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ME393 《测控技术（Ⅱ）》课程教学大纲 课程名称：测量与控制技术（Ⅱ） 课程代码：ME393 学分/学时：3 学分/48 学时课程+1 学分/16 学时实验 开课学期：春季学期 适用专业：机械工程、热能与动力工程、核工程、航空航天工程等相关专业 先修课程：《电工与电子技术G 类》、《模型、分析与系统控制》、《机械振动》、 《测试技术Ⅰ》 开课单位： 机械与动力工程学院 一、课程性质和教学目标 课程介绍：《测控技术（Ⅱ）》主要从机械工程角度出发，理论联系实际，突 出工程应用，全面系统地介绍了机电控制基本器件——低压电器、可编程控制器、 单片机、数字信号处理器，嵌入式控制器的组成、原理及应用，并在此基础上， 讲述了总线技术和机电系统的总体设计方法，是适用于机械工程及自动化、热能 与动力工程、核科学与工程和航空航天工程等相关专业研究生的一门学位课程， 也可以作为大学四年级本科生的选修课程。 教学目标：《测控技术（Ⅱ）》旨在培养相关专业研究生或大学四年级本科生 掌握机电控制技术的基本概念和原理、基本器件和机电控制设计方法，重在培养 研究生或大学四年级本科生设计完整的机电控制系统。本课程不仅为学生提供必 要的基础理论知识，重点培养学生利用专业技能分析解决问题的能力，为今后从 事工程技术工作、科学研究以及开拓新技术领域，打下坚实的基础。 本课程主要包括机电控制技术的基本知识、继电器接触器控制、单片机技术、 可编程控制器、数字信号处理器、嵌入式控制器以及总线技术等，以及实现机电 系统控制的基本方法、途径和步骤。要求研究生或大学四年级本科生在课程学习 过程中，联系实际探讨运用机电控制技术解决机械自动化系统控制的有效方法。 主要有下列内容： 1. 绪论 重点内容：机电控制概述，机电控制技术的产生与发展，机电控制系统基本 结构要素和关键技术，机电系统的设计方法与应用实例。 2. 常用机电控制系统的软硬件基础 重点内容：常用低压电器的特性、图形文字符号及用途，电器原理图的画法 规则，基本（典型）控制电路。 3. 单片机原理及应用 重点内容：概述（发展过程及常见种类、特点及应用领域、发展趋势），单 片机结构组成及特点（以较为新型的51 系列－AT89S52 为例），复位及时钟时序， 指令系统，中断与定时，通讯及系统扩展应用（IO 扩展，存储扩展，通讯，AD 与DA ，键盘与显示）。 4. 可编程控制器 重点内容：PLC 概述，组成，基本工作原理，编程语言及程序设计，顺序步 进指令及编程，PLC 控制系统设计步骤及应用举例。 5. 数字信号处理器及嵌入式控制器 重点内容：数字信号处理器特点（与单片机对比）与种类，以TMS320F2812 为例介绍运动控制类DSP 的组成及运动控制方面的资源优势及应用（AD ，PWM ， 编码器接口，事件捕捉，总线及通讯）； 嵌入式控制器特点（与单片机及 DSP 对比）与种类，以意法为例介绍运动 控制类ARM 的组成以及运动控制方面的资源优势及应用（AD 、PWM 、编码器 接口、事件捕捉、总线及通讯、以太网、USB 、CD 卡以及操作系统编程）。 6. 总线技术与应用 重点内容：总线技术简介，总线的结构特点与优点，几种典型总线与应用。 7. 机电控制系统的分析与设计 重点内容：机械驱动系统、电子电路、控制以及软件设计之间的参数耦合及 动力学耦合；系统总体设计原理和方法； 8. 机电控制技术的应用 重点内容：AGV 以及运动学建模介绍，环境信号感知、输出、传递函数及 反馈，电机伺服控制，机电控制系统构成等。 二、课程教学内容及学时分配 1.第 1 章 绪论（2 学时/课堂教学） 1）机电控制概述；2 ）机电控制技术的产生与发展；3 ）机电控制系统基本 结构要素和关键技术；4 ）机电系统的设计方法与应用实例。 ２.第２章 继电器接触器控制系统（4 学时/课堂教学） 1）常用低压电器的特性；2 ）低压电器的图形文字符号及用途；3 ）电器原 理图的画法规则；4 ）基本（典型）控制电路。 ３.第３章 单片机原理及应用（１８学时/课堂教学＋２学时实验） 1）单片机概述；2 ）单片机结构组成及特点；3 ）复位及时钟时序；4 ）指令 系统；５）中断