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发布时间:2020-02-28 09:29来源:未知

一、课程性质
《机电一体化系统设计》是全国高等教育自学考试机电一体化工程专业考试计划规定的一门必考的主要专业课。近年来,随着计算机技术和信息技术的不断发展,精密机械与微电子紧密结合的机电一体化产品不断涌现,在工厂自动化、办公自动化、家庭自动化及社会服务自动化等领域起着巨大作用,因此,开设该课程具有重要意义。
机电一体化技术是多学科的集成方法和技术,其核心是机械工程,电子工程,信息与控制技术。因此这门课程特点是综合性强,应在系统的高度上进行研究。
设置这门课程的目的是使广大考生在已学过的机械原理、机械设计、电路、控制工程、传感器等多门课程的基础上,针对机电一体化系统,将相关知识有机结合起来,拓展系统设计的知识,全面了解新的机电一体化产品研制开发的主要技术内容和方向,具有必要的基本设计知识和技能。
本课程指定参考教材为董景新,赵长德主编《机电一体化系统设计》(2007年版),机械工业出版社。
二、本课程基本要求
本课程的总体目标是通过学习,掌握机电一体化系统设计的基本理论与方法,学会选择典型部件和必要的设计计算。根据这一目标,提出本课程的基本要求
1)了解机电一体化系统的基本概念,名词和术语;了解机电一体化系统的一般结构;掌握机电一体化设计思想和方法。
2)了解机电一体化系统中各主要部件工作原理,掌握其设计选型原则和方法。
3)了解步进电机运动控制系统的组成,理解步进电机工作原理和分类、矩角特性,理解步进电机运动控制方法。
4)了解闭环伺服系统工作原理和方案,掌握电流环、速度环和位置环,理解闭环系统主要性能指标和分析方法,了解PID控制对系统性能的影响。
5)了解机器运动控制指令生成的基本原理和方案。了解数字微分分析器生成直线和圆周运动控制指令方法,理解直线运动控制指令插补原理。
6)了解PLC顺序控制工作原理,掌握PLC编程基础知识和顺序控制逻辑设计技术。
三、本课程考点分析:
纵观近几年考试试题,可以看出:
第一章:1个选择,2个简答,9分;从2008-2013年,选择题均来自第二节和第三节,简答题来自第五节和第一或第二或第三节。
第二章:2个选择,1个简答,1个计算,11分。
第三章:1个选择,1个计算,1个简单应用,12分。
第四章: 2个选择,1个简答,1个简单应用,12分。
第五章: 2个简答,1个计算题,13分。
第六章:1或2个选择,1个简答,1个计算题,1个综合。20分左右。
第七章:1或0个选择,1个简答,1简单应用。11分左右。
第八章:2个选择,1个综合。12分。
从上述分析可以看出,这八章分值除第六章外,几乎均匀分布,因此在学习过程中,每一章都要认真学习,当然有些章节可以有选择有重点的学习。
四、本课程的学习方法
《机电一体化系统设计》是一门实践性很强的应用学科,所以在学习方法上要求“多看,多做,多记”。“多看”指的是要求多看书,了解机电一体化系统设计的基本原理,过程和方法,掌握相关的理论与技术原理,“多做”是要求同学们在理论学习的基础上,结合自身实际,多动手实践和实验,进一步掌握相关公式、方法等,“多记”是指把自己认为重点和老师所讲的重点内容认真总结,记忆,只有这样才能在学习理论的同时,提高动手能力,掌握实践技术,从而培养同学们在机电一体化系统设计中具有分析问题和解决问题的能力。
五、各类题型的特点和答题技巧
从命题特点来看,整体上看,出题顺序基本上按照教材章节顺序来出题,但并不是特别规律。此特点有助于我们答题时准确把握考点所属章节,提高答题正确率。从具体题型来看,有单选题,简答题,计算题,简单应用题和综合题等题型。这些题目分布较有规律,但内容不绝对,因此,将书中出现的概念及相关基本理论、技术公式全部掌握即可,千万不要押题,否则容易失分。
1)单项选择题
本题为10个小题,共10分,从近几年试题分析来看,除第五章外,几乎每章都有选择题。主要是对机电一体化技术基本概念、基本原理、公式的扩展运用为主,题型内容以课本中提及的概念为主。单项选择题通常是考核教材中的基本知识点,绝大部分知识点属于识记和领会层次。因此,要想在单项选择题部分拿高分,甚至拿满分的话,就必须熟练地掌握教材内容。
本题几乎是死机硬背,理解的不是太多。
2)简答题
本题为8个小题,从近几年试题分析来看,主要分布在第一、二、四、五、六、七章。主要是对机电一体化技术基本概念、基本原理、公式扩展运用为主,主要考查基本概念、基本功能等。题型内容以课本中提及的概念为主。简答题通常是考核教材中的基本知识点,绝大部分知识点属于识记和领会层次。因此,在简答题部分要拿高分,甚至拿满分的话,就必须熟练地掌握教材内容。
本题几乎是死机硬背,理解的不是太多。
3)计算题
本题为4个小题,从近几年试题分析来看,主要分布在第二、三、五、六章。主要是对机电一体化技术公式扩展运用为主,主要考查公式的应用和理解等。题型内容以课本中提及的公式为主。计算题通常是考核教材中的基本公式,利用公式解决相关问题。因此,在计算题部分要拿高分,甚至拿满分的话,就必须熟练地运用、掌握相关公式。
4)简单应用题
本题为3个小题,从近几年试题分析来看,主要分布在第三、四、七章。主要是对机电一体化技术公式扩展运用,相关算法为主,主要考查公式的应用和理解、算法的数学实现等。题型内容以课本中提及的公式和算法为主。简单应用题通常是考核教材中的公式和算法。
5)综合应用题
本题为2个小题,从近几年试题分析来看,第六章和第八章分别一个综合试题。第一个小题是对闭环伺服系统的开环传递函数或闭环传递函数的性能分析,根据相关函数,求解相应的性能指标,对本部分内容一定要重点掌握,在解本题时,一定要分清楚是用的开环传递函数还是闭环传递函数,否则容易丢分。第二个小题是利用PLC进行设计控制系统,在解答本题时,首先找出本控制系统的输入和输出触点,然后根据找出的这些点列表,表中要有地址分配及地址说明,根据表中地址编制程序,在程序编制中用到的指令主要是加载、与、或、定时器等较简单的指令。由于试题中不指定PLC型号,因此选择常见品牌的PLC均可,但由于教材中讲解的是以OMRON PLC为主,因此在作答时建议采用OMRON的指令编写程序。
六、试题难度
从试题难度来看,试题绝大部分属于大面知识。对于重点知识每年都会重复出现,只是以不同的形式,或者考查不同的内容。这一点大家要特别注意,不要以为以前考过的知识点就不会再考。虽然每年均有偏题出现,一般是属于课程涉及的较细的内容,但所占比例较低,属于正常情况。总体而言,试题较为容易。
七、重难点分析
第一章 绪论
本章重点:机电一体化基本概念,名词定义及术语;典型机电一体化系统;机电一体化系统设计思想与方法
本章难点:典型机电一体化系统
典型例题:用于各级之间的信息传递的功能模块是(A)
A.接口模块 B.测量模块 C.驱动模块 D.通信模块
【解析】本题考察的是典型机电一体化系统的模块含义,本节属于本章重点知识。另外,在这一章中,涉及到的概念、术语非常多,需要对各概念、术语等扎实掌握住,是历年考试的重要考点。
第二章 机械受控模块
本章重点:常用机械传动部件;滚珠丝杠螺母副的传动原理和结构,间隙消除及预紧方法;谐波齿轮减速器;导轨及支承件
本章难点:谐波齿轮减速器;传动刚度计算
第三章 测量模块
本章重点:常用机械量测量传感器及霍尔电流传感器;传感器静态特性和动态特性;信号调理电路;数据采集系统
本章难点:机械量测量传感器应用
第四章 电动机及驱动电路
本章重点:直流伺服电机结构、特性方程、机械特性及控制特性,三种驱动电路原理;超声波电机原理与特点
本章难点:直流伺服特性方程、机械特性及控制特性,三种驱动电路原理
典型例题:一台他励直流电动机,额定电压为220V,额定电流为l16A,额定转速为1500r/min,电枢绕组电阻为0.174Ω,试计算理想空载转速为多少(r/min)?



【解析】本题考察的是直流伺服电机的相关计算,属于本章重点和难点知识。另外,在这一章中,涉及到直流伺服电机的驱动电路,特别是PWM,也需要扎实掌握。
第五章 步进电机运动控制系统
本章重点:步进电机分类与工作原理,主要特性与指标;DDA法运动控制
本章难点:DDA法运动控制
第六章 闭环伺服系统
本章重点:闭环系统框图及电流环、速度环和位置环简化模型;闭环系统静态、动态特性和改进性能方法措施;PID
本章难点:闭环系统静态、动态特性
典型例题:控制系统开环传递函数为

求Kp和,使时相位裕量最大,并求此时的相位裕量。



【解析】本题考察的是闭环伺服系统的特性,属于本章重点和难点知识,本节历年考试中都要出综合题,需要扎实掌握。另外,在这一章中,电流环、速度环和位置环;PID等也需要扎实掌握。
第七章 数控机器运动控制指令生成
本章重点:运动控制与插补原理;利用DDA生成直线运动控制指令和圆弧插补指令;样条函数轨迹规划器,三次多项式样条函数
本章难点:利用DDA生成直线运动控制指令;三次多项式样条函数
第八章 顺序控制系统
本章重点:常用PLC特点;常用编程指令;PLC应用
本章难点:PLC应用
八、本课程的学习建议
1)考生在开始学习这门课时,应根据自己的情况制定一个切实可行的学习计划,合理安排时间,通常可分为二个阶段:一是依据教材分章学习和做同步练习题阶段。
2)紧扣大纲复习。最好能够按照大纲中提练的课程内容将教材内容简化成自己的学习小册子。也就是将大纲中课程内容总分再充实一下,各知识点都丰富一下。比如说某个概念,要把定义或含义写在这个概念之后,利于记忆。此外,要注意课程内容中没有的知识点,如果考核要求中有的话,有必要补充完整。
3)注意总结教材中某些知识点的易考特性,比如典型,简单公式等等,这些知识点容易出题。
4)每复习完一遍教材做一套真题,这样将近三年试题认真做过,教材阅读5-6遍会强化记忆,一边阅读教材一边做题会检查自己对所学知识的掌握情况,可以有针对性地指导自己的下一轮复习。
九、本课程的学习方法
1)必须保证已经全部学习完教材内容。考生要以考试大纲和教材作为学习的依据,掌握教材的知识点,从历年命题特点看,抓住教材是根本。
2)考生手中至少有一本与教材相配套的辅导练习,每学完一章内容后,做辅导书的本章的练习题;学完全部内容后再做模拟题。做题是为了有助于理解和记忆教材的知识点,检查自己对知识的掌握情况,同时分析出题的思路,所以做完题要注意分析总结,自我评价是否达到了做题的目的。
3)将做错的试题重点划出来,认真查找错误原因所在。
4)认真钻研解题技巧,要认真领会,揣摩并加以熟练掌握。
十、总复习技巧
学完本课程后,进入复习阶段,一般说来至少要留出一个月的总复习时间。在总复习期间,考生应注意:
1)树立考试成功的信心,不打 “退堂鼓”
每年都会有一部分考生在听完辅导或自学完教材后,进入复习阶段时感到心中没底,加之时间紧,就放弃了,很可惜。所以,进入复习阶段,考生应多给自己鼓鼓劲,树立 “我能行” 的信心。
2)制定详细的复习计划,按部就班地复习,提高效率
在复习时更应注意经常翻阅和回忆教材内容,强化记忆;分析整理知识点、出题点、出题角度、解题方法等;做模拟题和考试真题,熟悉考点以及出题思路,熟练、巩固和检验所学知识,把握教材中的要点。
3)注意概括总结,浓缩所学知识
在复习阶段,要善于概括总结,提炼要点,以便记忆。
十一、考试过程中的注意事项
1)排除一切思想杂念,一心一意答题。
2)拿到试卷后,迅速浏览试卷。同时要快速浏览考题和相应的分值,按难易程度确定做题的顺序,首先做最熟悉的题目和内容;主观题中如有得心应手题,应先做,然后再按顺序答题,遇到一时难答的题果断跳过,答后面的题,以防在某道题上耽搁时间,影响后面的答题。
3)答完卷后别忘记重新考虑最初没确定答案的那些题,另外要至少全部检查一遍看有没有因疏忽而出错的地方。
4)不要盲目提前交卷,在确保没有漏题的情况下经过两遍检查方可交卷。

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