電機(jī)與控制 課程教學(xué)大綱

電機(jī)與控制課程教學(xué)大綱課程編號(hào)：學(xué) 分：3課程性質(zhì)：專業(yè)選修課是否全英/雙語課程：否英文課程名稱：Electric Motors and Control授課語言：中文課內(nèi)學(xué)時(shí)：51先修課程：電工學(xué)、大學(xué)物理考試/考查：考試一、課程定位和基本要求1. 課程定位本課程是“車用動(dòng)力工程” “車輛.工程”等方向?qū)I(yè)選修課.教學(xué)基本FI的是在學(xué)習(xí)了電工學(xué)、自動(dòng)控制原理等專業(yè)基礎(chǔ)課之后，熟悉和掌握車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理和基本控制方法，并熟悉車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性及其匹配應(yīng)用方法。2. 課程教學(xué)目標(biāo)課程教學(xué)目標(biāo)1：掌握基本電磁系統(tǒng)（磁場(chǎng)、磁路）定量分析方法，能對(duì)常見機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行建模和計(jì)算；理解車用電機(jī)定轉(zhuǎn)子構(gòu)造、工作原理；掌握典型車用電機(jī)的空間矢量分析方法；掌握典型車用同步/異步電機(jī)的磁場(chǎng)定向控制方法，了解基本功率電子和電壓逆變方法和關(guān)鍵問題；熟悉車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的適配應(yīng)用。具體要求學(xué)生做到： 強(qiáng)化磁場(chǎng)的基本概念和基本定理，掌握典型直流和交流磁路的分析計(jì)算方法； 理解一般電磁系統(tǒng)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理、掌握旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩生成原理和分析方法； 了解車用電機(jī)典型繞組結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)、熟悉三相繞組的磁動(dòng)勢(shì)規(guī)律； 掌握利用空間矢量數(shù)學(xué)手段分析交流電機(jī)的基本電磁規(guī)律； 掌握車用永磁同步電機(jī)的空間矢量模型及其轉(zhuǎn)于磁場(chǎng)定向控制原理； 掌握車用感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)建立過程及其空間矢景模型、了解感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制的原理和算法實(shí)現(xiàn)； 了解車用電壓逆變的基本原理和常用器件特性，掌握SVPWM電壓逆變算法原理； 熟悉車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性及其匹配應(yīng)用方法。課程教學(xué)目標(biāo)2：能夠基于車輛工程相關(guān)背景知識(shí)，分析、評(píng)價(jià)車輛工程實(shí)踐和車輛領(lǐng)域復(fù)雜工程問題解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任二、課程“立德樹人”育人內(nèi)涵能力訓(xùn)練方面：采取因材施教的能力培養(yǎng)模式，以能力培養(yǎng)為貫穿主線，秉承開放性、互動(dòng)式的教學(xué)方式，讓學(xué)生參與知識(shí)的形成過程，培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力，提高創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐能力。設(shè)定綜合性研討題目，組織學(xué)生圍繞選題組織材料匯總成研先論文，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、總結(jié)問題的綜合技能。素質(zhì)培養(yǎng)方面：加強(qiáng)基本素質(zhì)培養(yǎng)。將出勤率作為成績(jī)?cè)u(píng)定的基本要求，強(qiáng)化組織性紀(jì)律性教育。本課程將以社會(huì)未來發(fā)展需求和相關(guān)法律法規(guī)要求，使學(xué)生了解工程師的基本職業(yè)道德和倫理道德，培養(yǎng)誠(chéng)實(shí)為人、實(shí)事求是、兼容并蓄的人生哲學(xué)，實(shí)現(xiàn)“知識(shí)、能力、人格"的全面發(fā)展。課程知識(shí)與課程思政育人內(nèi)涵對(duì)應(yīng)表:序號(hào)課程知識(shí)單元挖掘課程思政融入點(diǎn)預(yù)期育人效果1緒論和電驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展歷程我國(guó)在交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略指導(dǎo)下，在軌道交通、公路交通運(yùn)載工具電氣化領(lǐng)域取得舉世矚目的成就弘揚(yáng)愛國(guó)精神、培養(yǎng)科研強(qiáng)國(guó)的責(zé)任意識(shí)。2電磁技術(shù)基礎(chǔ)我國(guó)古代四大發(fā)明之一的指南針回顧增強(qiáng)民族日豪感和科學(xué)創(chuàng)新的興趣。3電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和交流電機(jī)繞組原理介紹我國(guó)電機(jī)工業(yè)從蹣跚起步到稱為世界電機(jī)制造大國(guó)的艱辛歷程。培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度及工匠精神。4永磁同步電機(jī)原理介紹我國(guó)稀土工業(yè)的成就和產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。培養(yǎng)節(jié)約資源、合理利用能源的觀點(diǎn)：強(qiáng)化國(guó)家興亡匹夫有責(zé)的責(zé)任感。5車用功率半導(dǎo)體技術(shù)我國(guó)功率半導(dǎo)體行業(yè)存在的短板和迫切需求增強(qiáng)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的主人翁意識(shí)和使命感。6相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)操作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力7當(dāng)下熱點(diǎn)問題互動(dòng)、討論等課堂互動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心時(shí)事，關(guān)心社會(huì)及國(guó)家發(fā)展，激發(fā)學(xué)生責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識(shí)。三、課程內(nèi)容、教學(xué)要求、學(xué)時(shí)分配和教學(xué)手段主要內(nèi)容圍繞車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理及其數(shù)學(xué)表述、磁場(chǎng)定向控制和匹配應(yīng)用展開。具體內(nèi)容包括：教學(xué)時(shí)段主要知識(shí)點(diǎn)及教學(xué)要求（了解/熟悉/掌握）實(shí)驗(yàn)、上機(jī)或?qū)嵱?xùn)內(nèi)容學(xué)時(shí)（課內(nèi)/課外）教學(xué)手段所對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)第1周第1章緒論：車用電機(jī)的分類，不同電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)和使用場(chǎng)合2（課內(nèi)）多媒體教學(xué)目標(biāo)2第2-3周第2章磁場(chǎng)與磁路：磁場(chǎng)的產(chǎn)生和度量（熟悉）（電）磁力（熟悉）電磁感應(yīng)（掌握）磁介質(zhì)（了解）磁路的基本定律（掌握）直流磁路（熟悉）典型交流磁路一變壓器（熟悉）8（課內(nèi)）多媒體教學(xué)目標(biāo)1、2第4-5周第3章機(jī)電能量轉(zhuǎn)換與電磁轉(zhuǎn)矩的生成磁能、電磁系統(tǒng)的儲(chǔ)能（熟悉）電磁轉(zhuǎn)矩的生成和統(tǒng)表達(dá)式（掌握）機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的一般原理（了解）4（課內(nèi)）多媒體教學(xué)目標(biāo)2第5-7周第4章繞組及其磁動(dòng)勢(shì)典型交流繞組結(jié)構(gòu)（熟悉）正弦電流激勵(lì)單相繞組磁動(dòng)勢(shì)（熟悉）三相繞組的磁動(dòng)勢(shì)（熟悉）定子電壓、電流及磁鏈?zhǔn)噶浚ㄕ莆眨┦噶孔儞Q和空間矢量方程（掌握）8（課內(nèi)）多媒體教學(xué)目標(biāo)1、2第 8-11周第5章 永磁同步電機(jī)的空間矢量描述和磁場(chǎng)定向控制內(nèi)嵌式P（SM物理模型（掌握）定子坐標(biāo)系下磁鏈和電壓矢量方程（掌握）同步坐標(biāo)系下磁鏈和電壓矢量方程（掌握）同步坐標(biāo)系下PMSM磁共能和轉(zhuǎn)矩模型（熟悉）永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)定向控制（熟悉）2課內(nèi)10（課內(nèi)）多媒體、現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)知教學(xué)日標(biāo)1、2第 11-14周第6章感應(yīng)電機(jī)的空間矢量描述和磁場(chǎng)定向控制感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理（熟悉）感應(yīng)電機(jī)的矢量方程（掌握）轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)建立過程及其等效物理模型（掌握）轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向MT軸系矢量方程（熟悉）轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與PMSM的類比（熟悉）10（課內(nèi)）多媒體教學(xué)目標(biāo)1、2第 15-16周第7章車用電機(jī)驅(qū)動(dòng)逆變技術(shù)三相逆變和空間矢量調(diào)制（掌握）車用功率半導(dǎo)體技術(shù)（了解）車用電機(jī)控制器技術(shù)和裝置（了解）4課外5（課內(nèi)）多媒體教學(xué)目標(biāo)1、2第17周第8章車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的集成車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載平衡（熟悉）車載電源對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的影響（了解）2（課內(nèi)）多媒體教學(xué)目標(biāo)2合計(jì)2 （課內(nèi)）4 （課外）49四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和主要儀器設(shè)備與器材配置序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)類別組人數(shù)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)主要儀器設(shè)備設(shè)備復(fù)套數(shù)主要消耗材料所在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證綜合設(shè)計(jì)1車用馳動(dòng)電機(jī)的磁場(chǎng)定向控制參數(shù)標(biāo)定（現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)）是4-62PMSM矢量控制套件每組1套無2永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制算法快速原型實(shí)現(xiàn)是4-6課后PMSM矢量控制套件旬;組1套無課外完成教學(xué)器材及教學(xué)大綱參見教材網(wǎng)站資源鏈接。五、考核、成績(jī)?cè)u(píng)定方式及重修要求重視對(duì)實(shí)物認(rèn)知和現(xiàn)場(chǎng)答辯所體現(xiàn)出的知識(shí)掌握程度：將平時(shí)作業(yè)計(jì)入總成績(jī)，注重全過程學(xué)習(xí)，督促學(xué)生進(jìn)行論文提煉總結(jié)，將出勤作為成績(jī)?cè)u(píng)定的基本條件?？己诵问娇己朔绞娇己藘?nèi)容所對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)比重（%）考勤簽到出勤情況課程目標(biāo)210%過程考核1（大）作業(yè)（1）日常作業(yè)：（2）車用電機(jī)（永磁同步或感應(yīng)電機(jī)）及其磁場(chǎng)定向控制算法仿真，提交報(bào)告。課程目標(biāo)1、220%過程考核2小組項(xiàng)目永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制算法快速原型實(shí)現(xiàn)和調(diào)試，小組完成并提交報(bào)告和匯報(bào)課程目標(biāo)1、210%考試期末考試閉卷考試課程目標(biāo)1、260%重修要求：跟班重修。六、教材與主要參考書教材名稱作者出版社版次ISBN教材性質(zhì)車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)原理與控制基礎(chǔ)鐘再敏機(jī)械匚業(yè)出版社19787111671794現(xiàn)代機(jī)械工程系列精品教材現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)王成元機(jī)械工業(yè)出版社29787111452867國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材電機(jī)學(xué)湯蘊(yùn)琛機(jī)械工業(yè)出版社59787111447092國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材