(xiàn)正弦波波驅(qū)動永磁同步電機控制系統(tǒng)的算法設(shè)計，研究各個關(guān)鍵信號的波形并對其進行分析；并對控制系統(tǒng)進行加減載實驗。實驗五DSP控制永磁同步電機控制技術(shù)實驗（必做）目的要求掌握永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)成和實現(xiàn)方法，掌握使用TI公司電機控制套件對永磁同步電機進行控制。主要實驗儀器及材料PSIM軟件及TI電機控制套件掌握要點掌握TI公司電機控制系統(tǒng)套件的硬件構(gòu)成和電機參數(shù)的設(shè)置，重點掌握電機轉(zhuǎn)速控制算法的設(shè)計。實驗內(nèi)容搭建基于TI公司電機控制套件的硬件平臺，使用PSIM軟件研究各個關(guān)鍵信號的波形并對其進行分析；并對控制系統(tǒng)進行增減速實驗。學(xué)時分配：6學(xué)時，其中4學(xué)時為必做，另外2學(xué)時從選做實驗項目中根據(jù)需要選擇六、教學(xué)方法本課程是一門理論性、實踐性很強的專業(yè)課程。為了提高教學(xué)質(zhì)量，增強學(xué)生分析問題和解決問題的能力，本課程的教學(xué)采用課堂教學(xué)、課后作業(yè)、課下仿真實驗等相結(jié)合的教學(xué)方式方法，達到使學(xué)生掌握微電機及其系統(tǒng)知識的教學(xué)目標(biāo)。主要教學(xué)環(huán)節(jié)包括課堂教學(xué)、習(xí)題練習(xí)以及課后自學(xué)。課堂教學(xué)與互動討論課堂教學(xué)以“互動式”方法為主導(dǎo)，在這一教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生以聽課為主，并參與討論，采用多媒體和板書相結(jié)合的教學(xué)手段，并輔以程序?qū)嵗菔竞徒虒W(xué)，以此提高課堂效率。課后作業(yè)和自學(xué)課堂上，教師會有針對性的提出作業(yè)要求。通過作業(yè)達到了加深理解、增強學(xué)生看電路和分析波形的目的，同時開展作業(yè)分析、精選精講作業(yè)的重點難點。給學(xué)生推薦網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源:國家級精品課程、國內(nèi)/國際名校視頻公開課，讓學(xué)生開闊眼界，共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識和能力。課下實驗教學(xué)微特電機及其系統(tǒng)是一門實踐性很強的課程。為了加深學(xué)生對理論教學(xué)內(nèi)容的理解、訓(xùn)練學(xué)生的動手能力和觀察能力。本課程配合理論學(xué)習(xí)，安排有6學(xué)時的實驗。實驗課要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，能獨立完成相關(guān)實驗，達到預(yù)期工程實踐能力的培養(yǎng)。七、考核與評價方式及標(biāo)準(zhǔn)考核標(biāo)準(zhǔn)與成績評定課程考核包括平時成績、期末考試兩個部分。平時成績（百分制），包括作業(yè)及實驗等。平時成績評價標(biāo)準(zhǔn)基本要求評價標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）理解微特電機的基本用途和各種類型電機的各種類型電機的各種類型電機的各種類型電機的主要類型。掌握自動化領(lǐng)域基本理論和方法基本理論和方法基本理論和方法基本理論和方法對微持電機的基本要求，了掌握的十分清掌握的比較清工作原理基本掌掌握的比較清解微特電機的發(fā)展歷史，掌晰，微特電機的結(jié)晰，微特電機的結(jié)握，微特電機的結(jié)晰，微特電機的結(jié)握微特機的主要發(fā)展趨勢。構(gòu)、原理與應(yīng)用理構(gòu)、原理與應(yīng)用理構(gòu)、基本理解。構(gòu)、原理幾乎沒有理解本課程的特點和學(xué)習(xí)方解的十分透徹。解的比較透徹。動手能力一般，掌握。法。具有非常好的動具有較好的動手微特電機選擇和動手能力較差，掌握微特電機系統(tǒng)各種類型手能力，能夠設(shè)能力，能夠較好使用有少許的指不能正確選擇微電機的基本理論和方法，具計微特電機在不地設(shè)計微特電機標(biāo)參數(shù)理解錯電機及其相應(yīng)的備電機分析的能力。掌握微同應(yīng)用領(lǐng)域的性在不同應(yīng)用領(lǐng)域誤?？刂破?。特電機系統(tǒng)的基本概念和常能參數(shù)與指標(biāo)。的性能參數(shù)與指能夠設(shè)計針對電不能設(shè)計針對電用控制電機的一般原理，熟能夠設(shè)計針對電標(biāo)。氣工程領(lǐng)域復(fù)雜氣工程領(lǐng)域復(fù)雜悉微特電機的結(jié)構(gòu)、原理與氣工程領(lǐng)域復(fù)雜能夠較好地提出工程問題的解決工程問題的解決應(yīng)用，掌握微特電機在不同工程問題的解決電氣工程領(lǐng)域復(fù)方案但不能在設(shè)方案。應(yīng)用領(lǐng)域的性能參數(shù)與指方案，能夠在設(shè)雜工程問題的解計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)標(biāo)，具備一般微特電機系統(tǒng)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)決方案，能夠在新意識，考慮成的分析和設(shè)計能力。新意識，考慮成設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)本、安全、環(huán)保掌握微特電機系統(tǒng)性能分本、安全、環(huán)保創(chuàng)新意識，考慮等諸方面的因素。析和系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，等諸方面的因成本、安全、環(huán)具備一般自動控制系統(tǒng)的素。保等諸方面的因初步設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生的素。實踐能力。期末考試（百分制）閉卷，題型包括：選擇題、填空題、簡答題、分析計算題。課程期末考試考核內(nèi)容與評價標(biāo)準(zhǔn)基本要求評價標(biāo)準(zhǔn)比例（%）優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）目標(biāo)1掌握微特電機及系統(tǒng)的基本知識，理解微特電機系統(tǒng)的功能，了解微特電機系統(tǒng)發(fā)展過程和前沿技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的基本能力；掌握微特電機系統(tǒng)各種類型電機的基本理論和方法，具備電機分析的能力。微特電機及系統(tǒng)的基本知識、微特電機系統(tǒng)的功能、工作原理掌握的十分清晰，微特電機系統(tǒng)各種類型電機的基本理論和方法、工作原理理解的十分透徹。微特電機及系統(tǒng)的基本知識、微特電機系統(tǒng)的功能、工作原理比較清晰，微特電機系統(tǒng)各種類型電機的基本理論和方法、工作原理理解的比較透徹。微特電機及系統(tǒng)的基本知識、微特電機系統(tǒng)的功能、工作原理基本掌握，微特電機系統(tǒng)各種類型電機的基本理論和方法、工作原理基本理解。微特電機及系統(tǒng)的基本知識、微特電機系統(tǒng)的功能、工作原理幾乎沒有掌握。40目標(biāo)2掌握微特電機系統(tǒng)的基本概念和常用控制電機的一般原理，熟悉微特電機的結(jié)構(gòu)、原理與應(yīng)用，掌握微特電機在不同應(yīng)用領(lǐng)域的性能參數(shù)與指標(biāo)，具備一般微特電機系統(tǒng)的分析和設(shè)計能力。具有非常好的分析和設(shè)計能力，能夠正確依據(jù)工作需求，給出正確清晰的設(shè)計方案。具有較好的分析和設(shè)計能力，能夠正確依據(jù)工作需求，給出較清晰的設(shè)計方案。有一般的分析和設(shè)計能力，微特電機及控制系統(tǒng)能有一定的基本設(shè)計能力。設(shè)計能力一般，微特電機選項及控制系統(tǒng)設(shè)計使用有少許的錯誤。46目標(biāo)3能夠設(shè)計針對微電機控制工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足用戶特定需求的掌握微特電機系統(tǒng)性能分析和系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，具備一般自動控制系統(tǒng)的初步設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮成本、安全、環(huán)保等諸方面的因素。能夠設(shè)計針對微特電機伺服控制系統(tǒng)及其應(yīng)用領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮成本、安全、環(huán)保等諸方面的因素?；灸茉O(shè)計針對微特電機及系統(tǒng)工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，基本能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，等諸方面的因素。能夠設(shè)計針對微電機設(shè)計級控制工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案但不能在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮成本、安全、環(huán)保等諸方面的因素。不能針對微電機及其控制工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題提出解決方案。14?1*0.7+?1 1.4能將電氣工程領(lǐng)域本能力；掌握微特電系統(tǒng)各種類型電機的（40?2*0.7+?1 ?3*0.7+?1 本理論和方法，具備 機分析的能力?4*0.7+?2 ?5*0.7+?2 ?6*0.7+?2 2.2目標(biāo)2：掌握微特電機統(tǒng)的基本概念和常用制電機的一般原理悉微特電機的結(jié)構(gòu)、理與應(yīng)用，掌握微特機在不同應(yīng)用領(lǐng)域的程問題能參數(shù)與指標(biāo)，具備般微特電機系統(tǒng)的分和設(shè)計目標(biāo)33.2能夠在解決方案的（14?7*0.7+?2 的初步設(shè)計能力學(xué)生的實踐能力注：該表格中的比例為期末考試試卷成績比例。成績評定為：考試成績*70%+平均平時成績*30%。課程目標(biāo)達成評價《微特電機及系統(tǒng)》課程目標(biāo)達成評價分析報告一、課程基本信息課程名稱微特電機及系統(tǒng)課程性質(zhì)專業(yè)課，選修學(xué)時學(xué)分32/2*0.7+ *夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮成本、安全、環(huán)保等諸方面的因素。三、課程評價與分析存在的主要問題持續(xù)改進方法八、教材和參考書程明主編，《微特電機及系統(tǒng)》，第3版，中國電力出版社，2020楊渝欽主編，《控制電機》，第5版，機械工業(yè)出版社，2019陳隆昌主編，《控制電機》，第4版，西安電子科技大學(xué)出版社，2018王曉明主編，《電動機的單片機控制》，第3版，北京航空航天大學(xué)出版社，2019《計算機控制技術(shù)》教學(xué)大綱課程名稱：計算機控制技術(shù)ComputerControlledSystems）課程編號：1502ZY023 課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)-選修學(xué)分：2.5分總學(xué)時40學(xué)時，其中，理論學(xué)時：32學(xué)時；實驗學(xué)時：8學(xué)時適用專業(yè)：自動化專業(yè)、電氣工程及其自動化專業(yè)先修課程：電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、感測技術(shù)、單片機原理及嵌入式系統(tǒng)、自動控制理論一、課程性質(zhì)《計算機控制技術(shù)》是自動化與電氣自動化選修的一門專業(yè)核心課。本課程是自動化、電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)選修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握計算機控制系統(tǒng)的基本設(shè)計方法。使學(xué)生從系統(tǒng)的角度對實踐中的控制問題提出理論上的依據(jù)及實現(xiàn)的方案。學(xué)生在修完單片微機原理及應(yīng)用的基礎(chǔ)上，掌握輸入輸出接口電路設(shè)計方法；進而學(xué)習(xí)將生產(chǎn)現(xiàn)場各種物理量引入計算機中的方法，為實現(xiàn)計算機對生產(chǎn)現(xiàn)場的檢測、控制提供必要的硬件基礎(chǔ)；在經(jīng)典控制理論的指導(dǎo)下，針對不同被控對象和系統(tǒng)性能指標(biāo)要求，研究數(shù)字控制器的一般設(shè)計方法；結(jié)合控制理論發(fā)展的新動向，介紹新型控制策略的設(shè)計與實現(xiàn)；通過學(xué)習(xí)典型計算機控制系統(tǒng)設(shè)計舉例，培養(yǎng)學(xué)生的計算機控制系統(tǒng)設(shè)計能力。二、課程目標(biāo)（一）育人目標(biāo)從培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維方式，愛國教育、社會責(zé)任、人生領(lǐng)悟、民族自信等方面入手，將育人要素和測控系統(tǒng)原理與設(shè)計專業(yè)知識嵌入到課堂中教學(xué)，凝聚學(xué)生對社會主義核心價值觀的共識。通過科學(xué)家故事學(xué)習(xí)科學(xué)精神，通過課程概念原理學(xué)習(xí)系統(tǒng)論、工程論、科學(xué)思維。培養(yǎng)學(xué)生思辯的能力，動手動腦解決問題的能力。（二）知識和能力目標(biāo)1、掌握計算機控制技術(shù)的基本概念，掌握計算機控制系統(tǒng)原理與設(shè)計的主要性能指標(biāo)、基本原理、基本技術(shù)和基本分析方法，能夠應(yīng)用于計算機控制技術(shù)所學(xué)解決設(shè)計實際工程問題（畢業(yè)要求1.4）；2、掌握計算機控制技術(shù)原理與設(shè)計的組成和離散控制系統(tǒng)的原理，以及各主要組成部分的功能和實現(xiàn)方法；具有實際計算機對控制系統(tǒng)進行理論上的分析與數(shù)學(xué)建模的能力、對控制方案分析、比較的能力（畢業(yè)要求2.2）；3、能夠根據(jù)實驗要求開展實驗，觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗結(jié)果；能夠針對計算機控制系統(tǒng)原理與設(shè)計工程問題進行系統(tǒng)建模分析和實驗系統(tǒng)設(shè)計，并對實驗數(shù)據(jù)進行分析，得出有效結(jié)論（畢業(yè)要求4.1）。課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)11.3應(yīng)用計算機控制技術(shù)中的原理解決控制系統(tǒng)中控制算法，并對控制算法進行選擇、比較及方法實現(xiàn)，建立的數(shù)學(xué)模型和原理方程進行推演，設(shè)計計算機接口電路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集及控制，根據(jù)不同類型的控制對象設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)的方案。課程目標(biāo)22.2能夠應(yīng)用所學(xué)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)知識，并通過查閱文獻資料，能認(rèn)識到解決此問題有多種方案可選擇，分析計算機控制系統(tǒng)領(lǐng)域中復(fù)雜工程問題，判斷在當(dāng)前條件下解決該問題的可行性方案。課程目標(biāo)33.2能夠在解決方案的框架下，設(shè)計/開發(fā)滿足方案要求的檢測與控制系統(tǒng)，對系統(tǒng)中算法及關(guān)鍵參數(shù)進行優(yōu)化和計算。三、基本要求本課程的教學(xué)是以現(xiàn)代測控系統(tǒng)原理與設(shè)計為背景、以計算機控制技術(shù)為主線，講述計算機控制技術(shù)的基本原理、基本技術(shù)和設(shè)計性能的分析方法，使學(xué)生從系統(tǒng)的角度對實踐中的控制問題提出理論上的依據(jù)及實現(xiàn)的方案。本課程主要內(nèi)容包括緒論、過程輸入輸出通道接口技術(shù)、數(shù)字控制器的連續(xù)設(shè)計方法、數(shù)字PID控制器設(shè)計、數(shù)字控制器的離散設(shè)計方法、數(shù)字控制器的計算機實現(xiàn)及量化誤差分析、計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用實例等章節(jié)。教學(xué)過程中要注意與先修課程基礎(chǔ)知識的聯(lián)系，掌握計算機控制系統(tǒng)原理與設(shè)計的主要技術(shù)指標(biāo)、基本概念、基本原理、基本分析方法。計算機控制技術(shù)在控制方法及接口技術(shù)等的講述中，注意培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力，掌握控制系統(tǒng)中原理與設(shè)計中的設(shè)計方法（如數(shù)字PID算法的原理及實現(xiàn)方法，并達到學(xué)生根據(jù)原理，自己能夠推出他們未學(xué)過的新算法，比如微分先行PID控制算法等）。能夠?qū)嵺`中的控制系統(tǒng)的問題進行推理和分析。在實驗中，應(yīng)結(jié)合實際問題進行原理上的分析，并根據(jù)設(shè)計性能指標(biāo)需求，能夠設(shè)計實驗，并對實驗結(jié)果進行評價。四、教學(xué)內(nèi)容分章節(jié)說明教學(xué)內(nèi)容，課時安排，融入思政元素，并說明教學(xué)重點、主要教學(xué)模式（包括授課、自學(xué)、實驗、課堂討論、作業(yè)等）。章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時思政元素教學(xué)模式對應(yīng)課程目標(biāo)1計算機控制技術(shù)概述2可對國內(nèi)外計算機控制技術(shù)發(fā)展歷程中的重要事件和典型人物進行分析解讀,激發(fā)學(xué)生的愛國情懷和專業(yè)認(rèn)同感，定位自己的社會責(zé)任，從而明確本課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)。主要包括計算機控制技術(shù)的一般概念、計算機控制系統(tǒng)的組成、計算機控制系統(tǒng)的分類課堂授課，課后練習(xí)1題12過程輸入輸出通道接口技術(shù)4掌握模擬量和數(shù)字量的通道接口技術(shù)，主要內(nèi)容包括計算機對外圍通道的控制、模擬量輸入輸出通道設(shè)計、數(shù)字量輸入輸出通道設(shè)計、通道的抗干擾問題等。課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)2題13數(shù)字控制器的連續(xù)設(shè)計方法2引導(dǎo)學(xué)生分析了連續(xù)設(shè)計的步驟、掌握連續(xù)設(shè)計的方法。主要內(nèi)容包括使用連續(xù)設(shè)計方法的條件、連續(xù)化設(shè)計步驟、D（S）的離散化方法、各種離散化方法的比較。課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)2題14數(shù)字PID控制器設(shè)計8主要講述數(shù)字PID控制算法、數(shù)字PID控制器的參數(shù)選擇，本章節(jié)是控制方法講授中的重點內(nèi)容，因為PID控制方法是應(yīng)用最為廣泛的控制方法，其主要內(nèi)容包括連續(xù)系統(tǒng)PID控制、數(shù)字PID控制、數(shù)字PID的改進算法、數(shù)字PID控制器參數(shù)選擇、常用的PID控制系統(tǒng)。課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)4題15數(shù)字控制器的離散設(shè)計方法8本章節(jié)是直接控制系統(tǒng)控制方法設(shè)計中的重點，在講述過程中引導(dǎo)學(xué)生通過直接控制系統(tǒng)的原理及設(shè)計要求推導(dǎo)出一些經(jīng)典的控制方法，增強學(xué)生的動手動腦能力的培養(yǎng)，了解復(fù)雜控制系統(tǒng)設(shè)計方法。主要內(nèi)容包括直接控制系統(tǒng)基本原理、最少拍隨動系統(tǒng)設(shè)計、最少拍無紋隨動系統(tǒng)設(shè)計、大林控制算法、復(fù)雜控制系統(tǒng)設(shè)計。課堂授課，課堂討論、課后練習(xí)4題.16數(shù)字控制器的計算機實現(xiàn)及6讓學(xué)生了解數(shù)字控制器的誤差產(chǎn)生的類型及原因、掌握量化誤差數(shù)字控制器的實現(xiàn)。課堂授課，課堂討論、課后1量化誤差分析主要內(nèi)容包括三種量化誤差、輸出信號量化誤差、死區(qū)和極限環(huán)、數(shù)字控制器實現(xiàn)的其他問題。練習(xí)2題.7計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用實例2引導(dǎo)學(xué)生建立“發(fā)現(xiàn)問題—系統(tǒng)簡化—原理分析—問題求解—系統(tǒng)設(shè)計”這一測控系統(tǒng)設(shè)計的基本思想;主要包括包括兩個具體的例子：計算機溫度控制系統(tǒng)；磁盤驅(qū)動器的伺服控制系統(tǒng)。其中都要用到講課中所學(xué)的PID控制方法及電路設(shè)計中的接口技術(shù)。課堂授課，課堂討論、思考題1第一章計算機控制技術(shù)概述主要內(nèi)容：計算機控制系統(tǒng)的一般概念計算機控制系統(tǒng)的組成計算機控制系統(tǒng)的分類基本要求：了解計算機控制系統(tǒng)的基本概念掌握計算機控制系統(tǒng)的組成學(xué)時要求：2學(xué)時第二章過程輸入輸出通道接口技術(shù)主要內(nèi)容：計算機對外圍通道的控制模擬量輸入輸出通道數(shù)字量輸入輸出通道通道的抗干擾問題基本要求：掌握模擬量和數(shù)字量的通道技術(shù)學(xué)時要求：4學(xué)時第三章數(shù)字控制器的連續(xù)設(shè)計方法主要內(nèi)容：1．使用連續(xù)設(shè)計方法的條件。2．連續(xù)化設(shè)計步驟3．D（S）的離散化方法。4．各種離散化方法的比較?；疽螅毫私膺B續(xù)設(shè)計的步驟掌握連續(xù)設(shè)計的方法學(xué)時要求：2學(xué)時第四章數(shù)字PID控制器設(shè)計主要內(nèi)容：數(shù)字PID控制。數(shù)字PID的改進算法。數(shù)字PID控制器參數(shù)選擇。常用的PID控制系統(tǒng)基本要求：理解數(shù)字PID控制算法掌握數(shù)字PID控制器的參數(shù)選擇學(xué)時要求：8學(xué)時第五章數(shù)字控制器的離散設(shè)計方法主要內(nèi)容：最少拍隨動系統(tǒng)設(shè)計最少拍無紋隨動系統(tǒng)設(shè)計大林控制算法復(fù)雜控制系統(tǒng)設(shè)計基本要求：了解復(fù)雜控制系統(tǒng)設(shè)計方法掌握理解最少拍和大林算法學(xué)時要求：8學(xué)時第六章數(shù)字控制器的計算機實現(xiàn)及量化誤差分析主要內(nèi)容：數(shù)字控制器的實現(xiàn)，三種量化誤差；輸出信號量化誤差，死區(qū)和極限環(huán)，數(shù)字控制器實現(xiàn)的其他問題基本要求：了解數(shù)字控制器的實現(xiàn)掌握量化誤差學(xué)時要求：6學(xué)時第八章計算機控制技術(shù)應(yīng)用實例主要內(nèi)容：1．計算機溫度控制系統(tǒng)；磁盤驅(qū)動器的伺服控制系統(tǒng)基本要求：理解控制系統(tǒng)的實際運行學(xué)時要求：2學(xué)時五、實驗內(nèi)容與學(xué)時分配1、過程通道及數(shù)據(jù)采集處理（包括輸入輸出通道、數(shù)據(jù)保持及采樣、數(shù)字濾波）（2學(xué)時）2、開環(huán)控制系統(tǒng)（包括步進及直流電機調(diào)速）（2學(xué)時）3、數(shù)字PID調(diào)節(jié)（4學(xué)時）六、教學(xué)方法本課程以“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”為教學(xué)理念。為了提高教學(xué)質(zhì)量，增強學(xué)生的動手能力和綜合分析能力，采用理論教學(xué)、課堂提問、課后習(xí)題的教學(xué)方法，達到使學(xué)生掌握測控系統(tǒng)原理與設(shè)計的基本理論、基礎(chǔ)知識和分析方法的教學(xué)目標(biāo)。課堂教學(xué)采用多媒體課件和板書相結(jié)合的方式，穿插使用提問、回答、啟發(fā)、互動等方法，課堂教學(xué)以講授為主，注重培養(yǎng)學(xué)生運用知識的實際能力和創(chuàng)新意識。引導(dǎo)、激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主性，多舉一些生活中常見的測控系統(tǒng)實例，使課程更生動，讓學(xué)生有直觀的認(rèn)識，對課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。授課過程中采用學(xué)生課前自學(xué)、課堂討論、教師總結(jié)、課后答疑的雙向教學(xué)方式。在講課過程中爭取做到每一個控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)原理的分析都有MATLAB仿真，每一個接口電路的設(shè)計都有實際的方案及Protuse仿真，每一個控制系統(tǒng)的控制算法都有理論分析（MATLAB仿真）、Protuse仿真及計算機C語言的程序來實現(xiàn)。這樣對學(xué)生有一個直觀的對理論及實踐的認(rèn)識，并使其明白所有的計算機控制技術(shù)的方法都非紙上談兵，都會在解決實際中的控制問題時起到不可替代的作用。同時詳實的例子也有利用學(xué)生在課后進行驗證及研究。課堂提問、課后習(xí)題作業(yè)是檢驗學(xué)生對所學(xué)知識掌握情況的有效的手段。為了達到能讓學(xué)生不僅吸收所學(xué)知識，并且將知識融會貫通、學(xué)以致用，課堂上教師采取引導(dǎo)性的提問，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力；布置作業(yè)時，從基礎(chǔ)知識出發(fā)，引發(fā)學(xué)生思考，擴展學(xué)生思維。讓學(xué)生在自己完成作業(yè)的過程中，使學(xué)生進一步理解和鞏固課程所學(xué)的基本概念、基本理論和方法。七、考核與評價方式及標(biāo)準(zhǔn)考核標(biāo)準(zhǔn)與成績評定課程考核由平時成績、期末考試兩個部分進行成績評定。平時成績（百分制），包括課堂測驗、作業(yè)等。平時成績評價標(biāo)準(zhǔn)基本要求評價標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）掌握計算機控制技術(shù)原理與設(shè)概念清晰，分析得主要概念清晰，但基本概念基本基本概念未掌計的基本概念，掌握計算機控當(dāng)。方案能夠解決部分分析有誤。方清晰。尚能制握。不能制定制系統(tǒng)接口電路的設(shè)計的的主問題，思路清晰，案主要思路、過程定方案。極小方案。大部分要性能指標(biāo)、基本原理、基本計算正確。獨立完和計算過程正確。部分抄襲，符抄襲或者作業(yè)技術(shù)和基本分析方法；掌握計成作業(yè)，書寫工獨立完成作業(yè)，書號、單位等基不完整或未算機控制系統(tǒng)中的控制算法的整、清晰，符號、寫清晰，主要符號、本規(guī)范。交。原理及設(shè)計、實現(xiàn)方法。單位等符合規(guī)范。單位等符合規(guī)范。期末考試成績：70%，考試方式為開卷，題型包括：基礎(chǔ)單選題、基礎(chǔ)填空題、基礎(chǔ)敘述問答題、基礎(chǔ)計算題、應(yīng)用題、設(shè)計分析題。課程考試考核內(nèi)容與要求基本要求評價標(biāo)準(zhǔn)比例（%）優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）目標(biāo)1掌握計算機控制技術(shù)原理與設(shè)計的基本概念，掌握計算機控制系統(tǒng)原理中的接口電路設(shè)計、離散控制系統(tǒng)理論、計算機數(shù)字程序控制技術(shù)。計算機控制技術(shù)基本概念回答、判斷問題正確，計算機控制系統(tǒng)的基本原理、基本分析方法正確，語言簡練。圖