高綱1399

江蘇省高等教育自學(xué)考試大綱

30453　　機(jī)電一體化技術(shù)及應(yīng)用

南京理工大學(xué)編

江蘇省高等教育自學(xué)考試委員會辦公室

Ⅰ  課程性質(zhì)與課程目標(biāo)

一、課程性質(zhì)和特點

《機(jī)電一體化技術(shù)及應(yīng)用》課程是江蘇省高等教育自學(xué)考試機(jī)電一體化工程專業(yè)的必修課，是為培養(yǎng)自學(xué)應(yīng)考者了解和掌握現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)和系統(tǒng)所涵蓋的基本知識、理論和應(yīng)用而設(shè)置的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。機(jī)電一體化并不是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的簡單疊加，而是有著自身體系的新型學(xué)科。機(jī)電一體化包括六大共性關(guān)鍵技術(shù)：精密機(jī)械技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制和系統(tǒng)總體技術(shù)。

機(jī)電一體化的產(chǎn)生與迅速發(fā)展的根本原因在于社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。系統(tǒng)工程、控制論和信息論是機(jī)電一體化的理論基礎(chǔ)，也是機(jī)電一體化技術(shù)的方法論。微電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的進(jìn)步，則為機(jī)電一體化技術(shù)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。現(xiàn)代產(chǎn)品的機(jī)電一體化進(jìn)入到實用階段。機(jī)械工程及自動化專業(yè)的學(xué)生掌握機(jī)電一體化技術(shù)與應(yīng)用中的理論和方法對今后的工作是非常有用的。

本課程的特點是理論性、應(yīng)用性和綜合性較強(qiáng)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使考生了解和掌握機(jī)電一體化技術(shù)中主要的相關(guān)技術(shù)、理論方法和應(yīng)用領(lǐng)域。

二、課程目標(biāo)

通過本課程的學(xué)習(xí)，要求考生應(yīng)具有以下的理論知識和技能：

1．掌握機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法以及常用的機(jī)械傳動裝置；

2．掌握常用傳感器、信號變換及接口電路，并能根據(jù)測試要求進(jìn)行較合理地選用。

3．掌握伺服傳動技術(shù)的概念和常用伺服系統(tǒng)的工作原理及特點；

4．了解計算機(jī)控制技術(shù)的概念、常用的接口技術(shù)以及計算機(jī)控制算法；

5．掌握典型的機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用。包括典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品、工業(yè)機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)及計算機(jī)集成制造系統(tǒng)；

在自學(xué)過程中，要求考生在通讀教材，理解和掌握所學(xué)基本原理知識及基本方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合習(xí)題與思考題的練習(xí)，提高分析問題和解決問題的能力。

三、與相關(guān)課程的聯(lián)系與區(qū)別

學(xué)習(xí)本課程前，考生應(yīng)具備的知識基礎(chǔ)有：電工、電子學(xué)、力學(xué)、工程數(shù)學(xué)控制工程基礎(chǔ)等基礎(chǔ)知識，以便使考生順利地理解和掌握測試技術(shù)的基本知識。在自學(xué)中要注意本課程與《數(shù)控技術(shù)》、《現(xiàn)代測試技術(shù)》等課程的區(qū)別。

本課程為考生學(xué)習(xí)“機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)”課程打下基礎(chǔ)。

四、課程的重點和難點

本課程的重點為機(jī)電一體化技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)；次重點為機(jī)電一體化技術(shù)中的計算機(jī)控制技術(shù)以及簡單機(jī)電一體化系統(tǒng)和工業(yè)機(jī)器人等；一般知識點為柔性制造系統(tǒng)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)等。其中信號變換及調(diào)理、信號的分類與描述為難點。

考生要注意把握重點和次重點知識點內(nèi)容，用考核目標(biāo)和各章的考核要求檢驗學(xué)習(xí)的效果，也要了解一般內(nèi)容的知識點。

Ⅱ  考核目標(biāo)

本課程自學(xué)考試大綱在考核目標(biāo)中，按照識記、領(lǐng)會、簡單應(yīng)用和綜合應(yīng)用四個層次規(guī)定其應(yīng)達(dá)到的能力層次要求。四個能力層次是遞升的關(guān)系，后者必須建立在前者的基礎(chǔ)上。各能力層次的含義是：

識記（Ⅰ）：要求考生能夠識別和記憶本大綱中規(guī)定的有關(guān)知識點的主要內(nèi)容（如定義、定理、表達(dá)式、公式、原理、重要結(jié)論、方法及特征、特點等），并能夠根據(jù)考核的不同要求，做正確的表述、選擇和判斷。

領(lǐng)會（Ⅱ）：要求考生能夠領(lǐng)悟和理解本大綱中規(guī)定的有關(guān)知識點的內(nèi)涵及外延，理解物理概念的確切含義，理解和熟悉內(nèi)容要點及相關(guān)知識點之間的區(qū)別和聯(lián)系，并能根據(jù)考核的不同要求對有關(guān)問題進(jìn)行邏輯推理和論證，做出正確的解釋、敘述和說明。

簡單應(yīng)用（Ⅲ）：要求考生能夠運用本大綱中規(guī)定的少量知識點，利用簡單的數(shù)學(xué)方法分析和邏輯推理及論證，得出正確的結(jié)論，并能把推理過程正確地表達(dá)出來，分析和解決簡單的應(yīng)用問題，如簡單的計算，設(shè)計簡單實驗系統(tǒng)，并能繪制出測試系統(tǒng)框圖，分析和說明系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的功能。

綜合應(yīng)用（Ⅳ）：要求考生能夠運用本大綱中規(guī)定的多個知識點，面對較復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，建立合理的系統(tǒng)模型，分析和解決一般應(yīng)用問題，如較復(fù)雜的計算，根據(jù)實驗要求，設(shè)計較復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，繪制出機(jī)電系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖，分析和說明系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的功能。

Ⅲ  課程內(nèi)容與考核要求

第1章  緒論

一、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章的學(xué)習(xí)，了解機(jī)電一體化的定義、機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能、相關(guān)技術(shù)和方法。明確學(xué)習(xí)內(nèi)容和目的，以及本課程的性質(zhì)和任務(wù)。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  機(jī)電一體化的定義

第二節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能

1. 機(jī)械本體

2. 動力部分

3. 傳感檢測部分

4. 執(zhí)行部分

5. 驅(qū)動部分

6. 控制與信息處理部分

7. 接口

第三節(jié)  機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)

    1．機(jī)械技術(shù)

    2．傳感檢測技術(shù)

    3．信息處理技術(shù)

    4．自動控制技術(shù)

    5. 伺服傳動技術(shù)

    6. 系統(tǒng)總體技術(shù)

第四節(jié)  現(xiàn)代機(jī)械的機(jī)電一體化方法

    1．機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)分類

    2．現(xiàn)代機(jī)械的機(jī)電一體化目標(biāo)

    3．機(jī)電一體化技術(shù)方向

    4. 機(jī)電一體化系統(tǒng)開發(fā)的工程路線

三、考核知識點與考核要求

1. 機(jī)電一體化的定義

識記：機(jī)電一體化的基本概念；

領(lǐng)會：機(jī)電一體化的理論基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ)；

2. 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素

識記：一個較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)的幾個基本要素；

領(lǐng)會：機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作原理；

 每個功能要素在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用。

3. 機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)

識記：機(jī)電一體化的六個關(guān)鍵技術(shù)；

領(lǐng)會：各項關(guān)鍵技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用。

4．現(xiàn)代機(jī)械的機(jī)電一體化方法

領(lǐng)會：機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的分類和現(xiàn)代機(jī)械的機(jī)電一體化目標(biāo)。

四、本章重點、難點

機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素；

機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)。

第2章  機(jī)械傳動與支承技術(shù)

一、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章的學(xué)習(xí)，掌握建立機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的方法，掌握機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性，掌握典型的機(jī)械傳動裝置。本章是本課程的重點，是理解、掌握和學(xué)好本課程的基礎(chǔ)。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立

1．機(jī)械移動系統(tǒng)

    2．機(jī)械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)

    3. 基本物理量的折算

    4. 液壓系統(tǒng)

第二節(jié)  機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性

    1．機(jī)電一體化對機(jī)械傳動的要求

    2．機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性

第三節(jié)  機(jī)械傳動裝置

    1．齒輪傳動

    2．滾珠花鍵

    3．諧波齒輪減速器

    4．機(jī)械傳動系統(tǒng)方案的選擇

第四節(jié)  支撐部件

    1．回轉(zhuǎn)運動支承

    2．直線運動支承

三、考核知識點與考核要求

1. 機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立

識記：機(jī)械移動系統(tǒng)的基本元件；

機(jī)械移動系統(tǒng)的力學(xué)模型和二階系統(tǒng)框圖；

機(jī)械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的基本參數(shù)；

機(jī)械傳動系統(tǒng)的力學(xué)模型和二階系統(tǒng)；

典型物理量的折算；

液壓系統(tǒng)相關(guān)數(shù)學(xué)模型的建立；

2. 機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性

識記：影響機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳動鏈的動力學(xué)性能的因素；

機(jī)械傳動系統(tǒng)的基本特性的概念和表達(dá)式；

領(lǐng)會：主要間隙類型和消隙措施；

3. 機(jī)械傳動裝置

識記：齒輪傳動中相關(guān)參數(shù)的計算；

領(lǐng)會：滾珠花鍵的概念；

諧波齒輪減速器的相關(guān)概念；

簡單應(yīng)用：機(jī)械傳動系統(tǒng)方案的選擇；

4. 支承部件

識記：回轉(zhuǎn)運動支承的種類；

      常用的直線運動支承；

領(lǐng)會：各種回轉(zhuǎn)運動支承的結(jié)構(gòu)和特點；

      常用直線運動支承的性能；

四、本章重點、難點

重點：機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立；

機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性；

次重點：機(jī)械傳動裝置；

支承部件；

難點：典型機(jī)械系統(tǒng)的力學(xué)模型和傳遞函數(shù)；

基本物理量的折算；

第3章  檢測技術(shù)

一、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章的學(xué)習(xí)，了解各種常用傳感器的類型、結(jié)構(gòu)、靜動態(tài)特性、測量范圍、使用條件等，掌握常用傳感器的工作原理及其應(yīng)用。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  傳感器

1．傳感器技術(shù)

    2．傳感器的分類及要求

    3．傳感器性能與選用原則

第二節(jié)  位移測量傳感器

    1．電容傳感器

    2．電感式傳感器

    3．光柵

    4．感應(yīng)同步器    

第三節(jié)  速度傳感器

    1．直流測速機(jī)

    2．光電式轉(zhuǎn)速傳感器

第四節(jié)  位置傳感器

    1．接觸式傳感器

    2．接近式傳感器

第五節(jié)  傳感器前級信號處理

    1．測量放大器

    2．程控增益放大器

    3．隔離放大器

第六節(jié)  傳感器接口技術(shù)

    1．傳感器信號的采樣/保持

第七節(jié)  傳感器非線性補(bǔ)償處理

    1．計算法

    2．查表法

    3．插值法

第八節(jié)  數(shù)字濾波

    1．算術(shù)平均值法

    2．中值濾波法

    3．防脈沖干擾平均值法

    4．程序判斷濾波法

三、考核知識點與考核要求

1. 傳感器技術(shù)

識記：傳感器的定義；

傳感器的分類法；

傳感器的特性：靜態(tài)特性，動態(tài)特性；

領(lǐng)會：傳感器的類型；

      傳感器的選用原則；

2. 位移測量傳感器

識記：電容傳感器的定義；

電容傳感器的種類；

電容傳感器的工作原理；

電感式傳感器的定義；

電感式傳感器的工作原理；

光柵的結(jié)構(gòu)和工作原理；

光柵測量系統(tǒng)的構(gòu)成；

感應(yīng)同步器的定義；

鑒相式的原理；

鑒幅式的原理；

領(lǐng)會：變極距型電容傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)；

變面積型電容傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)；

氣隙型和截面型電感式傳感器的工作原理；

莫爾條紋的特點；

感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)；

簡單應(yīng)用：變極距型電容傳感器的靈敏度計算；

變面積型電容傳感器靈敏度和輸出特性的計算；

電感式傳感器的自感系數(shù)和靈敏度的計算。

3. 速度傳感器

識記：直流測速機(jī)的定義；

直流測速及的分類；

光電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)和測速原理；

領(lǐng)會：直流測速機(jī)的輸出特性；

永磁式測速機(jī)原理；

4. 位置傳感器

識記：位置傳感器的概念；

位置傳感器的類型；

接觸式位置傳感器和接近式位置傳感器的概念；

接近式位置傳感器的分類；

光電式傳感器分類；

領(lǐng)會：微動開關(guān)式位置傳感器的構(gòu)造和形式；

接近式位置傳感器原理圖；

透光型光電傳感器接口電路；

簡單應(yīng)用：反射型光電傳感器的應(yīng)用電路；；

5. 傳感器前級信號處理

識記：傳感器輸出信號的常見參量類型；

測量放大器的特點；

測量放大器的放大倍數(shù)計算公式；

專用測量芯片AD522的性能；

程控增益放大器的概念和放大倍數(shù)的計算；

AD524增益控制放大器原理；

隔離放大器的應(yīng)用環(huán)境及概念；

隔離放大器的特點；

耦合式隔離放大器的類型；

領(lǐng)會：測量放大器工作原理；

專用測量芯片AD522的典型應(yīng)用；

AD521構(gòu)成的程控增益放大器；

284型隔離放大器電路結(jié)構(gòu)；

6. 傳感器接口技術(shù)

識記：采樣/保持的概念；

采樣/保持器的原理；

常用的集成采樣/保持器系列；

L398的原理；

領(lǐng)會：集成采樣/保持器的特點；

L398的特點；

L398的外引腳圖；

L398的典型應(yīng)用；

7. 傳感器非線性補(bǔ)償處理

識記：軟件數(shù)字量非線性校正的概念；

      常用非線性軟件處理方法；

查表法的分類；

分段線性插值原理；

領(lǐng)會：計算法的應(yīng)用場合；

查表法的應(yīng)用場合；

插值法的應(yīng)用場合；

插值法的計算機(jī)實現(xiàn)步驟；

8. 數(shù)字濾波

   識記： 數(shù)字濾波的概念；

數(shù)字濾波的優(yōu)點；

常用的數(shù)字濾波方法；

算數(shù)平均值法的公式；

中值濾波法的概念；

防脈沖干擾平均值法的概念；

領(lǐng)會：程序判斷濾波法中的兩種方法；

四、本章重點、難點

重點：傳感器的定義；

傳感器的分類；

傳感器的性能；

        電容傳感器；

        電感式傳感器；

        光柵傳感器；

感應(yīng)同步器；

速度傳感器；

位置傳感器；

傳感器前級信號處理；

傳感器信號的采樣保持；

傳感器非線性補(bǔ)償處理；

        難點：線性度、靈敏度和遲滯性的概念；

電容傳感器靈敏度和輸出特性的計算

自感式位移傳感器的自感系數(shù)L的計算；

自感式傳感器靈敏度的計算；

光柵莫爾條紋寬度放大倍數(shù)的計算；

感應(yīng)同步器鑒相和鑒幅的概念；

速度傳感器轉(zhuǎn)速的計算；

測量發(fā)大器放大倍數(shù)的計算；

光柵傳感器組成及工作原理；

光柵傳感器的辨向電路及其原理；

第4章  伺服傳動技術(shù)

一、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章的學(xué)習(xí)，了解伺服系統(tǒng)的組成和分類、常用的伺服執(zhí)行部件、伺服驅(qū)動放大和速度控制的方法以及典型的伺服傳動系統(tǒng)。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  概述

1．伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及分類

    2．伺服電動機(jī)

    3．電力電子技術(shù)簡介

第二節(jié)  直流伺服系統(tǒng)

    1．直流伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理

    2．直流伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析

    3. 直流伺服系統(tǒng)的動態(tài)校正

第三節(jié)  交流伺服系統(tǒng)

    1．異步型交流電動機(jī)的變頻調(diào)速的基本原理與特性

    2．異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

第四節(jié)  步進(jìn)電動機(jī)控制系統(tǒng)

    1．步進(jìn)電動機(jī)

    2．環(huán)形分配器

    3．功率驅(qū)動器

    4．提高系統(tǒng)精度的措施

第五節(jié)  電液伺服系統(tǒng)

    1. 電液位置伺服控制系統(tǒng)

    2. 電液速度伺服控制系統(tǒng)

    3. 電液力伺服控制系統(tǒng)

三、考核知識點與考核要求

1. 概述

識記：伺服的定義；

伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成；

伺服系統(tǒng)的分類；

伺服電動機(jī)的作用；

常用的伺服電動機(jī)；

功率放大器的組成；

變流器的類型；

常用電力電子器件的結(jié)構(gòu)和作用；

領(lǐng)會：伺服電動機(jī)的基本要求；

各種伺服電動機(jī)的特點和適用范圍；

常用電力電子器件的特性；

簡單應(yīng)用：基極驅(qū)動電路；

2. 直流伺服系統(tǒng)

識記：直流伺服系統(tǒng)的概念；

直流伺服系統(tǒng)的工作原理；

旋轉(zhuǎn)變壓器的概念；

旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理；

相敏放大器（鑒幅器）的概念；

相敏放大器的工作原理；

位置檢測與信號綜合環(huán)節(jié)的工作原理；

脈寬調(diào)制型功率放大的概念及工作原理；

占空比的概念；

雙極性H型可逆PWM變換；

PWM控制電路的組成；

檢測誤差、原理誤差和擾動誤差的概念；

設(shè)計多環(huán)控制系統(tǒng)的一般原則；

經(jīng)典控制理論校正系統(tǒng)的常用方法；

速度調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)；

位置調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)；

領(lǐng)會：PWM功率發(fā)大器的傳遞函數(shù)；

直流伺服電動機(jī)和減速器的傳遞函數(shù)；

3. 交流伺服系統(tǒng)

識記：交流伺服系統(tǒng)的概念；

交流伺服系統(tǒng)的分類；

異步交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速方程；

變頻調(diào)速的概念；

恒磁通變頻調(diào)速的概念；

恒功率變頻調(diào)速的概念；

SPWM變頻器的組成；

調(diào)制波和載波的概念；

載頻比的概念；

同步調(diào)制和異步調(diào)制的概念；

領(lǐng)會：變頻恒磁通的目的；

SPWM變頻器的輸入和輸入波形；

SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成及各部分的作用；

4．步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)

識記：步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成；

步進(jìn)電機(jī)的分類；

步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理；

步距角的概念；

最高啟動頻率的概念；

最高工作頻率的概念；

步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性的概念；

環(huán)形分配器的作用；

環(huán)形分配器的類型；

步進(jìn)電機(jī)功率放大器的功能；

常用功率放大器的類型；

步進(jìn)電機(jī)位移、速度和方向的控制；

領(lǐng)會：步距誤差的作用；

CH250環(huán)形分配器的管腳圖和接線圖；

單電壓驅(qū)動電路；

高低壓驅(qū)動電路；

執(zhí)行部件的位移量計算；

5.  電液伺服系統(tǒng)

識記：電液伺服系統(tǒng)的組成；

電液伺服系統(tǒng)的分類；

電液速度伺服控制系統(tǒng)的概念；

電液力伺服控制系統(tǒng)的概念；

閥控液壓缸電液位置控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；

閥控液壓馬達(dá)電液位置控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；

領(lǐng)會：電液伺服系統(tǒng)的特點；

閥控液壓缸電液位置控制系統(tǒng)的輸出電壓；

閥控液壓馬達(dá)電液位置控制系統(tǒng)的輸出電壓；

簡單應(yīng)用：帶材跑偏控制系統(tǒng)；

帶鋼張力控制系統(tǒng)；

四、本章重點、難點

重點：伺服的概念；

伺服系統(tǒng)的組成；

伺服電機(jī)的作用及分類；

變流器的概念及相關(guān)元器件；

直流伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；

旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理；

PWM的概念和方法；

直流伺服系統(tǒng)的動態(tài)校正；

交流伺服電動機(jī)變頻調(diào)速的基本原理；

變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成和調(diào)速原理；

SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；

步進(jìn)電機(jī)的概念；

步進(jìn)電動機(jī)控制系統(tǒng)的組成；

步進(jìn)電機(jī)的特性；

環(huán)形分配器的作用和分類；

功率放大器的作用和分類；

電液伺服系統(tǒng)的概念和組成結(jié)構(gòu)；

難點：旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理；

PWM的原理；

直流伺服系統(tǒng)的動態(tài)校正；

變頻調(diào)速的工作原理；

第5章  計算機(jī)控制技術(shù)

一、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章的學(xué)習(xí)，了解機(jī)電一體化系統(tǒng)中計算機(jī)控制技術(shù)的組成、特點和類型。掌握接口技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用以及常用的控制方法。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  概述

1．計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及特點

    2．計算機(jī)控制系統(tǒng)的類型

    3. 計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展方向

第二節(jié)  計算機(jī)控制系統(tǒng)的接口技術(shù)

    1．并行輸入/輸出接口

    2．?dāng)?shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換接口

    3．模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換接口

第三節(jié)  工業(yè)控制計算機(jī)簡介

    1．工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)硬件組成的一般形式

    2．工業(yè)控制機(jī)分類

    3.  STD總線工業(yè)控制計算機(jī)

第四節(jié)  計算機(jī)控制算法

    1．模擬裝置的數(shù)字化方法

    2．?dāng)?shù)字PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計

三、考核知識點與考核要求

1. 概述

識記：計算機(jī)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)；

計算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成；

計算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件組成；

計算機(jī)控制系統(tǒng)的類型；

領(lǐng)會：直接數(shù)字控制系統(tǒng)；

分布式控制系統(tǒng)；

簡單應(yīng)用：計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展；

2. 計算機(jī)控制系統(tǒng)的接口技術(shù)

識記：接口方式的種類；

并行接口傳輸數(shù)據(jù)類型和傳輸方法；

接口的尋址方式；

8255A接口芯片的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器的功能；

D/A轉(zhuǎn)換接口的概念和組成；

R-2R網(wǎng)絡(luò)D/A原理；

DAC0832芯片的結(jié)構(gòu)原理以及與CPU的連接。.

A / D轉(zhuǎn)換接口的概念和組成；

ADC0809芯片的結(jié)構(gòu)和功能；

領(lǐng)會：8255芯片的端口及功能；

8255芯片的三種工作方式；

簡單應(yīng)用：ADC0809芯片在MSC-51單片機(jī)中的應(yīng)用；

3. 工業(yè)控制計算機(jī)簡介

識記：典型的工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)的組成；

可編程序控制器的結(jié)構(gòu)和特點；

單回路調(diào)節(jié)器的作用和結(jié)構(gòu)；

總線式工業(yè)控制機(jī)的結(jié)構(gòu)；

集散控制系統(tǒng)的概念和組成；

STD總線的概念；

領(lǐng)會：常用現(xiàn)場總線；

單片微計算機(jī)控制系統(tǒng)的概念；

STD總線的特點；

簡單應(yīng)用：典型的STD系統(tǒng)II的結(jié)構(gòu)；

    4．計算機(jī)控制算法

識記：數(shù)字調(diào)節(jié)器的設(shè)計方法；

直接查分法的算法和分類；

匹配Z變換法的算法；

雙線性變換法的算法；

連續(xù)化設(shè)計的一般步驟；

模擬PID調(diào)節(jié)器的微分方程；

數(shù)字PID調(diào)節(jié)器的原理和算法；

數(shù)字PID調(diào)節(jié)器的改進(jìn)算法；

四、本章重點、難點

重點：計算機(jī)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)；

計算機(jī)控制系統(tǒng)的分類；

并行輸入/輸出接口的傳送及尋址方式；

8255芯片的結(jié)構(gòu)及工作方式；

數(shù)/模轉(zhuǎn)換接口的原理和作用；

典型的數(shù)/模轉(zhuǎn)換接口芯片的功能和結(jié)構(gòu)；

模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口的原理和作用；

典型的模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口芯片的功能和結(jié)構(gòu)；

工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)的組成；

工業(yè)控制機(jī)的類型；

計算機(jī)控制算法；

難點：直接查分法；

匹配Z變換法；

雙線性變換法；

PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計和改進(jìn)；

第6章  簡單機(jī)電一體化系統(tǒng)

一、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章的學(xué)習(xí)，了解機(jī)電一體化技術(shù)在典型產(chǎn)品如：全自動洗衣機(jī)、小型智能繪圖機(jī)和二維表面粗糙度自動測量儀中的應(yīng)用。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  全自動洗衣機(jī)

1. 模糊全自動洗衣機(jī)的模糊推理

2. 洗衣機(jī)物理量檢測

3. 控制電路

第二節(jié)  小型智能繪圖機(jī)

    1．繪圖機(jī)的工作原理

     2．繪圖機(jī)機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)

    3．繪圖機(jī)控制系統(tǒng)及其控制軟件

第三節(jié)  二維表面粗糙度自動測量儀

    1．二維表面粗糙度測量儀結(jié)構(gòu)

     2．控制和信號處理系統(tǒng)

     3. 微型計算機(jī)接口電路

     4. 程序設(shè)計

三、考核知識點與考核要求

1. 全自動洗衣機(jī)

識記：模糊推理的概念；

洗衣機(jī)檢測的物理量；

控制電路的結(jié)構(gòu)和功能；

2. 小型智能繪圖機(jī)

識記：繪圖機(jī)的工作原理；

繪圖機(jī)控制系統(tǒng)的組成；

繪圖機(jī)控制程序的組成；

3. 二維表面粗糙度自動測量儀

識記：表面粗糙度儀的控制和信號處理系統(tǒng)；

控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵接口電路及其作用；

領(lǐng)會：表面粗糙度測量儀的結(jié)構(gòu)；

四、本章重點、難點

重點：模糊推理；

      洗衣機(jī)測量的物理量；

      粗糙度儀中的接口電路；

第7章  工業(yè)機(jī)器人

一、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章的學(xué)習(xí)，了解工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用。學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，探討工業(yè)機(jī)器人的運動學(xué)和動力學(xué)問題。了解工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)的類型和相關(guān)技術(shù)問題。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  概述

1. 工業(yè)機(jī)器人的定義與發(fā)展

2. 工業(yè)機(jī)器人的組成與分類

第二節(jié)  工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)

1. 手臂

2. 手腕

3. 手部

第三節(jié)  工業(yè)機(jī)器人運動學(xué)與力學(xué)分析

1. 工業(yè)機(jī)器人運動學(xué)

2. 工業(yè)機(jī)器人力學(xué)分析

第四節(jié)  工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng) 

1. 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點和基本要求

2. 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的分類

3. 工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)

第五節(jié)  工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用       注：本節(jié)不作考核要求

三、考核知識點與考核要求

1. 概述

識記：機(jī)器人的定義；

機(jī)器人的組成；

機(jī)器人的分類；

2. 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)

識記：工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的組成；

手腕自由度配置形式；

領(lǐng)會：手臂結(jié)構(gòu)和功能；

手腕結(jié)構(gòu)和功能；

手部結(jié)構(gòu)和功能；

3. 工業(yè)機(jī)器人運動學(xué)與力學(xué)分析

識記：機(jī)器人運動學(xué)的研究內(nèi)容；

坐標(biāo)變換原理與變換矩陣；

運動學(xué)方程的建立與求解；

機(jī)器人力學(xué)分析的研究內(nèi)容；

靜力平衡方程；

慣性矩陣；

牛頓運動方程；

4. 工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)

識記：工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點；

對工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本要求；

工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的分類；

四、本章重點、難點

重點：工業(yè)機(jī)器人的組成；

工業(yè)機(jī)器人的分類；

操作機(jī)的組成；

手腕自由度；

機(jī)器人運動學(xué)的目的；

坐標(biāo)變換；

運動學(xué)方程；

靜力平衡方程；

動力學(xué)的相關(guān)公式；

控制系統(tǒng)的要求；

控制系統(tǒng)的分類；

第8章 柔性制造系統(tǒng)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)

一、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章的學(xué)習(xí)，了解柔性制造系統(tǒng)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)的概念以及應(yīng)用。

二、課程內(nèi)容

第一節(jié)  柔性制造系統(tǒng)

1. 工業(yè)機(jī)器人的定義與發(fā)展

2. 工業(yè)機(jī)器人的組成與分類

第二節(jié)  計算機(jī)集成制造系統(tǒng)

1. CIMS的涵義

2. CIMS的構(gòu)成

3. 分級控制結(jié)構(gòu)

4. 實現(xiàn)CIMS的關(guān)鍵技術(shù)

三、考核知識點與考核要求

1. 柔性制造系統(tǒng)

識記：柔性制造系統(tǒng)的定義；

柔性制造系統(tǒng)的功能；

柔性制造系統(tǒng)的分類；

柔性制造系統(tǒng)的組成；

柔性制造系統(tǒng)各個組成部分的功能；

2. 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)

識記：CIMS的定義；

CIMS的組成及各個組成部分的功能；

CIMS的分級控制結(jié)構(gòu)；

四、本章重點、難點

重點：柔性制造系統(tǒng)的概念；

CIMS的概念；

柔性制造系統(tǒng)的功能；

柔性制造系統(tǒng)的類型；

柔性制造系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)；

CIMS的組成； 

Ⅳ  關(guān)于大綱的說明與考核實施要求

一、自學(xué)考試大綱的目的和作用（共性部分）

課程自學(xué)考試大綱是根據(jù)專業(yè)自學(xué)考試計劃的要求，結(jié)合自學(xué)考試的特點而確定。其目的是對個人自學(xué)、社會助學(xué)和課程考試命題進(jìn)行指導(dǎo)和規(guī)定。

課程自學(xué)考試大綱明確了課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容以及深廣度，規(guī)定了課程自學(xué)考試的范圍和標(biāo)準(zhǔn)。因此，它是編寫自學(xué)考試教材和輔導(dǎo)書的依據(jù)，是社會助學(xué)組織進(jìn)行自學(xué)輔導(dǎo)的依據(jù)，是自學(xué)者學(xué)習(xí)教材、掌握課程內(nèi)容知識范圍和程度的依據(jù)，也是進(jìn)行自學(xué)考試命題的依據(jù)。

二、課程自學(xué)考試大綱與教材的關(guān)系（共性部分）

課程自學(xué)考試大綱是進(jìn)行學(xué)習(xí)和考核的依據(jù)，教材是學(xué)習(xí)掌握課程知識的基本內(nèi)容與范圍，教材的內(nèi)容是大綱所規(guī)定的課程知識和內(nèi)容的擴(kuò)展與發(fā)揮。課程內(nèi)容在教材中可以體現(xiàn)一定的深度或難度，本大綱中對考核的要求是按照本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，以及對考生知識結(jié)構(gòu)要求和專業(yè)考試計劃來確定的，深度或難度較適當(dāng)。

大綱與教材所體現(xiàn)的課程內(nèi)容應(yīng)基本一致；本大綱的課程內(nèi)容和考核知識點是與所選教材一致的。所選教材里的部分內(nèi)容，本大綱不作考核要求。（注：其中的內(nèi)容與大綱要求不一致的地方，以大綱規(guī)定為準(zhǔn)。）

三、關(guān)于自學(xué)教材

1．自學(xué)教材：《機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)》，普通高等教育“十一五”國家級教材，教育部高等學(xué)校機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會推薦教材，梁景凱等編，機(jī)械工業(yè)出版社，2006年。

四、關(guān)于自學(xué)要求和自學(xué)方法的指導(dǎo)

本大綱的課程基本要求是依據(jù)專業(yè)考試計劃和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)而確定的。課程基本要求還明確了課程的基本內(nèi)容，以及對基本內(nèi)容掌握的程度?；疽笾械闹R點構(gòu)成了課程內(nèi)容的主體部分。因此，課程基本內(nèi)容掌握程度、課程考核知識點是高等教育自學(xué)考試考核的主要內(nèi)容。

為有效地指導(dǎo)個人自學(xué)和社會助學(xué)，本大綱已指明了課程的重點和難點，在章節(jié)的基本要求中一般也指明了章節(jié)內(nèi)容的重點和難點。

《機(jī)電一體化技術(shù)及應(yīng)用》課程應(yīng)用面較寬，涉及到物理、數(shù)學(xué)及工程技術(shù)的許多方面?？忌谧詫W(xué)時往往會感到有一定困難，但自學(xué)能力的培養(yǎng)對獲取知識是非常必要的。在自學(xué)過程中應(yīng)注意以下幾點：

1．根據(jù)考核要求中的四個能力層次，在全面系統(tǒng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上掌握重點概念和重點問題，注意各章內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系。

2．本課程的自學(xué)考試大綱是自學(xué)本課程的主要依據(jù)。在自學(xué)本課程前應(yīng)先通讀大綱，了解課程的要求，獲得課程完整的概貌。在開始自學(xué)某一章時，先閱讀大綱，了解該章的課程內(nèi)容，考核知識點和考核要求，在自學(xué)過程中就有的放矢。

3．閱讀教材時，要求吃透每個考核知識點。對基本概念要做到深刻理解，對基本原理要弄清弄懂，對基本方法要熟練掌握。

4．考生在自學(xué)時要注意基本能力的培養(yǎng)，即系統(tǒng)分析和綜合的能力，分析問題和理解知識的能力，抓住重點闡述問題的能力，以及實驗?zāi)芰Φ取?/p>

五、對社會助學(xué)的要求

    1．社會助學(xué)指導(dǎo)教師應(yīng)熟悉本大綱所要求的內(nèi)容、考核知識點和考核要求，輔導(dǎo)內(nèi)容必須以本大綱為依據(jù)。切實作好對自學(xué)應(yīng)考者的輔導(dǎo)，防止自學(xué)中的各種偏向，把握社會助學(xué)的正確導(dǎo)向。

    2．注意自學(xué)考試的特點，命題將覆蓋各章，特別是本大綱規(guī)定的重點和次重點，不可隨意增刪和圈定重點以免導(dǎo)向失誤。本大綱課程內(nèi)容和考核知識點不作要求的內(nèi)容則不考。

    3．注意培養(yǎng)考生的自學(xué)能力和分析、設(shè)計及應(yīng)用的能力，努力引導(dǎo)自學(xué)應(yīng)考者將識記、領(lǐng)會與應(yīng)用聯(lián)系起來，把知識和理論轉(zhuǎn)化為能力。著重培養(yǎng)和提高自學(xué)應(yīng)考者的分析問題和解決問題的能力。

    六、應(yīng)考指導(dǎo)

1. 如何學(xué)習(xí)

很好的計劃和組織是你學(xué)習(xí)成功的法寶。如果你正在接受培訓(xùn)學(xué)習(xí)，一定要跟緊課程并完成作業(yè)。為了在考試中作出滿意的回答，你必須對所學(xué)課程內(nèi)容有很好的理解。可使用“行動計劃表”來監(jiān)控你的學(xué)習(xí)進(jìn)展。你閱讀課本時可以做讀書筆記。如有需要重點注意的內(nèi)容，可以用彩筆來標(biāo)注。如：紅色代表重點；綠色代表還未理解需要深入研究的知識點；黃色代表可以運用在工作之中等。

2. 如何考試

卷面整潔非常重要。書寫工整，段落與間距合理，卷面賞心悅目有助于教師評分，教師只能為他能看懂的內(nèi)容打分。要抓住重點回答題目所問的問題，而不是回答你自己樂意回答的問題！避免答非所問。

3. 如何處理緊張情緒 

正確處理對失敗的懼怕，要正面思考。如果可能，請教已經(jīng)通過該科目考試的人?？记耙{(diào)整好心態(tài)，要對自己充滿自信，當(dāng)然自信來自于對課程的把握和考前復(fù)習(xí)。進(jìn)入考場后做深呼吸放松，這有助于使頭腦清醒，緩解緊張情緒?？荚嚽昂侠砩攀?，保持旺盛精力，保持冷靜。

七、對考核內(nèi)容的說明

本課程要求考生學(xué)習(xí)和掌握的知識點內(nèi)容都作為考核的內(nèi)容。課程中各章的內(nèi)容均由若干知識點組成，在自學(xué)考試中成為考核知識點。因此，課程自學(xué)考試大綱中所規(guī)定的考試內(nèi)容是以分解為考核知識點的方式給出的。由于各知識點在課程中的地位、作用以及知識自身的特點不同，自學(xué)考試將對各知識點分別按三個或四個認(rèn)知（或叫能力）層次確定其考核要求。

八、關(guān)于考試命題的若干規(guī)定

1、考試采用閉卷方式，考試時間為150分鐘。試卷一律用鋼筆或圓珠筆書寫，作圖可用鉛筆和直尺?？蓭胀ㄓ嬎闫?。

2、本大綱各章所規(guī)定的基本要求、知識點及知識點下的知識細(xì)目，都屬于考核的內(nèi)容?？荚嚸}既要覆蓋到章，并適當(dāng)突出課程的重點和章節(jié)重點，加大重點內(nèi)容的覆蓋密度。

3、命題不應(yīng)有超出大綱中考核知識點范圍的題目，考核目標(biāo)不得高于大綱中所規(guī)定的相應(yīng)的最高能力層次要求。命題應(yīng)著重考核自學(xué)者對基本概念、基本知識和基本理論是否了解或掌握，對基本方法是否會用或熟練。

4、本課程在試卷中對不同能力層次要求的分?jǐn)?shù)比例大致為：識記占30%，領(lǐng)會占30%，簡單應(yīng)用占20%，綜合應(yīng)用占20%（注：不同專業(yè)、不同課程在具體規(guī)定上可有所區(qū)別）。

5、要合理安排試題的難易程度，試題的難度可分為：易、較易、較難

和難四個等級。每份試卷中不同難度試題的分?jǐn)?shù)比例一般為：25:40:25:10。

必須注意試題的難易程度與能力層次有一定的聯(lián)系，但二者不是等同的概念。在各個能力層次中對于不同的考生都存在著不同的難度。在大綱中已特別強(qiáng)調(diào)這個問題，考生切勿混淆。

6、本課程考試命題的主要題型可能有單項選擇題、填空題、名詞解釋題、簡答題、計算題、應(yīng)用題等題型。

在命題工作中必須按照本課程大綱中所規(guī)定的題型命制，考試試卷使用的題型可以略少，但不能超出本課程對題型規(guī)定。

附錄  題型舉例

一、單項選擇題

   1．變極距型電容傳感器中電容與極距間的關(guān)系是（   ）  

       A．線性的      B．成反比的      C．成正比的      D．等于常數(shù)

2．屬于傳感器動態(tài)特性指標(biāo)的是（    ）   

       A．重復(fù)性      B．線性度        C．靈敏度        D．固有頻率

二、填空題

  1．機(jī)械系統(tǒng)的相對運動元件之間存在著的阻尼為             。

  2．開環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)主要組成有環(huán)形分配器、功率放大器和                。

三、 名詞解釋題

  1．步距角；

  2．PID調(diào)節(jié)器；

四、 簡答題

  1．簡述分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)涵和特點；

  2．?dāng)⑹龉I(yè)機(jī)器人手腕的組成及其功能。