测量与机电控制-上海交通大学.docVIP

《测量与控制技术》课程教学大纲 课程名称：测量与控制技术 课程代码： 学分/学时：4学分/68学时 开课学期： 春季学期 适用专业： 机械工程及自动化、热能与动力工程、核工程、航空航天工程 先修课程：《大学物理》、《高等数学》、《电工与电子技术G类》、《模型、分析与系统控制》、《理论力学》、《工程热力学》、《工程流体力学》、《机械振动》 后续课程：《机械与动力综合实验》 开课单位： 机械与动力工程学院 一、课程性质和教学目标（需明确各教学环节对人才培养目标的贡献，专业人才培养目标中的知识、能力和素质见附表） 课程性质： 《测量与控制技术》是机械工程、热能动力工程、核科学与工程、航空航天工程等专业的一门重要技术基础课，是机械、能源动力类专业必修主干课。 教学目标： 《测量与控制技术》是一门与工程实际密切结合的课程，它的主要任务是通过各教学环节，应用各种教学手段，使学生掌握如何测量、处理和分析信号，掌握工程中常用的控制技术和方法，并将两者结合，实现完整的测控系统。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，为学生从事与测试、控制相关专业技术工作、科学研究工作等打下坚实的基础。具体来说： 测量与控制技术的概述，了解传感、信号获取、处理和反馈控制、计算机集成应用等各关键技术环节。（A5.1） 掌握机械自动化系统中常用的测量传感器和测量装置的特性（A5.1） 掌握常用的信号测量和处理方法，能根据工程实际的要求，对静动态实验数据的描述，设计基本的测量系统（A5.2） 掌握常用的控制方法（数字和模拟控制），初步具有从实际问题抽象为理论，并运用理论分析解决实际问题能力。（A5.1, B2,B3） 了解常用的控制电路的与控制器件，掌握从测量、传感与控制系统的设计和实现方法（A5.2） 测量与控制系统工程设计实例讲解（A5.3, A5.4） 强化实践教学，通过信号测量、单片机和可编程控制器的实践环节，培养学生对系统分析能力和动手能力。（A5.1, A5.2，A5.3, A5.4, B4, C4） 二、课程教学内容及学时分配（含实践、自学、作业、讨论等的内容及要求） 1. 绪论（2课时） 2. 测量技术；（12课时） 2.1测量的基本知识 （4课时） 量和测量，随机误差，误差综合，测量结果的表达； 2.2静动态实验数据的描述（4课时） 实验数据的分类，周期信号与离散谱，瞬变信号与连续谱，随机信号； 2.3 测量装置的基本特性（4课时） 静态特性，动态特性，测试装置对任意输入的响应，不失真测量的条件，动态特性的测量； 3. 传感器与信号处理技术（12课时） 3.1 传感器基本形式及原理 （5课时） 电阻式，电感式，电容式，压电式，磁电式，光电式，热电式，霍尔元件，传感器的选用原则； 3.2模拟信号的调理、记录与传输 （3课时） 电桥的基本特性，信号的放大，信号的调制与解调，滤波； 3.3 数字信号处理初步 （4课时） 数字信号处理的基本步骤，离散傅立叶变换，信号数字化出现的问题，几种常用的处理方法； 4 常用参量的测试 （8课时） 4.1 应变、应力的测量，力的测量； 4.2 振动的测量； 4.3 温度的测量； 4.4 流速流量的测量； 5. 控制技术（28课时） 5.1常用机电控制系统的软硬件基础 5.1.1 继电器接触器控制系统（4学时） 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； 5.1.2 单片机原理及应用（14学时） 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）； 5.1.3 可编程控制器（4学时） 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； 5.1.4 数字信号处理器及嵌入式控制器（4学时） 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） 5.2 机电控制系统的分析与设计（2学时） 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； 6. 现代测控系统与应用（6课时） 5.1 典