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《机器人驱动与控制》教学大纲
课程编号英文名称:Robot Drive and Control
学 分:2.5
学 时:总学时48学时,其中理论32学时,实践16学时
先修课程:单片机原理及应用、机器人技术及应用
课程类别:专业方向选修课程
授课对象:自动化专业学生
教学单位:机械与电气工程学院
修读学期:第6学期
一、课程描述和目标
本课程是自动化专业的一门专业选修课程。通过本课程的学习帮助学生获得机器人驱动与控制的基本知识,了解学科发展前沿,掌握机器人驱动与控制研究的一般方法,使学生了解机器人驱动与控制在控制科学与工程中的地位和作用。培养正确的解决工程控制问题的正确方法,增强社会责任感促进全面素质的提高。
本课程是为本专业的三年级学生开设的专业必修课。
机器人驱动装置是驱使执行机构运动的机构,按照控制系统发出的指令信号,借助于动力元件使机器人进行动作。本课程结合大量工程应用实例,系统介绍基于步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机、液压、气压等装置的驱动与控制技术及其必威体育精装版应用成果。本课程涉及机器人广泛的应用领域、多种机器人类型和多方面的专业技术。
本课程要求学生达到以下基本要求:
了解智能控制的基本概念,智能控制系统的特征和性能以及智能控制系统的类型等。
了解智能控制中知识的基本概念,熟悉知识的表述、获取和处理方法。
了解遗传算法的理论基础,理解遗传算法的计算机实现。
了解神经网络的基本概念,理解前向神经网络及主要算法,理解神经元自适应PID
控制,理解神经网络PID控制。
了解模糊控制系统原理以及模糊控制器设计。
理解电加热炉模型,分析掌握电加热炉炉温智能控制原理。
本课程是为自动化类专业的开设的专业方向课。
本课程重点支持以下毕业要求指标点:
2.5能运用基本原理分析电气工程中的复杂工程问题的影响因素,证实解决方案的合理性
3.5能够进行电机或电气工程的设计
4.2能够基于专业理论和对象特征,选择研究路线和设计可行的实验方案
二、课程目标对毕业要求的支撑关系
毕业要求指标点
课程目标
权重
对应关系
2.4 能应用自动化工程专业知识分析自动化系统中的复杂工程问题的影响因素,评价解决方案的合理性。
课程目标1
1
M
3.3 能设计自动化工程项目的电子电气原理图、硬件配置和控制程序。
课程目标2
1
M
4.2能够基于专业理论和对象特征,选择研究路线和设计可行的实验方案
课程目标3
1
M
(H—高、M—中、L—低)
三、教学内容、基本要求与学时分配
序号
教学内容
基本要求
学时
教学方式
对应课程目标
1
机器人及驱动与控制概述
掌握机器人的组成、机器人的技术参数、机器人的分类
2
集中讲授
1
2
机器人步进电动机驱动与控制技术及应用
步进电动机及其在机器人的应用、步进电动机的工作原理、步进电动机的分类及型号命名、步进电动机的运行特性、步进电动机驱动技术、步进电动机控制技术、步进电动机在机器人驱动与控制应用概况
4
集中讲授
1,3
3
机器人直流伺服电动机驱动与控制技术及应用
直流伺服电动机及其在机器人的应用、直流伺服电动机的特点、直流伺服电动机的工作原理、直流伺服电动机驱动概述、直流伺服电动机控制概述、无刷直流电动机、无刷直流电动机驱动与控制
4
集中讲授
1,2,3
4
机器人交流伺服电动机驱动与控制技术及应用
交流伺服电动机及其在机器人的应用、交流伺服电动机的发展、同步电动机与异步电动机、模拟式交流伺服系统与数字式交流伺服系统、交流伺服电动机在机器人驱动与控制应用概况、机器人交流伺服电动机驱动与控制应用实例、工业机器人交流伺服驱动系统
8
集中讲授、小组讨论
2,3
5
机器人气压驱动与控制技术及应用
气动系统及其在机器人的应用、气动控制系统的基本构成、比例/伺服控制阀的选择、控制理论、典型应用、气动系统在机器人驱动与控制应用概况、机器人气压驱动与控制应用实例、基于PLC和触摸屏的气动机械手
10
集中讲授、小组讨论
2,3
6
机器人液压驱动与控制技术及应用
液压系统及其在机器人驱动与控制中的应用、液压控制系统的工作原理、液压控制系统的组成、液压控制系统的分类、液压系统在机器人驱动与控制应用概况、机器人液压驱动与控制应用实例、液压驱动机械手肋骨冷弯机
4
集中讲授、小组讨论
2,3
合计
32
四、课程教学方法
1. 总体设计
采用项目驱动的教学模式,虚实结合,将机器人控制相关项目设计贯穿于整个教学过程中,变抽象的电路变为形象的仿真,通过师生互动完成教学任务。采用探究式的教学模式,分析学生设计过程产生的错误,激发学生的学习兴趣,增强对所学知识的理解和掌握。
课堂
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