《伺服系统》课程教学大纲
课程代码：0806631005
课程名称：伺服系统
英文名称：Servo System
课程类型：专业限选课
总 学 时：48 讲课学时：44 实验学时：4 上机学时：0 课外学时：0
学分：3
适用对象：机械设计制造及其自动化专业(数控加工与维修专业方向)
先修课程：电子技术、自动控制原理、数控机床。
课程性质、目的和任务
本课程是数控加工与维修专业方向的一门专业限选课程。课程理论与实际相结合，应用自动控制理论，论述和分析了步进伺服系统、直流伺服系统、交流伺服系统的静、动态性能，解决伺服控制系统在应用中的问题。通过本课程的教学，使学生更清晰地认识伺服系统在数控系统中的地位和作用，为学生今后从事伺服系统的开发、调试、维护工作打下一定的基础。
二、教学基本要求
通过学习本课程，学生应达到如下基本要求：
1. 掌握伺服系统原理、电力电子技术基础。
2. 掌握步进电机的工作原理及步进电机的控制方法。
3. 掌握直流电机的单闭环、双闭环调速原理及PWM调速控制系统。
4. 掌握交流伺服系统的原理及应用。
三、教学内容及要求
1. 概述
伺服系统的作用及组成
伺服系统的基本要求和特点
伺服系统的分类
2．伺服控制基础知识
电力电子器件的应用
检测元件
3．步进电动机控制
步进电动机的工作原理
步进电动机的开闭环控制
步进电动机的最佳点－位控制
步进电动机控制的程序设计
4．直流电动机调速系统
直流电动机概述
直流电动机单闭环调速系统
双闭环直流电动机调速系统
直流脉宽调速控制系统
转速、电流双闭环调速系统的工程设计法
伺服控制系统的计算机辅助设计
5．无刷直流电机控制系统
无刷直流电机的组成结构和工作原理
无刷直流电机的基本公式和数学模型
无刷直流电机的驱动控制
6．异步电动机调速系统及主轴驱动
异步电动机变频调速系统
数控机床对主轴驱动和主轴电机的要求
交流主轴控制单元
主轴定向控制
7．三相永磁同步伺服电动机的控制
三相永磁同步伺服电动机及其数学模型、
三相永磁同步伺服电动机的控制策略
速度反馈信号的检测和处理
伺服电动机初始位置的检测
交流伺服系统的电子齿轮功能
8．进给伺服系统
进给伺服系统概述
进给伺服系统分析
脉冲比较的进给位置伺服系统
相位比较的进给伺服系统
幅值比较的进给伺服系统
数据采样式进给伺服系统
四、实践环节
本课程安排实验：
1. 变频器的参数设计和应用 2学时
2. 运动控制系统的MATLAB仿真分析 2学时
五、课外习题及课程讨论
为达到本课程的教学基本要求，课外习题不应少于20题。
六、教学方法与手段
本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。
七、各教学环节学时分配
章节(或内容)
讲课
习题课
讨论课
实验
上机
其它
合计
概述
2
2
伺服控制基础知识
5
5
步进电动机控制
5
5
直流电动机调速系统
14
14
异步电动机变频调速系统
6
2
8
三相异步电动机矢量控制系统
4
4
三相永磁同步伺服电动机的控制
4
4
三相永磁无刷直流电机控制系统
2
2
进给伺服系统
2
2
4
合 计
44
4
48
八、考核方式
本课程为考查课程，期末考试采用闭卷笔试。结合平时作业、实验成绩综合按百分制评分。平时成绩占30%(平时成绩中实验成绩占10%，出勤、作业、课堂测验、学习主动性等占20%)；期末考试占70%。
九、推荐教材和教学参考书
教 材：《运动控制系统》，李宁编著，机械工业出版社，。
参考书：《伺服系统》，钱平主编，机械工业出版社，。
大纲制订人：吴金娇
大纲审定人：汪木兰
制订日期：5月
《伺服系统》课程实验教学大纲
一、实验教学目标与基本要求
《伺服系统》课程实验是伺服系统课程重要的实践教学环节。通过实验，使学生把理论知识与实践结合起来，对知识的理解更加深入，培养学生实验研究的初步能力；培养学生理论联系实际的能力和实事求是、科学严谨的工作作风。要求学生亲自动手做实验并独立完成实验报告，真正获得实验技能的基本训练。
二、本实验课程的基本理论与实验技术知识
包括直流电机的单闭环、双闭环调速系统、三相异步电动机变频调速、位置控制系统的工作原理及控制方法等基本理论知识。在实验过程中应掌握控制系统参数变化对控制系统动静态性能的影响；熟悉常用变频器、驱动模块的参数设置和应用；掌握用MATLAB软件对运动控制系统进行仿真研究。
三、实验方法、特点与基本要求
通过MATLAB软件仿真理解直流调速系统控制参数变化对其动静态性能的影响，掌握和理解变频器、驱动模块的参数设置和优化，了
