《机械手的自动控制》教学大纲
自动控制教学大纲
自动控制教学大纲自动控制教学大纲自动控制是一门涉及工程、科学和技术的学科，它研究如何使用控制系统来实现对动态系统的自动化管理和调节。
自动控制教学大纲是指在自动控制学科中，学生需要学习和掌握的知识和技能的总体规划和安排。
它为教师提供了教学的指导，为学生提供了学习的方向。
在本文中，我们将探讨自动控制教学大纲的重要性、内容和设计原则。
首先，自动控制教学大纲的重要性不言而喻。
它是教学的基础和框架，能够确保教学的系统性和连贯性。
通过教学大纲，教师可以清晰地了解学生需要学习和掌握的知识点，从而合理地安排教学内容和教学进度。
同时，教学大纲还可以帮助学生理解学科的结构和发展脉络，提高学习的效率和质量。
其次，自动控制教学大纲的内容应该包括基础理论、实践技能和应用案例。
基础理论是学生学习自动控制的基础，包括控制系统的数学模型、系统稳定性分析、控制器设计等内容。
实践技能是学生在实际工程中应用自动控制理论的能力，包括控制系统的建模与仿真、实验设计与实施等内容。
应用案例是将自动控制理论和实践技能应用于实际问题的案例分析，旨在培养学生解决实际问题的能力。
此外，自动控制教学大纲的设计应遵循一些原则。
首先，要与学科的发展趋势和应用需求相适应。
随着科技的进步和社会的发展，自动控制学科也在不断发展和演变。
因此，教学大纲要及时更新，反映学科的最新进展和应用需求。
其次，要注重理论与实践的结合。
自动控制是一门实践性很强的学科，理论只有与实践相结合，才能真正发挥作用。
因此，教学大纲应该注重培养学生的实践能力，通过实验和项目等形式，让学生能够将理论应用到实际中。
最后，要注重学生的综合素质培养。
自动控制学科需要学生具备扎实的理论基础、良好的分析和解决问题的能力，以及团队合作和沟通交流的能力。
因此，教学大纲应该注重培养学生的综合素质，通过多种教学方法和评价手段，全面提高学生的能力水平。
综上所述，自动控制教学大纲对于自动控制学科的教学和学习具有重要意义。
《自动控制原理》教学大纲
《自动控制原理》教学大纲一、课程概述《自动控制原理》是自动化专业的核心课程之一，旨在让学生掌握自动控制的基本理论和方法，培养学生的自动控制思维和分析问题的能力。
通过本课程的学习，学生将能够理解自动控制系统的基本概念、建模和分析方法，掌握常见的控制器设计方法，了解自动控制的应用领域和未来发展方向。
二、教学目标1.理论知识与概念：掌握自动控制的基本概念和理论知识，包括控制系统的建模和分析、控制器的设计与调整等内容。
2.实践能力培养：掌握自动控制实验的基本原理和方法，能独立设计和实施自动控制实验，并对实验结果进行分析和评估。
3.思维能力培养：培养学生的自动控制思维和分析问题的能力，能够通过理论知识解决实际自动控制问题。
4.综合素质提高：通过自主学习、团队合作和报告撰写等方式，提高学生的综合素质和实践能力。
三、教学内容1.控制系统的基本概念和分类1.1控制系统的定义和基本概念1.2控制系统的分类和组成2.控制系统的建模和分析2.1控制系统的数学建模2.2控制系统的传递函数表示2.3控制系统的稳定性分析3.控制器的设计和调整3.1PID控制器的设计原理和方法3.2控制器调整的经典方法4.线性控制系统分析与设计4.1样差环节系统分析4.2器件与设备系统分析4.3各级系统趋势与扩展5.非线性控制系统分析与设计5.1状态空间方法5.2反馈线性化方法5.3非线性控制器设计方法6.高级控制方法与应用6.1模糊控制理论与应用6.2自适应控制理论与应用6.3鲁棒控制理论与应用四、教学方法1.理论讲授：通过课堂讲解、示意图和实例分析等方式，向学生讲解自动控制的基本理论和方法。
2.实验演示：开展自动控制相关的实验演示，让学生亲自操作和实践，加深对理论知识的理解和应用。
3.课堂讨论：组织学生进行课堂讨论，解答学生对理论知识和实践问题的疑惑，增强学生的自主学习和思维能力。
4.基于项目的学习：组织学生选择一个自动控制相关的项目，进行分析和设计，并撰写报告进行展示，培养学生的实践能力和综合素质。
机械手PLC控制系统说课稿
问题分析
项目实施
验收评价
任务拓展
小组PPT汇报
考核组现场评分 考核小组评分
教学情况分析 策略资源优化 教学过程设计 教学效果反思
课上
问题分析
项目实施
验收评价
小组PPT汇报
考核组现场评分
任务拓展
组间互评分
教学情况分析 策略资源优化 教学过程设计 教学效果反思
课上
问题分析 项目实施
验收评价
任务拓展
课前 课上 课后
自主学习平台
演示视频
项目任务书
仿真软件 演示视频
自主学习平台 项目任务书
仿真软件
教学情况分析 策略资源优化 教学过程设计 教学效果反思
课前 课上 课后
问题分析 任务拓展
项目实施 验收评价
教学情况分析 策略资源优化 教学过程设计 教学效果反思
课上
问题分析
项目实施
重点
1．绘制单序列顺序功能图。 2．运用顺序控制法对机械手控制系统编程。
3D模型
Flash动画
教学情况分析 策略资源优化 教学过程设计 教学效果反思
自主学习平台主页
QQ群
微信Biblioteka 教学情况分析 策略资源优化 教学过程设计 教学效果反思
自主学习
组内讨论
教师差异指导
相互帮助
团队合作
学生作品
教学情况分析 策略资源优化 教学过程设计 教学效果反思
学生
学习气氛浓厚，求知渠道更宽 积极探索，求知欲提高 协同合作，综合能力提升 组内成员各抒所长
教学效果实现：教与学、学与做、理论与实践、课内与课外、校内与校外的统一
谢谢观看
验收评价
任务拓展
《自动控制原理》教学大纲
自动控制原理》教学大纲一、课程的性质、地位与任务本课程是电力系统自动化技术专业的基础课程。
通过本课程的学习，使学生掌握自动控制的基础理论，并具有对简单连续系统进行定性分析、定量估算和初步设计的能力，学生将掌握自动控制系统分析与设计等方面的基本方法，如控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、状态空间分析法、采样控制系统的分析等基本方本课程系统地阐述了自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，介绍了自动控制技术从建模分析到应用设计的各种思想和方法，内容十分丰富。
通过自动控制理论的教学，应使学生全面系统地掌握自动控制技术领域的基本概念、基本规律和基本分析与设计方法，以便将来胜任实际工作，具有从事相关工程和技术工作的基本素质，同时具有一定的分析和解决有关自动控制实际问题的能力。
二、教学基本要求了解自动控制的概念、基本控制方式及特点、对控制系统性能的基本要求。
理解典型环节的传递函数、结构图化简或梅森公式以及控制系统传递函数的建立和表示方法，初步掌握小偏差线性化方法和通过机理分析建立数学模型的方法，以串联校正为主的根轨迹综合法，掌握常用校正装置及其作用。
熟悉暂态性能指标、劳思判据、稳态误差、终值定理和稳定性的概念以及利用这些概念对二阶系统性能的分析，初步了解高阶系统分析方法、主导极点的概念，能利用根轨迹对系统性能进行分析，熟悉偶极子的概念以及添加零极点对系统性能的影响。
频率特性的概念、开环系统频率特性Nyquist图和Bode图的画法和奈氏判据，了解绝对稳定系统、条件稳定系统、最小相位系统、非最小相位系统、稳定裕量、频指标的概念，以及频率特性与系统性能的关系。
基本校正方式和反馈校正的作用，掌握复合校正的概念和以串联校正为主的频率响应综合法。
三、教学学时分配表四、教学内容与学时安排第一章自动控制系统的基本知识……4学时本章教学目的和要求：掌握自动控制系统组成结构和基本要素，理解自动控制的基本控制方式和对系统的性能要求，了解一些实际自动控制系统的控制原理。
课程设计机械手控制要求
课程设计机械手控制要求一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握机械手控制的基本原理和相关知识；技能目标要求学生能够运用所学知识进行简单的机械手控制设计和实践；情感态度价值观目标要求学生在学习过程中培养对科学和技术的好奇心和创新精神，增强团队合作意识。
通过分析课程性质、学生特点和教学要求，我们将目标分解为具体的学习成果。
首先，学生需要理解并掌握机械手控制的基本原理，包括传感器、执行器、控制算法等。
其次，学生需要具备运用所学知识进行实际设计和实践的能力，例如，能够独立完成一个简单的机械手控制项目。
最后，学生在学习过程中应培养良好的团队合作意识，通过讨论、实验等方式，提高自己的沟通能力和协作能力。
二、教学内容根据课程目标，我们选择和了以下教学内容。
首先，介绍机械手控制的基本原理，包括传感器、执行器、控制算法等。
其次，讲解机械手控制的设计和方法，例如，如何选择合适的传感器和执行器，如何设计控制算法等。
接着，通过案例分析，使学生能够更好地理解机械手控制的应用和实践。
最后，结合实验，让学生亲自体验机械手控制的设计和实施过程，提高他们的实践能力。
三、教学方法为了实现课程目标，我们将采用多种教学方法。
首先，通过讲授法，向学生传授机械手控制的基本原理和相关知识。
其次，通过讨论法，引导学生主动思考和探索机械手控制的问题，提高他们的问题解决能力。
接着，通过案例分析法，使学生能够更好地理解机械手控制的应用和实践。
最后，通过实验法，让学生亲自体验机械手控制的设计和实施过程，提高他们的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将选择和准备以下教学资源。
首先，教材《机械手控制》将为学生提供系统的理论知识。
其次，参考书和论文将为学生提供更多的学习资料和研究方向。
接着，多媒体资料，如视频、图片等，将为学生提供直观的学习体验。
最后，实验设备，如机械手控制器、传感器等，将为学生提供亲手实践的机会。
机械手自动控制设计
机械手自动控制设计机械手自动控制设计机械手是一种多自由度、具有远程操作和精密定位能力的机器人。
由于机械手具有可编程性和灵活性，因此在工业生产、医疗卫生、军事领域和日常生活中都有广泛的应用。
机械手能够自动执行复杂的任务，节省了人工，提高了工作效率。
机械手的自动控制是机械手实现自主操作的核心技术，其设计涉及到机械、电子、计算机等多个领域。
机械手自动控制设计的基础是对机械手运动学和动力学特性的深入了解。
机械手的自动控制需要舵机、编码器、传感器等多种硬件设备和控制算法的支持，实现对机械手进行精准的控制。
机械手的自动控制涉及到硬件和软件两个方面，其中硬件主要是机械手结构的设计及其所搭载的电子元件和传感器，而软件则主要是机械手的控制算法和编程。
对于机械手的控制，常用的控制方式有伺服控制和步进控制。
伺服控制具有反馈控制功能，可以实现机械手姿态的闭环控制。
步进控制则可以使机械手以确定的步长进行运动，通常适用于较低速度和低精度的应用领域。
对于机械手的运动轨迹规划和控制，经典的方法是采用PID控制器进行控制，通过对位置、速度和加速度三个参数的调整实现对机械手运动的精细控制。
近年来，基于深度学习和神经网络控制的机械手控制算法也逐渐得到应用。
机械手的自动控制设计需要充分考虑机械手应用领域的要求和功能需求。
对于普通工业应用，通常需要机械手能够快速、精准地完成各种物料的抓取和装卸任务。
对于机器人辅助手术等医疗领域的应用，则需要机械手拥有更高的运动精度和控制精度，以保证手术的效果。
在人机交互和协助系统的应用中，则需要机械手能够提供安全、可靠的服务，避免对人体、环境或财产造成潜在的威胁。
总的来说，机械手自动控制设计需要从机械、电子和计算机三个角度对机械手进行综合考虑，满足不同应用领域和需求下的机械手自主操作需求。
在不断技术进步和应用拓展的过程中，机械手的自动控制设计将会迎来更广阔的发展前景。
项目6：机械手自动控制
( a ) 功能图
(b)指令表
图6-32回原点方式的顺序功能图及指令表
自动方式程序
S0 M8041 M8044 Y000 下降 S20 X1 下限 SET S21 T0 S22 X2 上限 T0 Y001 K10
Y002 上升
S23 Y003 右移 X4 右限 Y000 下降 S24
X1 T1 S26 X2 X4 下限
能力目标 （1）掌握控制系统常用的工作方式及控制面板的 设计； （2）掌握用PLC对简易机械手控制的设计方法； （3）掌握工程中PLC的选型及硬件配置。
6.1 任务分析
机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构， 是机器人的关键部件之一。 机械手可避免人体受到高温、腐蚀及有毒气体等因 素的危害，降低工人的劳动强度。
5
e 9 (b)
7
分支
合并
6.2.2 步进顺控指令(STL和RET) 6.2.2.2 STL指令
S22 S22 X2 S23 LD S23 Y2 X2 SET S23 STL Y2 STL OUT LD SET STL S22 Y2 X2 S23 S23
a) 状态图
b) 梯形图 图6-3 STL 指令使用说明
S 20 Y1 X7 SET S 21 RET X1 Y5
6.2.5 步进顺控指令应用注意事项
一、与STL步进触点相连的触点应使用LD 或LDI指令。最后一个STL电路结束时必须 使用RET指令，否则会出现“程序语法错 误”信息。
二、初始状态可由其他状态驱动，但运行 开始时，必须用其他方法预先作好驱动， 否则状态流程不可能向下进行。
LD SET STL LD SET STL LDI OUT LD SET STL LDI OUT LD SET STL OUT LD SET STL LDI OUT LD SET STL LDI OUT LD OUT RET END
机械手自动控制设计
机械手自动控制设计摘要机械手是一种能够模拟人的手臂运动的工具。
通过自动控制机制，机械手能够实现精确的动作，广泛应用于工业生产线、医疗机器人和服务机器人等领域。
本文将介绍机械手自动控制设计的相关内容，包括机械手的结构和原理、自动控制系统的设计和应用场景等。
1. 机械手的结构和原理机械手由多个关节组成，每个关节可以作为一个独立的自由度进行运动。
常见的机械手结构包括串联型、并联型和混合型。
串联型机械手的关节依次连接，可以实现复杂的运动轨迹；并联型机械手的关节通过平行连接，可以实现较高的稳定性和刚度；混合型机械手采用串并联结构的组合，兼具了串联型和并联型的优点。
机械手的运动是由电机驱动的。
电机将电能转换为机械能，通过传动装置驱动机械手的关节运动。
常见的电机类型包括直流电机、步进电机和伺服电机。
直流电机结构简单，控制方便，适用于低功率和低速应用；步进电机能够精确控制转角，适用于高精度应用；伺服电机能够实现闭环控制，在高速、高精度应用中表现出色。
2. 自动控制系统的设计机械手的自动控制系统包括感知、决策和执行三个层次。
感知层负责获取环境信息，包括视觉、力觉和位置等；决策层根据感知信息做出决策，确定机械手的动作；执行层控制机械手的关节运动，完成决策层指定的任务。
2.1 感知层设计感知层主要通过传感器获取环境信息。
常用的传感器包括摄像头、力传感器和位置传感器等。
摄像头可以获取图像信息，用于机械手对工件的识别和定位；力传感器可以测量机械手与工件之间的力和压力，用于力控制和力反馈；位置传感器可以测量机械手的关节位置，用于位置控制和位置反馈。
2.2 决策层设计决策层主要包括机械手的轨迹规划和动作生成。
轨迹规划是指给定起始点和目标点，确定机械手的运动路线；动作生成是指根据轨迹规划生成机械手的具体动作序列。
常用的算法包括插补算法、路径规划算法和运动学算法等。
2.3 执行层设计执行层主要由控制器和执行器组成。
控制器通过对电机的控制来驱动机械手的关节运动；执行器负责将电机的转动转化为机械手的关节运动。
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《机械手的自动控制》课程教学大纲
一、课程性质、目的和任务
机械手的自动控制课程模块、是机电一体化（预备技师）专业的一门主要技术实训课。
其目的是使学生了解工业机械手的基本结构，掌握工业机械手的结构组成、基本控制原理和实验技能，培养学生分析问题与解决问题的能力，培养学生一定的动手能力，为进一步学习专业课以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。
二、教学基本要求
本课程以工业机械手为研究对象，以PLC的控制原理为重点。
学完本课程应达到以下基本要求：
1、使学生通过学习可编程序控制器的基本知识的同时，将理论的知识转化为实践的应用，用实践的结果证明理论的要点。
2、使学生通过学习可编程序控制器，掌握根据工艺过程来分析控制要求的方法、掌握根据操作流程图，设计出操作程序梯形图的方法、进一步熟悉用功能指令进行编程的方法等。
3、使学生综合应用基本指令和功能指令解决实际生产中的问题。
4、使学生掌握机械手的结构组成和基本控制原理
5、通过实训使学生能进行机械手的安装、测试、调试及基本故障的检修。
三、教学内容及要求
第一章机械手概述
教学内容
第一节机械手的发展及应用
第二节机械手的组成
第三节机械手的分类
第四节机械手的基本形式
第五节机械手的型号编制和规格参数
教学要求
1、了解机械手的发展及在工业生产上的应用
2、通过实习，熟悉机械手的组成，对各组成部分有较深认识
3、了解机械手的分类
4、掌握常见机械手的基本形式
5、了解机械手的型号编制和规格参数
第二章机械手的手臂和手部
教学内容
第一节手臂
第二节手部的种类及要求
教学要求
1、通过实习掌握手臂的结构
2、通过实习掌握手臂的动作原理
3、了解各种手臂的种类以及对手部的要求
第三章机械手的运动控制
教学内容
第一节控制中的基本概念
第二节机能
第三节传动机构
教学要求
1、通过实习掌握控制中的基本概念
2、通过实习掌握运动控制的各种机能
3、通过实习掌握机械手的传动机构
第四章控制系统
教学内容
第一节机械控制和射流控制
第二节液压控制
第三节顺序控制器控制
第四节程序控制
第五节数字控制
第六节计算机控制
第七节微处理机控制
第八节控制装置故障的排除
教学要求
1、通过实习掌握机械控制和射流控制的基本原理
2、熟悉液压控制的原理和控制设备
3、通过实习进一步熟悉PLC的顺序控制在机械手控制上的运用
4、能进行基于PLC和基于单片机的机械手程序控制
5、了解数字控制的方式
6、了解计算机控制方式
7、熟悉用微处理机控制的方式及编程
8、通过实习掌握常见的控制装置故障的排除方法
第五章机械手的应用
教学内容
第一节机械手的发展
第二节我国机械手的发展与应用
教学要求
1、了解机械手的发展历程
2、了解我国机械手的发展与应用状况
四、所含实践环节
机械手实验安排在机械手课程内，整合成一体化教学模式，开设11个实验：
1．认识机械人和机械手 2学时2．手臂的结构和动作原理 4学时3．机械手的气动部分及控制 4学时4．机械手的液压部分及控制 4学时5．基于PLC的机械手控制程序（编程） 2学时6．基于PLC的机械手控制程序（运行） 2学时7．基于计算机的机械手控制程序（编程） 2学时8．基于计算机的机械手控制程序（运行） 2学时9．基于单片机的机械手控制程序（编程） 2学时10．基于单片机的机械手控制程序（运行） 2学时11．机械手的综合实训（应用案例） 4学时
五、课外习题及课程讨论
实训课以实验为主，课外作业主要是：1、为实验作必要的预习；2、整理实验数据资料并完成实验报告。
按照每个实验一份作业布置，合共11次作业。
六、教学方法与手段
根据本大纲的教学要求和内容，在组织教学过程中要注重基本知识要点的学习，突出重点，讲清难点。
为加强直观性教学，要充分理论联系实际的教学手段，根据教学的需要，采用讲完理论然后实训的教学形式以提高学生的学习积极性。
教师应熟悉本校（厂）产品的生产工艺和学生实习情况，使教学内容有机地联系生产实践、以充实教学内容和丰富学生分析问题与解决实际问题的能力。
FX系列可编程序控制器的功能指令具有很强的功能，特别适用于较复杂的控制系统，本课程重点介绍功能指令的学习和应用功能指令的方法。
八、考核方式
案例考查。
九、推荐教材和教学参考书
教材：《机械手的自动控制》，劳动和社会保障部中国就业培训技术指导中心编著，中央广播电视大学出版社，2004-11-1。
参考书：《可编程序控制器及其应用》第二版劳动社会保障出版社
十、说明
该课程是机电一体化预备技师专业的一个实训模块，是整个机电一体化实习过程所包含的其中一个子项目，是机电一体化领域的一个典型应用，实训历时3周共48课时，没有完全适合配套的公开出版的教材，实际授课以教师的讲义为主，上述教材仅供学生实习参考。