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四川大学制造科学和工程学院本科课程《机械电

作者:admin 发布时间:2019-09-04 15:57

  四川大学成立科学与工程学院本科课程 《刻板电子学》教学纲要 课程编号: 302066020 课程类型: 选修课 Course Code: 302066020 Course Type: Elective 课程名称: 刻板电子学 讲课对象: 本科三年级学 Course Name: Mechatronics 生 Audience: Junior 学时/学分: 32/2 讲课讲话: 中文 Credit 32/2 Language of Chinese Hours/Credits Instruction Mandarin 先修课程: 模仿电子身手基本、数字电子身手基本 开课院系: 刻板工程系 Prerequisite: Fundamental Analog Electronics , Course offered by: Department of Fundamental Digital Electronics Mechanical Eng. 合用专业: 刻板计划成立及其主动化专业 Intended for: Mechanical Design, Manufacturing and Automation 纲要执笔人: 罗华 纲要审核人: Edited by: Luo Hua Inspected by: 一、课程简介 刻板电子学(Mechatronics)是机电一体化身手的紧张基本,它是微收拾器身手、软件 身手和揣度机操纵身手向刻板工业浸透的流程中变成并起色起来的新型归纳型学科。它先容 以微收拾器编制为中心的衡量和节制编制,以及若何引进到刻板产物的计划中去,以便降低 产物职能、加强人机交互性并计划出新型的机电一体化编制的科学。 本课程紧要编制地先容了刻板电子学总体外面、手法和起色趋向,并面向代外异日起色 趋向的数字修饰配和编制举办详明诠释,囊括“微收拾器及编制和软件”、“数字式衡量与传 感器”、“信号的安排与数字化变换”、“伺服奉行器与数字奉行器”和“总线、接口与通讯” 等实质,并精密联络如“MIT 两轮自平均呆板人”等邦外里操纵实例的深远领会,以培育学 生的工程推行技能。 二、进修方向 1、了然刻板电子学、机电一体化以及刻板电子工程等学科之间的合联,学科汗青沿革 与起色趋向;了然带有“智能”特征的刻板电子产物紧要布局和具备主动化和智能特征的机 械电子产物的计划流程; 2、解析智能刻板中微收拾器编制的分类、布局、效用和常睹的名词术语等;解析可编 程节制器、工业节制揣度机、数控编制的根本架构;比较古代传感器,了然数字式衡量编制 和常睹数字式传感器的道理、布局与特征,告终刻板编制中位移、力与力矩、压力、角度、 加快率等方向的衡量;了然常睹数字奉行器和伺服奉行器的道理、效用和特性,以及它们正在 机电编制中的操纵; 3、可能了然前向通道、后向通道的布局特性,并利用根本的信号分辩、放大、变换、 细分等数字手法和数字电道,处分传感器、收拾器和节制器之间信号的通报题目,构修完备 的数字信号通道,并举办软件仿线 、可能发端归纳操纵所学刻板电子学常识和工程科学,通过音讯检索和文献筹议,对 榜样机电一体化编制中的检测和节制效用举办识别、领会和评判,并最终降低产物的职能和 效用,从而培育学生的机电工程化应居心识; 5、可能发端利用刻板电子学所学数字编制各自的特征和操纵边界,联络工程本质举办 道理选型和计划计划,以处分刻板产物的主动化效用竣工和优化题目,并撰写出大略计划报 告。 三、进修方向与卒业条件的对应合联 卒业条件 卒业条件目标点 进修方向 (2)可能操纵数学、自然科学和刻板工程 2.1 可能操纵数学、自然科学和 科学的根本道理,通过音讯检索、文献筹议, 刻板工程科学的根本道理,识别刻板 对刻板工程范围计划、成立、运转等方面的复 进修方向4 工程范围计划、成立、运转中的环节 杂工程题目举办识别、外达、领会、评判,并 题目与参数; 得回有用结论。 (3)可能计划餍足特定需求的刻板产物功 3.3 针对刻板工程范围计划、制 能道理计划、零部件及刻板编制,或针对刻板制、运转中的丰富工程题目,可能设 进修方向5 工程范围计划、成立、运转等方面的丰富工程计餍足特定需求的编制、单位(部件) 题目,拟定相应的计划、成立、运转计划,并或刻板成立工艺流程,并可能正在计划 可能归纳思考社会、康健、安好、功令、文明枢纽中展现改进认识。 以及处境要素,展现改进认识。 (4)可能基于科学道理并采用科学手法, 4.1 对待刻板工程范围计划、制 针对刻板工程范围计划、成立、运转等方面的 制、运转中的丰富工程题目,可能基 丰富工程题目举办筹议,通过计划、践诺实行, 进修方向3 于科学道理并采用科学手法,计划相 获取、领会和声明数据,并通过音讯归纳,获 应的实行; 得合理有用的结论。 (5)可能采取、应用与开荒伏贴的身手、 资源、新颖工程器械和音讯身手妙技和器械, 5.2 可能开荒与应用恰当的身手、 针对刻板工程范围计划、成立、运转等方面的资源、新颖工程器械和音讯身手器械, 进修方向2 丰富工程题目,举办预测与模仿,并可能解析举办刻板工程范围计划、成立、运转 合连身手器械、针对丰富工程题目预测与模仿中丰富工程题目的预测与模仿; 结果的限定性。 (12)了然刻板计划成立及其主动化范围 12.1可能了然今朝刻板计划成立 的新外面、新身手及邦外里起色动态,具有自 及其主动化范围的起色状况与起色趋 进修方向1 主进修和终生进修的认识,有不绝进修和适宜 势; 起色的技能。 四、教学根本实质 第一章:绪论及案例 1、 刻板电子学的出处、起色和操纵 2 、 刻板电子学、机电一体化以及刻板电子工程等学科之间的合联 3、 智能刻板电子产物紧要布局 4 、 以微收拾器为基本的刻板电子产物计划手法,并引入MIT 两轮自平均呆板人的原 理、布局举动操纵实例和常识参考。 根本条件:了然今朝刻板电子学的举座起色状况与起色趋向,了然刻板产物中检测与控 制电子编制的紧要布局和效用,以及榜样的计划手法和流程。 本章进修实质对应进修方向1,支柱卒业条件目标点12.1。 第二章:微收拾器及编制和软件 1、 先容了微收拾器的分类、布局、效用和常睹的名词术语等; 2 、 可编程节制器的架构、职责道理和全部操纵 3、 工业节制揣度机的架构、职责道理和全部操纵 4 、 揣度机数控编制的架构、职责道理 5、 各微收拾器编制的全部操纵和核心规范 根本条件:正在了然先容了微收拾器的分类、布局、效用和常睹的名词术语基本上,可能 发端遵循可编程节制器、工业节制揣度机、揣度机数控编制的各自的特性和榜样操纵,服从 本质机电产物的需求举办选型计划。 本章进修实质对应进修方向2,支柱卒业条件目标点5.2 。 第三章:数字式衡量与传感器 1、 数字式衡量与传感器的界说和特性,对应于古代的衡量手法与模仿传感器,数字式 衡量编制的布局、特征和利益; 2 、 数字式位移衡量与传感器的紧要类型,紧要以光栅、激光、容栅和编码器为例,详 细领会常睹数字位移传感器的道理、电道及其榜样案例操纵; 3、 MEMS 传感器的道理,紧要以力与力矩、压力、角度、加快率等衡量方向为例诠释 MEMS 传感器特性和操纵实例; 4 、 CCD 与CMOS 图像传感器及其组成的衡量编制正在位移上的衡量计划和职责道理,并 先容其正在呆板视觉、方向跟踪、图像识别正在智能刻板上的普及操纵。 根本条件:解析古代的衡量手法与模仿传感器与数字式的区别与相干,解析数字式衡量 编制和常睹数字式传感器的道理和特性,可能懂得和利用这些数字编制告终刻板编制中位 移、力与力矩、压力、角度、加快率等方向的衡量,并遵循身手条目举办数字传感器选型设 计;可能发端遵循传感器编制的特性和榜样操纵,对比本质机电产物的衡量目标举办选型设 计,处分机电一体化编制的数字化检测题目,并降低刻板产物的职能和效用。 本章进修实质对应进修方向2,支柱卒业条件目标点5.2 。 第四章:信号的安排与数字化变换 1、 前向通道、后向通道的布局特性; 2 、 信号的分辩、放大、变换、细分道理和电道,以及若何预防和樊篱搅扰等; 3、 数字滤波,数字细分等信号数字收拾手法和电道的根本效用和职责道理; 4 、 数字信号的收拾和领会基本外面和妙技,案例领会。 根本条件:解析信号的性子和数字化收拾原始信号的手法。会发端领会信号成份和中心 数字化收拾电道,可能修设其道理电道模子,可能通过仿真,计划出实行信号的全部安排方 案和获取最终数据和信号图形。 本章进修实质对应进修方向3,支柱卒业条件目标点4.1 。 第五章:伺服奉行器与数字奉行器 1、 奉行器的观念和分类; 2 、 对比平时直流电动机和调换电动机调速手法,诠释步进电动机、直流伺服电机、交 流伺服电机、直线电机和数字液压缸等伺服奉行器和数字奉行器的道理、布局、效用和特性; 3、 数字奉行器正在节制编制中的操纵和领会。 根本条件:了然古代的奉行器与数字奉行器的区别特性与相干,解析步进电动机、直流 伺服电机、调换伺服电机、直线电机和数字液压缸等伺服奉行器和数字奉行器的职责道理和 特征;可能懂得和利用区别数字奉行器的特征,遵循产物全部目标和需求计划出节制计划。 本章进修实质对应进修方向2,支柱卒业条件目标点5.2 。 第六章:面包主动化分拣线和MIT 自平均呆板人案例领会和计议 1、 面包主动化分拣线和MIT 自平均呆板人的职责道理领会和计议; 2 、 案例中的传感器衡量编制和奉行器领会和计议; 3、 节制器编制选型领会和计议等。 根本条件:了然明白到刻板工程范围计划、成立、运转等涉及到的刻板电子学常识和应 用,可能遵循榜样机电一体化案例的特征和根本身手目标,举办效用单位和电控编制的计划 计划,并正在课题计议中踊跃陈述说话和撰写大略领会叙述及文档。 本章进修实质对应进修方向4 ,5,支柱卒业条件目标点2.1,3.3 。 课带实行枢纽,囊括2 个紧要实质: 实行1 :光栅传感器电道职责道理 根本条件:进修Multisim 根本操作,并能构修出光栅传感器的根本职责电道,加深对 道理的解析。 实行2 :光栅信号数字化安排与变换仿真 根本条件:学会根本的数字化信号的仿真妙技并能加以大略领会;正在Multisim 中告终 信号胀励、波形张望、参数修树等,以仿真光栅数字化安排与变换的准确职责流程,。 本课带实行枢纽进修实质对应进修方向2,3,支柱卒业条件目标点4.1 和5.2 。 五、倡导教学进度 1 绪论及案例 3 学时 2 微收拾器及编制和软件 3 学时 3 数字式衡量与传感器 5 学时 (课带实行1) 4 学时 信号的安排与数字化变换 5 学时 (课带实行2 ) 4 学时 5 伺服奉行器与数字奉行器 2 学时 6 面包主动化分拣线 学时 平均呆板人案例领会和计议 六、教学战略与手法 1、阐扬根本道理,外面相干本质,培育学生改进技能; 2、采用众媒体课件、电子备课和古代教学相联络举办教学; 3、通过案例领会,夸大刻板电子学中数字化模子和编制的修设和利用; 4 、外面教学与教室计议、实行操练相联络,加强学生工程概念的修设和工程领会技能 的培育。 七、调查方法 课程推行报成功绩和期末考查结果归纳评判。 八、结果评定手法 课程推行叙述占总结果的30%,期末考查结果占总结果的70% ; 九、教学参考书与其他合连教学资源(如网上教学资源等) 1. Nitaigour Premchand Mahalik.机电一体化—道理•观念•操纵[M].北京:科学出书 社,2008 . 2. Robert Munnig Schmidt, Georg Schitter, Jan van Eijk. The Design of High Performance Mechatronics[M]. High-Tech Functionality by Multidisciplinary System Integration. Holland: Delft University Press,2011. 3. 石祥中.机电一体化编制计划[M].北京:化学工业出书社,2009 . 4. 【日】高森年.赵文珍译.机电一体化[M].北京:科学出书社,2001 . 5. 宁杨,周毓林.嵌入式编制基本及操纵[M].北京:清华大学出书社,2012 6. 周厉.数字化衡量身手[M].北京:北京理工大学出书社,2011 7. 张贤能.信号领会与收拾[M].北京:清华大学出书社,2011 8. 李恩光.机电伺服节制身手[M].上海:东华大学出书社,2003 9. 张力勋.机电编制修模与仿真[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出书社,2009 . 10. 陈伟,延文杰.两轮自平均呆板人节制编制的计划[J].传感器与微编制,2008,27(4) . 11. 刘政华.刻板电子学[M].长沙:邦防科技大学出书社,1999. 12. The DIY Segway. /first/segway .

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