《电液伺服控制》理论课程教学大纲

《电液伺服控制》课程教学大纲一、课程基本信息开课单位机械工程学院课程类别专业方向课程名称电液伺服控制Electro-hydraulicservocontrol课程编码ZF16408开课对象机械电子工程开课学期7学时/学分总学时36、理论课学时30、实验课学时6（行业企业专家授课学时0）先修课程液压与气压传动、机械工程控制基础、可编程控制技术、电工电子技术课程简介：本课程是机械电子工程本科专业的一门专业方向课程，它是机电一体化人才所需的有关流体传动与控制知识的重要组成部分，本课程主要讲解液压伺服控制的基本理论、液压伺服控制元件和液压伺服控制系统的作用原理、特性分析及设计计算等知识，是一门融合了机械技术、电子技术、液压技术、控制理论的交叉学科。通过本课程的学习，使学生了解液压伺服与比例控制的基本理论及其应用领域，掌握液压控制元件的基本特点，掌握液压伺服与比例系统分析、设计和应用的基本方法，通过实验加强动手能力，为机电设备的机电液一体化控制提供理论基础。二、课程教学目标通过本课程学习，使学生了解电液伺服与比例控制技术的特点、液压伺服与比例控制系统的一般组成及现代液压伺服与比例控制技术在工业自动化领域的应用状况和发展趋势。掌握液压伺服与比例控制的工作原理及其特性，掌握伺服阀、电液伺服阀和电液比例阀的一般结构及其特性，了解电液伺服阀的选择步骤及一般使用要求。掌握液压伺服与比例控制系统的建模、分析、校正和系统设计理论，掌握电液伺服与比例控制系统维修维护和正确使用等技能。通过课程教学，启发学生学习电液伺服与比例控制的学习兴趣，学生能够根据具体的工程需求制定合理的电液伺服与比例控制方案，并制定具体的实施措施；通过课程实验，培养学生初步的电液伺服与比例控制实验技能以增强动手实际操作能力；通过全课程学习，培养学生知识创新和技术创新能力，使其成为具有创新意识的高素质应用型人才。三、教学学时分配《电液伺服控制》课程理论教学学时分配表章次教学主要内容学时分配教学方法或手段评价方式第一章液压伺服控制系统概述2启发式、互动式、讨论式过程性考核作业第二章液压放大元件4讲授法、现场教学作业撰写第三章液压动力元件8讲授法、现场教学作业撰写第四章机液伺服系统4讲授法、案例法课堂测试第五章电液伺服阀6讲授法、案例法、现场教学作业撰写第六章电液伺服控制系统6案例法、互动讨论过程性考核作业合计30《电液伺服控制》课程实验内容设置与教学要求一览表序号实验项目名称实验内容教学要求学时分配实验类别实验类型每组人数教学方式评价方式1电液伺服阀的静、动态特性实验测试电液伺服阀的流量、压力等参数，理解电液伺服阀的压力、流量特性，绘制相应的压力、流量特性曲线掌握电液伺服控制元件的静动态特性2综合型35现场教学实验报告2伺服阀闭环控制油缸位移设计伺服阀闭环控制油缸位移的原理图，连接回路，掌握工作过程，输出实验结果。1、掌握电液比例方向阀组成的闭环位置控制系统的原理；2、学会运用、使用各种相关的测试仪器对位置电液伺服系统进行分析、测试和校正。2设计型35现场教学实验报告3伺服阀控制油缸对各种典型输入信号的响应输入阶跃信号、不同频率幅值得正弦信号、三角波信号，测试油缸对以上输入信号的响应。自行设计液压原理图，连接回路，输出实验结果掌握伺服阀控制油缸对各种典型输入信号的响应2设计型35现场教学实验报告四、教学内容和教学要求第一章液压伺服控制系统概述(2学时)（一）教学要求通过本章内容的学习，使学生了解液压伺服控制系统的工作原理、组成、分类、优缺点和应用。（二）教学重点与难点教学重点：液压伺服控制系统的工作原理教学难点：液压伺服控制系统的工作原理（三）教学内容第一节液压伺服控制系统的工作原理和组成1．液压伺服控制系统的工作原理2．液压伺服控制系统举例3.液压伺服控制系统的组成第二节液压伺服控制系统的分类1．按输入信号的变化规律分类2．按系统输出量的名称分类3.按驱动装置的控制方式和控制元件的类型分类4.按信号传递介质的形式分类5.按液压动力机构是否对称分类第三节液压伺服控制系统的优缺点1．液压伺服控制系统的优点2．液压伺服控制系统的缺点第四节液压伺服控制系统的发展和应用概况本章习题要点：上网查找电液伺服系统的应用案例,撰写综述一份,题目为”电液伺服控制技术的发展现状及趋势”第二章液压放大元件（4学时）（一）教学要求通过本章的讲授，要求学生了解液压控制阀的结构形式及分类方法，掌握理想零开口、正开口四边滑阀的静特性分析方法，掌握滑阀的受力分析和计算方法，了解其他类型的电液伺服阀的原理和结构。（二）教学重点与难点教学重点：正开口四边滑阀的静态特性教学难点：滑阀受力分析（三）教学内容第一节圆柱滑阀的结构形式第二节滑阀静态特性的一般分析1.滑阀压力一流量方程的一般表达式2.滑阀的静态特性曲线3.滑阀的线性化分析和阀的系数第三节零开口四边滑阀的静态特性1.理想零开口四边滑阀的静态特性2.实际零开口四边滑阀的零区特性第四节正开口四边滑阀的静态特性第五节双边滑阀的静态特性第六节滑阀受力分析第七节滑阀的功率输出及效率第八节喷嘴挡板阀的分析1.单喷嘴挡板阀的静态特性2.双喷嘴挡板阀的静态特性3.作用在挡板上的液动力第九节射流管阀简介本章习题要点:绘制正开口四边滑阀结构图,并进行受力分析.第三章液压动力元件（8学时）（一）教学要求通过本章的讲授，使学生掌握:四通阀控液压缸动态特性基本方程的推导方法,四边滑阀控制液压马达动态特性方程的推导方法,三通阀控制差动缸的动态特性分析方法;理解泵控液压马达动态特性,掌握液压动力元件与负载匹配的方法.（二）教学重点与难点教学重点：四通阀控液压缸、液压马达动态特性基本方程的推导方法教学难点：液压动力元件与负载匹配的方法（三）教学内容第一节阀控液压马达1.基本方程与方块图2.传递函数与传递函数的简化3.动态特性分析第二节四通阀控制对称液压缸1.基本方程2.传递函数第三节三通阀控制差动液压缸1.基本方程2.传递函数第四节泵控液压马达1.基本方程2.传递函数第五节液压动力元件与负载的匹配1.负载特性2.液压执行元件等效负载的计算本章习题要点:推导四通阀控对称液压缸的基本方程和传递函数。第四章机液伺服系统（4学时）（一）教学要求通过本章的讲授，使学生掌握:机液位置伺服控制系统动态特性方程的推导，掌握液压转矩放大器的工作原理，了解其选用原则，掌握液阻加蓄能器和液阻加弹簧蓄能器的动压反馈装置及补偿原理。（二）教学重点与难点教学重点：机液伺服系统传递函数及其动态特性分析教学难点：动压反馈装置数学模型的建立（三）教学内容第一节机液位置伺服系统1.系统组成及方块图2.系统稳定性分析3.系统响应特性分析4.系统稳态误差分析第二节液压转矩放大器1.结构原理2.液压转矩放大器的静动态特性分析3.步进液压缸第三节机液速度调节系统1.调节系统的组成及工作原理2.基本方程及方块图3.动态特性分析第四节机液伺服系统的校正1.液压机械校正网络2.采用相位超前校正的机液伺服系统3.动压反馈装置本章习题要点:结合某一具体应用案例进行机液位置伺服控制系统传递函数的推导，并用MATLAB仿真分析其动态特性。第五章电液伺服阀（6学时）（一）教学要求通过本章的讲授，使学生了解电液伺服阀的构成及分类，掌握最常用的位置力反馈式两级电液伺服阀的基本方程、传递函数、方块图、特性分析及设计要点。（二）教学重点与难点教学重点：力反馈二级电液伺服阀的方块图和基本方程及分析教学难点：直接反馈二级滑阀式电液伺服阀（三）教学内容第一节电液伺服阀的构成及分类1.电液伺服阀的构成2.电液伺服阀的分类第二节力矩马达1.电一机械转换元件种类及要求2.永磁动铁式力矩马达3.永磁动圈式力马达第三节力反馈二级电液伺服阀1.工作原理2.基本方程及方块图3.伺服阀的稳定性分析第四节直接反馈二级滑阀式电液伺服阀1.结构原理2.直接位置反馈滑阀式电液伺服阀方块图3.传递函数本章习题要点:用MATLAB仿真分析力反馈二级电液伺服阀的稳定性。第六章电液伺服控制系统（6学时）（一）教学要求通过本章的讲授，使学生了解了解电液伺服控制系统的类型，掌握电液位置伺服控制系统的组成及各种特性以及校正方法。（二）教学重点与难点教学重点：电液位置伺服控制系统的组成、动态特性以及校正方法教学难点：系统校正方法（三）教学内容第一节电液伺服系统的类型第二节电液位置伺服系统第三节电液速度伺服系统第四节电液力伺服系统本章习题要点:结合某一具体工程应用案例，如电液伺服液压实验机，用MATLAB进行其电液位置伺服控制系统的校正。五、教学方法或手段1、教学方法方面，本课程主要采用讲授法、启发式、讨论式、案例式、互动式教学方法。2、教学手段方面，采取多媒体教学结合现场教学等教学手段。六、考核方式及评价要求通过采用平时成绩、实验成绩、和考试成绩相结合的课程考核评价方法。平时成绩包括课内回答问题、讨论问题、大作业、考勤等综合评价。实验课考核注重学生对元件、系统的熟悉程度，解决实际问题的能力及创新能力。期末考试重点考核学生的对本门课程基本理论以及知识应用能力的掌握程度。各部分的考核比重分别为：30%、20%和50%。七、教材及教学主要参考书推荐教材：《液压伺服控制系统》，王春行主编，机械工业出版社，2004年2月第1版。参考书目：《电液控制技术及其应用》，高纪念、蔚长春主编，石油工业出版社出版社，1993年6月第1版。八、说明此部分可做一些补充说明，若无需说明则可省略该项。大纲制定人：张华大纲审定人：制定时间：2015.11.22