课程设计5“典型机电系统的运行监控”
课程教学大纲
英文名称：Operation and Control of Typical Mechatronic Systems
课程编号：CODE4031
学时：56 （理论学时：8 实验学时：48课外学时：24）
学分：2
适用对象：大学四年级本科生
先修课程：机械控制理论基础、机械电子工程基础、自动化元件等专业课
使用教材及参考书：
[1] 自编课程设计指导书.
[2] 王孙安.机械电子工程原理.机械工程出版社.2010.10. ISBN .7111285336
[3] 尹志强 机电一体化系统设计课程设计指导书机械工业出版社 2007.7.1 ISBN：9787111215042
一、课程性质和目的
性质：集中实践
目的：
1．培养学生综合运用高数、电工电子、计算机等各科基础知识和机械设计、机电控制与自动化元件等专业知识系统解决工程实际问题的能力；
2．培养学生具有制订实验方案、进行实验、分析和解释数据的能力；
3. 培养学生具有制图、计算、测试、调研、查阅文献等基本技能和较强的计算机应用能力；
4．培养学生团队合作意识和较强的人际交往能力
5．初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法；
二、课程内容简介
本课程设计共有6个题目,可供学生选择。
题目1.“电液位置伺服控制”课程设计
设计内容：
1. 完成电液伺服控制系统的总体设计；
2. A/D转换器、电液伺服阀、对称液压缸、位移和压力传感器、D/A转换器等元件选择
3. 基于PID控制算法的控制器设计
4. 电液位置伺服控制系统的动态性能分析。
题目2：“机液伺服系统设计”课程设计
设计内容：
1. 机液伺服阀分析与计算；
2. 机液伺服系统液压缸设计与分析；
3. 机液伺服系统信号输入装置设计；
4. 机液伺服系统总体设计、分析与仿真。
题目3：“双自由度平台交流伺服电机控制”课程设计
设计内容：
1. 交流伺服电机的分析与计算；
2. 位移、速度等传感器的选择；
3. 双自由度运动平台的设计及计算；
4. 以计算机为控制器，由传感器测量出的位移和速度等构成闭环控制，实现对双自由度运动系统的控制。
题目4：“多工位直流伺服电机控制”课程设计
设计内容：
1. 利用工业计算机为控制器，利用A/D和D/A转换器、电机驱动器、位移传感器和支架等元件组成一个多工位闭环控制与反馈系统，编写系统设计方案。
2. 根据多工位运动平台（两平行直线运动平台或者一直一转运动平台）的运动要求，进行机械结构和伺服控制系统设计。
3. 进行直流伺服电机的位移、速度分析与计算和传感器选择，及受力分析计算；
4. 以计算机为控制器，由传感器测量出的位移和速度等构成闭环控制，实现对多工位运动系统的闭环控制。
题目5：“3关节手指型机械手的设计”课程设计
设计内容：
1. 设计3关节手指型机械手的结构；
2. 对3关节手指型机械手进行结构强度，刚度分析；
3. 对手指关节动作进行计算机控制；
4. 手指动作的软件程序设计。
题目6：“自动驱动物流车的设计”课程设计
设计内容：
1. 自动行走物流车的结构设计；
2. 自动行走物流车的设计分析；
3. 自动行走物流车的计算机控制系统设计；
4. 自动行走物流车的软件程序设计。
三、教学基本要求
题目1：“电液位置伺服控制”课程设计基本要求
1.了解电液位置伺服控制系统，明确本课程设计任务的目的；
2.进行电液位置伺服控制系统的组成分析及设计；
3.根据所选择的电液位置伺服控制系统的元件参数，对系统进行建模与仿真分析；
4. 进行电液位置伺服控制系统软件设计；
5. 开展电液位置伺服控制系统的实验调试工作；
6. 撰写课程设计报告。
题目2：“机液伺服系统设计”课程设计基本要求
1.完成机液伺服系统的设计；
2.完成机液系统动态分析与仿真；
3.完成设计说明书；
4.完成图纸一份（A1图纸一张）。
题目3：“双自由度平台交流伺服电机控制”课程设计基本要求
1. 要求参加设计者，系统地复习机电控制类的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知条件和要解决问题；
2. 画出系统分析简图和相应软硬件框图；
3. 对交流伺服电机控制系统进行实验调试并完成相应的控制器设计和仿真；
4. 列出理论依据和导出计算公式，并完成课程设计计算说明书。要求语言简练，条理清晰，表达完整。
题目4：“多工位直流伺服电机控制”课程设计基本要求
1. 要求参加设计者，了解直流伺服控制系统，明确本课程设计任务的目的，系统复习机电控制类的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知条件和所求问题；
2. 硬件和软件系统方案设计，画出系统分析简图和相应框图；
3. 根据所选择的直流伺服控制系统的元件参数，对系统进行建模与仿真分析。
4. 撰写课程设计报告。要求列出理论依据和导出计算公式，并完成课程设计计算说明书。语言简练，条理清晰，表达完整。
题目5：“3关节手指型机械手的设计”课程设计基本要求
1. 手指能够实现自由动作，具有1公斤以上的抓取力；
2. 控制系统用单片机或用PC机均可，控制器可以任选；
3. 手指之间动作不得相互干涉。
4. 机械手要求体积小，重量轻。
5. 完成设计说明书，对所完成的设计要有详细说明，说明书一般不少于20页；
6. 完成全部零部件设计图纸一套和控制软件一份。
题目6：“自动驱动物流车的设计”课程设计基本要求
1. 自动行走小车要能够实现自动行走，转弯等功能；
2. 小车的载重要达到100公斤以上
3. 控制系统用单片机或用PC机均可，控制器可以任选；
4. 小车行走导航采用地面导轨引导。
5. 小车按照预定地点停放，但要求有避障功能。
6. 完成设计说明书，对所完成的设计要有详细说明，说明书一般不少于20页；
7. 完成全部零部件设计图纸一套。
四、教学内容及安排
学生选定课程设计题目后，由指导教师讲授8学时理论基础及要求，学生实践48学时，要求课外查阅资料及补充相关知识24学时。
五、考核方式
1．学生完成全部设计后，将全部图纸和说明书装订成册，交指导教师审阅。
2．答辩的内容以本设计为主，适当结合相关基础理论、基本知识和技能。
3．综合设计成绩由设计水平、计算能力、图纸质量、答辩情况等综合构成，由指导教师讨论评定。
4.成绩分档：优秀、良好、中等、及格、不及格
六、本课程各教学环节对人才培养目标的贡献度见下表
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知识能力素质要求
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教学环节
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课后环节
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授课
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实验
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上机
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讨论
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作业
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自学
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综合大作业
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其他
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K1
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K2
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○
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K3
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K4
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A1
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◎
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◎
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A2
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◎
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◎
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◎
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A3
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◎
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|
◎
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|
◎
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A4
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◎
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◎
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◎
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A5
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○
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○
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|
○
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A6
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◎
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◎
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◎
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A7
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A8
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○
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◎
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◎
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◎
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C1
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C2
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C3
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C4
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○
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○
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○
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C5
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○
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○
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○
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C6
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○
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○
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○
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注：1、各专业课程贡献度表根据本专业知识、能力、素质培养要求填写。基础课程贡献度根据学校知识、能力、素质培养要求填写。
2、贡献度显著表示为◎，贡献度一般表示为○ 。
大纲制定者：王孙安
大纲审核者：
