《机电一体化系统设计》（2245）自学考试大纲一、课程的性质、设置目的以及基本要求（一）课程的性质与设置目的1、课程性质《机电一体化系统设计》是从系统的观点出发，利用机械技术和电子技术，通过机电有机结合构造最佳的机电系统。随着计算机和信息技术的不断发展，作为一种集成系统的机电一体化产品与日俱增，在国民经济各行业、日常生活中扮演着越来越重要的角色，因此这门课的开设是非常必要的。《机电一体化系统设计》是一门多学科集成的科目，核心是机械工程、电子工程、信息工程以及控制工程。所以这门学科具有综合性强、实践性强、应用性强的特点。2、课程设置目的本课程的开课目的在于使考生在已学过多门课程的基础上，能针对机电一体化系统，将有关知识结合起来，拓展系统设计的知识，并全面了解传统机电产品更新换代和新机电一体化产品研制开发的主要技术内容和方向，掌握必要的基本设计知识与技能。（二）课程基本要求本课程强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一，使学生对机电一体化技术有较全面的认识，比较系统地掌握机电一体化系统各元部件的选择计算和总体设计的基本理论和方法，初步具备机电一体化系统的设计能力。教学的基本要求包括：1、了解机电一体化系统的基本概念以及相关的名词术语。理解机电一体化系统中各结构要素在系统中的作用和相互关系，初步建立机电产品的系统化设计思想。2、了解机电一体化系统中各个主要部件的工作原理，理解各种部件的性能与功能，掌握它们设计选型原则和方法。3、了解步进电动机运动控制系统的组成。理解步进电动机的工作原理和分类、矩角特性。理解步进电动机的运动控制方法，其中包括脉冲功率放大器。脉冲分配器、运动控制指令生成原理和方法。4、了解闭环伺服系统的工作原理和方案。掌握闭环伺服系统的电流环，速度环及位置环等三个环路的组成。理解闭环伺服系统的主要性能指标及分析方法。了解控制器中比例、积分及微分等三个增益系数对系统性能的影响。5、了解机器运动控制指令生成的基本原理和方案。了解数字微分分析仪器生成直线和圆周运动控制指令的方法。理解直线运动控制指令插补原理。6、了解基于可编程序逻辑控制器的顺序控制系统的工作原理。理解不同类型顺序控制系统逻辑表示方法。初步掌握逻辑编辑器基础知识和顺序控制逻辑设计技术（三）本课程与相关课程的联系本课程是一门集合多学科的课程，包含了许多方面的技术基础知识，其中主要的有机械、电子、计算机、检测及控制等。先修课程应包括《机械设计技术基础》、《模拟、数字及电力电子技术基础》、《传感器与检测技术》、《工业用微型计算机》、《计算机软件技术基础》以及《机械控制工程基础》。为保证课程学习及教学的完整性，本课程应进行相应的试验与参观。以便了解本课程所学内容在机电一体化产品中的实际应用。本课程的重点是机电一体化系统方案的选择、各种主要部件的选型、系统性能指标分析以及系统硬件与软件设计。本课程难点是机械工程、电子工程及信息与控制技术的综合集成方法和技术，特别是有关动态系统建模、性能指标分析、控制器设计，以及系统硬件与软件实现问题。二、课程内容与考核要求第一章概论一、学习目的与要求通过本章的学习，了解机电一体化系统的发展过程以及系统的基本概念，相关名词及术语。通过典型机电一体化系统的实例理解机电一体化系统模块式的结构，掌握各个模块的定义、功能及性能要求。理解机电一体化系统设计指标和评价准则，对系统功能、性能指标、使用条件及经济效益等诸多方面的要求有全面的认识。掌握机电一体化系统设计思想和方法，始终贯彻机械与电子紧密结合的原则。了解机电一体化设计的全过程，理解由需求分析到详细设计的各个阶段的工作内容和要求，树立“设计—制造—试验”需要反复进行才能得到满意最终产品的思想。二、本章知识点第一节机电一体化系统的发展及其基本概念1、机电一体化系统的发展过程2、机电一体化系统的基本概念：系统、机电一体化、机电一体化系统和系统的数学模型第二节典型机电一体化系统1、典型机电一体化系统的几种形式：机械关节伺服系统、数控机床、工业机器人、自动引...
