检测技术与控制工程 教学大纲

《检测技术与控制工程》课程教学大纲

课程编码： 课程名称： 学 时： 课程类型： 0110098 检测技术与控制工程 32 选修 英文名称： 学 分： 课程性质： 先修课程： 开课院系： Detection Technology and Control Engineering 2 专业课 电工电子技术、c语言程序设计 机电工程学院 适用专业： 机械设计制造及其自动化 开课学期：

第6学期 一、课程的地位、目的和任务

本课程地位：

检测技术与控制工程是高等院校机械电子工程、机械设计制造及其自动化等专业的专业课程。本课程在教学内容方面应着重于介绍机电一体化系统中传感器与检测技术与计算机控制技术的基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面应重视设计构思、创新意识和设计技能的培养。

本课程目的：

1.学生获得传感器、自动检测方法及计算机控制系统的组成及特点等方面的基本知识和基本技能； 2.将所学到的自动检测技术与计算机控制系统灵活地应用于今后的工作、生产实践中去。 本课程任务：

1.掌握各种传感器的原理及应用；

2.具备自动检测技术方面的基本知识和基本技能； 3.掌握计算机控制系统的组成和特点；

4.掌握计算机控制系统的应用程序设计及实现技术； 5.初步形成解决生产实际问题的能力。

二、本课程与其它课程的联系

前修课程：电工电子技术、c语言程序设计。 后修课程：机械创新设计等。

三、教学内容及要求

第一章 绪论

教学要求：

掌握机电一体化的基本概念、关键技术，了解机电一体化的典型产品与发展趋势。 重点：机电一体化的基本概念、关键技术 难点：机电一体化的关键技术 教学内容：

第一节 机电一体化的基本概念 （一）机电一体化的定义 （二）机电一体化系统构成要素

（三）机电一体化系统分类 （四）机电一体化系统特点

第二节 机电一体化技术与产品 （一）机电一体化的理论与技术基础 （二）机电一体化的关键技术 （三）典型的机电一体化产品

第三节 机电一体化的发展历史及趋势 （一）机电一体化的发展历史 （二）机电一体化的发展趋势

第二章 传感器与检测技术

教学要求：

了解传感与检测技术的基本概念；掌握应变与应力、压力、位移、流量、温度等典型物理量的检测技术及其相应传感器的测量原理。

重点：传感器的基本概念；力传感器、压力传感器、温度传感器等的测量原理。 难点：各种传感器的工作原理、适用场合及选型。 教学内容：

第一节 传感与检测技术概述 （一）检测技术基础 （二）传感器的基本概念

（三）传感器和检测系统的基本特性 （四）传感与检测系统的发展趋势

第二节 应变与应力的检测 （一）电阻应变效应 （二）电阻应变片 （三）测量电桥

第三节 应力的直接检测 （一）压电效应

（二）压电传感器及其等效电路 （三）压电式测力传感器及其应用

第四节 位移量的检测 （一）常用位移测量方法 （二）电阻式位移传感器测量位移 （三）电感式位移传感器测量位移 （四）电容式位移传感器测量位移 （五）数字式位移传感器测量位移

第五节 流量的检测 （一）流量的特征 （二）介入式流量检测方法 （三）非介入式流量检测方法

第六节 温度的检测

（一）温度及其测量方法 （二）热电阻及其热敏电阻 （三）热电偶

（四）集成电路温度传感器

第三章 电动机及其控制特性

教学要求：

熟悉电机拖动系统运动分析方法；了解直流电动机、控制电机等的结构原理及其控制特性，掌握三相异步交流电动机的结构原理及其控制特性。

重点：三相异步交流电动机、直流电动机、控制电机的结构原理及其控制特性。 难点：电机拖动系统运动分析方法。 教学内容：

第一节 电机拖动机构的运动分析 （一）单轴拖动机构的运动分析 （二）多轴拖动机构的运动分析 （三）拖动机构的机械特性 （四）电动机稳定运行的条件

第二节 直流电动机及其特性 （一）直流电动机的结构 （二）直流电动机的工作原理 （三）直流电动机的主要特性

第三节 交流电动机及其特性 （一）三相异步电动机的结构 （二）三相异步电动机的工作原理 （三）三相异步电动机的电路分析 （四）三相异步电动机的主要特性

第四节 伺服电机及其控制 （一）直流伺服电动机与控制 （二）交流伺服电动机与控制 （三）步进电机与控制

第四章 继电器控制技术

教学要求：

掌握常用控制电器的工作原理、电路符号及适用场合；熟悉继电器控制电路的设计、分析方法，掌握三相异步电动机的基本控制线路的设计与分析。

重点：常用控制电器的工作原理、继电器控制电路的设计、电动机的继电器控制。 难点：三相异步电动机的基本控制线路的设计与分析。 教学内容：

第一节 常用控制电器 （一）手动控制电路 （二）自动控制电路

第二节 继电接触器控制常用基本线路

（一）电气控制线路图绘制规则 （二）继电接触器控制的基本线路 （三）常用自动控制方法

第三节 电动机的继电器控制 （一）直流电动机的控制 （二）三相异步电动机的控制 （三）多电动机的顺序控制

第五章 PLC控制技术

教学要求：

了解顺序控制的概念与描述方法；了解PLC的原理结构及其特点；分析PLC的输入/输出模块原理，掌握PLC应用程序设计及应用系统开发方法。

重点：顺序控制的概念与描述方法、PLC应用程序设计及应用系统开发方法。 难点：PLC的输入/输出模块、PLC应用程序设计及应用系统开发方法。 教学内容：

第一节 顺序控制概述 （一）顺序控制的概念与分类 （二）顺序控制过程概述 （三）顺序控制系统的实现方式

第二节 PLC基础 （一）PLC的发展历史 （二）PLC的功用 （三）PLC的结构 （四）PLC的工作机制 （五）PLC的分类和特点

第三节 PLC的输入/输出模块 （一）输入/输出模块的功用与分类 （二）开关量I/O模块 （三）模拟量I/O模块 （四）扩展I/O模块

第四节 PLC控制应用程序设计 （一）PLC的编程语言 （二）PLC的编程元素 （三）PLC的指令系统 （四）梯形图的编程规则 （五）基本功能的梯形图实现

第五节 PLC控制应用实例分析 （一）PLC控制系统的设计步骤 （二）交流异步电动机的正反转控制

（三）交流异步电动机的星-三角降压启动控制 （四）液压回路的顺序动作控制

第六章 计算机控制技术

教学要求：

了解现代计算机控制系统的原理、组成与分类；了解计算机输入/输出接口原理、典型计算机控制算法及PID控制实例；掌握计算机控制网络的概念与方法，了解现场总线技术原理与CAN总线应用技术。

重点：现代计算机控制系统的原理、典型计算机控制算法及PID控制实例。

难点：典型计算机控制算法及PID控制实例、现场总线技术原理与CAN总线应用技术。 教学内容：

第一节 计算机控制系统概述 （一）计算机控制系统原理与组成 （二）计算机控制系统的典型分类 （三）计算机控制系统的现状与发展趋势

第二节 计算机输入／输出接口 （一）模拟量输入接口 （二）模拟量输出接口 （三）开关量输入／输出接口

第三节 计算机控制算法 （一）输入信号的处理 （二）过程变量的控制方法 （三）经典PID控制算法 （四）数字PID控制算法

四、教学安排及方式

总学时：32学时，其中理论教学时数32学时，实验（上机）教学时数为0学时。

习 看或 教学环节 讲 实 上 小 教学时数 题 录参 课 验 机 计 课 像观 课程内容 2 2 第一章 绪论 第二章 传感器与检测技术 第三章 电动机及其控制特性 第四章 继电器控制技术 第五章 PLC控制技术 第六章 计算机控制技术 合计 6 6 6 8 4 32 6 6 6 8 4 32 备 注 五、考核方式

1、考核方式：

（1）笔试开卷考试：时间为100分钟，试题量应以中等水平的应试者在规定的时间内答完全部试题为宜。

（2）结合本课程特点最终完成不少于2000字的论文/设计。 2、成绩评定：

平时成绩占20%，包括出勤、课堂提问、作业等；期中成绩占20%；期终成绩占60%。 综合考核成绩=平时成绩*20%+期中成绩*20%+期末成绩*60%

六、推荐教材与参考资料

1、推荐教材：

高钦和等编.《机电检测与控制》.北京：北京航空航天大学出版社,2015.

2、参考资料：

[1]田裕鹏.《传感器原理》.北京：科学出版社,2007. [2]刘绍堂.《控制测量学》.北京：黄河水利出版社,2007.

[3]闫坤.《电气与可编程器应用技术》.北京：清华大学出版社,2007.

编写人：朱青青

审核人：杜昌民

（2）结合本课程特点最终完成不少于2000字的论文/设计。 2、成绩评定：

平时成绩占20%，包括出勤、课堂提问、作业等；期中成绩占20%；期终成绩占60%。 综合考核成绩=平时成绩*20%+期中成绩*20%+期末成绩*60%

六、推荐教材与参考资料

1、推荐教材：

高钦和等编.《机电检测与控制》.北京：北京航空航天大学出版社,2015.

2、参考资料：

[1]田裕鹏.《传感器原理》.北京：科学出版社,2007. [2]刘绍堂.《控制测量学》.北京：黄河水利出版社,2007.

[3]闫坤.《电气与可编程器应用技术》.北京：清华大学出版社,2007.

编写人：朱青青

审核人：杜昌民

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