《電力拖動自動控制系統》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養方案課程代碼：05156031課程性質：專業選修課學分：4學分學時：64學時（理論56學時，實驗8學時）先修課程：自動控制原理、電力電子技術、電機學后續課程：現代電機控制技術等適用專業：電氣工程及其自動化開課單位：電氣工程與自動化學院一、課程說明《電力拖動自動控制系統》是電氣工程及其自動化專業的一門專業選修課。本課程主要教授交直流調速系統的基本理論與系統分析和工程設計方法，為學習其他有關課程及以后從事技術工作打下必要的基礎。本課程是一門實踐性很強的課程，強調培養運用所學知識解決生產實際中問題的能力，兼顧新技術、新工藝及其發展方向的介紹，培養“厚基礎、寬口徑、高素質、強能力”的人才。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：了解運動控制技術的發展、應用以及在本專業學科領域的地位和作用；掌握直流電機、交流電機各種控制系統的機械特性、數學模型及性能指標；掌握先進的運動控制理論和系統設計方法；掌握通用變頻器的操作及控制。課程目標2：能夠應用自動控制理論分析運動控制系統的穩態性能和動態性能；能夠應用自動控制理論進行運動控制系統的調試及設計；具有團隊協作和勞動能力，具有不斷學習適應社會發展和行業競爭的能力。課程目標3：具有良好的職業道德和敬業精神；養成積極思考的習慣，具有獨立通過網絡獲取學習信息的能力；具有大膽探索、勇于創新、積極交流、密切協作的精神，善于發現各類運動控制系統在自動化領域的應用；具有愛國主義精神、積極主動地把所學知識用在建設祖國的過程中；具有運動控制相關專業知識，能夠運用工程設計思路、方法進行運動控制系統設計工作。三、課程目標與畢業要求《運動控制系統A》課程教學目標對電氣工程及其自動化專業畢業要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業要求關系畢業要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.4能夠將電氣工程及其自動化專業知識用于復雜電氣工程問題解決方案的比較與優化。課程目標1：了解運動控制技術的發展、應用以及在本專業學科領域的地位和作用；掌握直流電機、交流電機各種控制系統的機械特性、數學模型及性能指標；掌握先進的運動控制理論和系統設計方法；掌握通用變頻器的操作及控制。M2.問題分析2.2能夠運用數學、自然科學和工程科學的基本原理，分析并表達復雜電氣工程問題的特性，獲得多種解決方案。課程目標2：能夠應用自動控制理論分析運動控制系統的穩態性能和動態性能；能夠應用自動控制理論進行運動控制系統的調試及設計；具有團隊協作和勞動能力，具有不斷學習適應社會發展和行業競爭的能力。H4.研究4.2能夠根據復雜電氣工程問題的特征，選擇研究路線，設計實驗方案。課程目標1：了解運動控制技術的發展、應用以及在本專業學科領域的地位和作用；掌握直流電機、交流電機各種控制系統的機械特性、數學模型及性能指標；掌握先進的運動控制理論和系統設計方法；掌握通用變頻器的操作及控制。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關畢業要求的關聯度。四、教學內容、基本要求與學時分配1.理論部分理論部分的教學內容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內容、基本要求與學時分配教學內容教學要求，教學重點難點理論學時實驗學時對應的課程目標1.運動控制系統概述1.1運動控制技術概述；1.2運動控制系統的主要結構特點；1.3運動控制系統的基本性能指標。教學要求：了解運動控制技術的發展、應用以及在本專業學科領域的地位和作用；掌握運動控制系統的主要結構特點以及基本性能指標。重點：運動控制系統的主要結構特點、運動控制系統的基本性能指標。難點：運動控制系統的主要結構特點。42.直流調速系統2.1可控直流電源電動機系統；2.2閉環控制的直流調速系統；2.3可逆直流調速系統。教學要求：了解直流脈寬調速系統的基本控制模式；掌握相控整流直流調速系統的機械特性及數學模型、直流PWM調速系統的數學模型及機械特性、閉環調速系統的機械特性及性能指標；學會建立閉環調速系統各典型環節靜態、動態數學模型的一般方法，轉速、電流雙閉環直流調速系統的工程設計思路、方法。重點：相控整流直流調速系統的機械特性及數學模型、直流PWM調速系統的數學模型及機械特性、開環調速系統的機械特性及性能指標。難點：相控整流直流調速系統的機械特性及數學模型、直流PWM調速系統的數學模型及機械特性。141、2、33.交流調速系統3.1異步電動機調速系統的結構和原理；3.2異步電動機變頻調速控制方法；3.3同步電機變頻調速方法教學要求：掌握異步電動機變壓變頻調速基本原理、掌握SPWM逆變器的控制模式和實現方法；掌握異步電動機變壓變頻調速系統中的脈寬調制技術；掌握異步電動機變頻調速的控制方式、掌握通用變頻器的操作與控制；掌握同步電機變壓變頻調速方法。重點：異步及同步電動機調速系統的結構和原理、異步及同步電動機變頻調速控制方法。難點：異步及同步電動機調速系統的結構和原理、異步及同步電動機變頻調速控制方法。2661、2、34.伺服系統4.1伺服系統的基本結構及特征；4.2伺服系統應用。教學要求：掌握伺服系統的基本結構及特征；掌握直流伺服系統控制對象的數學模型和交流伺服系統控制對象的數學模型；掌握伺服控制系統的集成設計方法。重點：伺服系統的基本結構及特征、伺服控制系統的集成設計方法。難點：伺服系統的基本結構及特征、伺服控制系統的集成設計方法。1221、2、3合計5682.實驗部分實驗部分的教學內容、基本要求與學時分配見表3。表3實驗項目、實驗內容與學時實驗項目實驗內容和要求實驗學時對應的課程目標1.通用變頻器的操作與電機控制實驗內容：匯川變頻器的操作與控制實驗要求：了解并熟悉通用變頻器操作面板、外部端子及通訊協議的操作及使用方法。61、2、32.伺服控制系統應用實驗內容：伺服電機控制實驗要求：了解并熟悉伺服驅動器的參數設置及使用方法。21、2、3合計8五、教學方法及手段本課程以課堂講授為主，結合討論、案例、視頻資源共享、實驗等教學手段完成課程教學任務和相關能力的培養。學生比較全面地理解直流調速系統、交流調速系統、伺服系統的基本理論，并在此基礎上掌握系統分析和工程設計方法，具有應用自動控制理論進行運動控制系統的調試及設計能力。在實驗教學環節中，學生通過變頻器的操作與控制、伺服控制系統應用實現對交流電動機的控制與調速，初步掌握運動控制系統的設計、安裝、調試等專業技能，為日后從事相關工作奠定堅實基礎。培養學生自主學習能力、實際動手能力，激發學生的創新思維。六、課程資源1.推薦教材：（1）阮毅.電力拖動自動控制系統-運動控制系統(第五版)[M].北京:機械工業出版社,2020.2.參考書：（1）陳伯時.電力拖動自動控制系統[M].北京:機械工業出版社,2005.（2）丁學文.電力拖動運動控制系統[M].北京:機械工業出版社,2017.（3）楊耕.電機與運動控制系統[M].北京:清華大學出版社,2006.3.期刊：（1）武星,樓佩煌,唐敦兵.自動導引車路徑跟蹤和伺服控制的混合運動控制[J].機械工程學報,2011,47(03):43-48.（2）KimH,ShinJY,KimJ.Designandlocomotioncontrolofahydrauliclowerextremityexoskeletonformobilityaugmentation[J].Mechatronics,2017,46:32-45.（3）王耀威,紀志堅,翟海川.仿生機器魚運動控制方法綜述[J].智能系統學報,2014,9(03):276-284.（4）吳琳,譚營,唐建.運動控制技術發展與展望[J].機床與液壓,2007(07):231-233+216.（5）徐照平,常思勤,林繼銘.四沖程自由活塞發電機活塞運動控制方法[J].農業機械學報,2013,44(01):6-10+16.4.網絡資源：（1）齊蓉,裝備自動化工程設計與實踐,2018.7.12./courses/course-v1:NPUX+20180702+sp/about（2）趙建洲,電機與拖動,2018.6.24./course/AYIT-1001794001七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關系見表4。表4課程考核對課程目標的支撐考核環節占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現8（1）根據課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分；（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√332實驗16（1）根據每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環節的最終成績；（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√16作業16（1）主要考核學生對各章節知識點的復習、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業單獨評分，取各次成績的平均值作為此環節的最終成績；（3）以作業成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√664期末考核60（1）期末考核成績100分，以期末考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績；（2）主要考核直流調速系統、交流調速系統、伺服系統的特點、性能參數及設計方法等內容；（3）考試題型為：填空題、選擇題、簡答題、作圖題、計算題和分析題等。√√√252510合計：100分345016八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現、實驗、作業、期末考核等方式對學生進行考核評價。考核基本要求：考核總成績由期末考核成績（或實操成績）和過程性評價成績組成。其中：期末考核成績為100分（權重60%），試題類型為填空題、選擇題、簡答題、作圖題、計算題、分析題等類型；作業評價、課內實驗、課堂表現過程性評價成績為100分（權重40%）；過程性評價和期末考核分值分配應與教學大綱各章節的學時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內容、評價標準、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現20積極參與教學活動，踴躍回答問題，準確率大于90%。認真參與教學活動，回答問題準確率大于80%。偶爾參與教學活動，回答問題準確率大于70%。上課不認真，偶爾參與教學活動。上課不認真，不參與教學活動。作業40作業完整，思路清晰，準確率大于90%，字跡工整。作業完整，準確率大于80%，字跡工整。不交作業2次以內，準確率大于70%。不交作業4次以內，準確率大于60%。不交作業5次以上，準確率小于60%。實驗40實驗預