《新能源汽车电机控制系统设计》教学大纲.docx

新能源汽车电机控制系统设计教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：04163014课程性质：集中实践课学分：2学分周数：2周先修课程：新能源汽车构造、新能源汽车电机结构与原理并修课程：新能源汽车电机控制技术、MATLAB/Simulink与控制系统仿真适用专业：新能源汽车工程开课单位：车辆与交通工程学院一、课程说明新能源汽车电机控制系统设计是新能源汽车工程专业教学计划所设的重要实践性教学环节，是学生理论联系实际的课堂，也是毕业后参加实际工作的一次预演，为实现专业培养目标起着重要作用。集中实践课是学生获得专业知识的重要环节之一。学生应在集中实践课前已学完所有基础理论课程，并完成新能源汽车电机控制技术专业课程的学习；在设计中应认真学习，获取直接知识，巩固所学理论，完成设计中所布置的各项工作任务，培养和锻炼独立分析问题和解决问题的能力。通过全面、系统、深入的实践性教学，培养学生设计符合新能源汽车的控制系统、设计计算、编程建模、绘图及开发创新控制方案的能力。将为学生学习后续课程及从事工程技术工作、科学研究以及开拓新技术领域打下坚实的基础。二、课程目标通过课程设计，使学生达到如下目标：课程目标1：结合新能源汽车电机控制技术相关专业课程知识体系，在新能源汽车电机控制系统设计环节中处理新能源汽车电机控制系统问题。通过设计掌握各种常见传动机构的基本原理与设计方法，能够独立完成符合课程要求的设计任务，设计开发实现特定功能的新能源汽车部件。还能优化控制方案，培养分析和解决新能源汽车电机控制系统问题的能力。课程目标2：通过本设计课程的开展，使学生能够基于汽车电机控制的科学原理，针对复杂电机控制问题，通过设计计算、撰写报告和答辩等环节，使学生能够就复杂新能源汽车电机控制系统问题给出适当的解决方案、分析过程与结果；还应能够就具体的新能源汽车电机控制系统问题准确表达技术方案、能准确领会他人提出的问题并做出回应。课程目标3：通过系统设计任务实践过程，融会贯通新能源汽车电机控制系统设计课程的理论和方法，促使学生不断了解和学习与课程相关的新技术、新方法，并培养学生独立设计和自主学习的能力，以及不断求知和终身学习的素养。同时使学生学习和遵守相关工程职业道德和规范，增强岗位职责观念，树立正确的“三观”品格，培养用掌握的科学知识服务于国家建设的价值观，以及负责、踏实、稳定、守信的劳动观。三、课程目标与毕业要求新能源汽车电机控制系统设计课程教学目标对新能源汽车工程专业毕业要求的支撑见表Io表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支持强度3.设计/开发解决方案3.1能够根据要求，设计开发实现特定功能的复杂新能源汽车系统和单元（部件）。课程目标1：结合新能源汽车电机控制技术相关专业课程知识体系，在新能源汽车电机控制系统设计环节中处理新能源汽车电机控制系统问题。通过设计掌握各种常见传动机构的基本原理与设计方法，能够独立完成符合课程要求的设计任务，设计开发实现特定功能的新能源汽车部件。还能优化控制方案，培养分析和解决新能源汽车电机控制系统问题的能力。H10.沟通10.1能够就新能源汽车工程领域专业问题，以口头、文稿、图表等方式，准确表达自己的观点，回应质疑。课程目标2：通过本设计课程的开展，使学生能够基于汽车电机控制的科学原理，针对复杂电机控制问题，通过设计计算、撰写报告和答辩等环节，使学生能够就复杂新能源汽车电机控制系统问题给出适当的解决方案、分析过程与结果；还应能够就具体的新能源汽车电机控制系统问题准确表达技术方案、能准确领会他人提出的问题并做出回应。H12.终身学习12.1具有勤奋求学、精于探索的素养，对问题的辩证思维和批判性思维意识，以及不断求知和终身学习的素养。课程目标3：通过系统设计任务实践过程，融会贯通新能源汽车电机控制系统设计课程的理论和方法，促使学生不断了解和学习与课程相关的新技术、新方法，并培养学生独立设计和自主学习的能力，以及不断求知和终身学习的素养。同时使学生学习和遵守相关工程职业道德和规范，增强岗位职责观念，树立正确的“三观”品格，培养用掌握的科学知识服务于国家建设的价值观，以及负责、踏实、稳定、守信的劳动观。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点时排课安对应的课程目标1.设计动员与设计准备教学要求：使学生了解本次设计的目的和主要内容。通过动员一方面使学生做好课程设计，另一方面促使学生遵守相关工程职业道德和规范，增强岗位职责观念，树立正确的“三观”品格。重点：新能源汽车电机控制系统设计原则。难点：新能源汽车电机控制系统设计所用软硬件基础。1天1、2、32.查阅资料，方案制定教学要求：采用多媒体授课，以典型新能源汽车电机控制方案为例讲解课程设计的过程，下达任务书。学生根据任务书查阅资料、熟悉题目的具体内容及其控制原理。最终选定方案应尽量包含控制策略选择、控制算法程序、硬件载体等组合，要求至少能够采用一种主要的控制策略实现一个单闭环控制系统或仿真验证。重点：要求至少能够采用一种主要的控制策略实现一个单闭环控制系统或仿真验证。难点：选定方案应尽量包含控制策略选择、控制算法程序、硬件载体等组合。最佳控制方案的确定。1天1、23.总体设计教学要求：根据控制方案及任务给定电机条件确定控制策略组合、适当的控制算法，以确保控制系统合理，能够与选定的控制硬件匹配。如果采用仿真需能够完成虚拟测试。同时应学习和遵守相关工程职业道德和规范，增强岗位职责观念。重点：确定控制策略组合、适当的控制算法。难点：控制策略组合、适当的控制算法能够与选定的控制硬件匹配；或仿真能够完成虚拟测试。1天1、24.控制策略与算法设计、软硬件匹配教学要求：根据总体设计所获得的基础参数和算法程序，设计符合任务电机机械特性的控制系统各环节，利用设计软件与控制硬件进行软硬件匹配。如采用电机控制算法在相应软件中进行协同仿真，需具备完整闭环控制功能。重点：根据总体设计所获得的基础参数和算法程序，设计符合任务电机机械特性的控制系统各环节。难点：利用设计软件与控制硬件进行软硬件匹配。如采用电机控制算法在相应软件中进行协同仿真，需具备完整闭环控制功能。2天1、25.控制系统设计验算分析教学要求：根据前期设计方案和控制系统设计结果，分别采用软硬件加载验证设计内容能满足任务功能要求。通过软硬件运行实操培养学生良好的劳动观。重点：硬件加载软件验证或协同仿真闭环验证。难点：软硬件加载验证设计内容能满足任务功能要求。2天1、26.说明书编写、图纸绘制教学要求：根据控制系统设计过程汇总撰写相应设计说明书，说明书应配有设计控制电路框图，便于结构分析。应至少完成一张详细完整的控制电路图纸绘制，并能在设计说明书中进行详尽说明。同时根据任务功能要求，协同仿真还应提供控制程序代码一套，并能够在选定软件中运行，以验证其功能性。如提供硬件控制产品，则提供代码和运行视频。重点：完成一张详细完整的控制电路图纸绘制，并能在设计说明书中进行详尽说明；提供控制程序代码一套。难点：协同仿真应能够运行并验证功能。硬件产品需提供基本代码和运行视频。2天1、2、37.答辩教学要求：答辩是考核课程设计是否达到基本要求和相应1天1、2、3水平的关键环节，是教师对学生论文的一次会诊和指导。考核内容包括学生对控制软件编程和硬件设计知识的综合运用。教师提问的内容包括选题、策略、制图、算法、电路、程序及可实现控制功能等。重点考察学生控制电路和程序、设计说明书的质量，设计过程中的学习效果。同时检查设计创新性、工作量、有无违反学术规范现象等，提出改进章见。重点：装合运用控制软件编程和硬件设计相关知识的整体考核。难点：课程设计质量的检验。合计10天(2周)五、教学方法及手段学生在教师的具体指导下进行新能源汽车电机控制系统设计，主要通过听取讲座、组织观摩、分组讨论等教学模式完成。设计开始时，教师对学生进行设计动员与设计准备。设计期间，学生按照设计计划完成规定的设计内容，这是设计最主要的方式；设计结束后，在老师的指导下，组织同学分组讨论、辩论，搞通弄懂设计过程中的一些问题。通过讨论、辩论形式，使学生们在设计过程中带着任务，有目的、针对性强地完成设计工作。从而激发了学生的学习的主动性和积极性，培养了学生的团队精神，锻炼了学生的才干，激发学生创新能力。由于课程内容与生产实践紧密结合，学习者应根据课程设计任务书、软件手册和硬件手册等资料，以自学为主、教师讲授为辅,学会综合应用各种方法创新设计车用电机控制系统，并养成自觉遵守国家标准的习惯。六、教材和参考书1 .推荐教材：(1)钟再敏.车用驱动电机原理与控制基础M.北京:机械工业出版社.2016.(2)王志新等.电机控制技术M.北京:中国电力出版社.2020.(3)王勇.电机与控制(第4版)M.北京:北京理工大学出版社.2020.2 .参考书：(1)王成元.现代电机控制技术(第2版)M.北京:机械工业出版社.2014.(2)李承等.电路原理与电机控制M.北京:清华大学出版社.2014.(3)潘月斗等.现代交流电机控制技术M.北京:机械工业出版社.2018.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由：学习态度、工作量完成情况、设计能力、设计产品和说明书质量、答辩成绩五部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表30表3课程考核对课程目标的支撑考核环节分值考核/评价细则课程目标123学习态10(1)主要考核学生学习纪律和答疑情况；度(2)教师根据课堂整体表现情况评分。55工作量完成情况10(1)主要考核学生独立完成设计任务情况；(2)教师根据独立完成任务情况评分。442设计能力40(1)主要考核设计控制策略和控制算法正确合理性；(2)教师根据算法合理性与否评分。151510设计产品和说明书质量30(1)主要考核学生的设计产品控制水平高低情况；(2)教师根据设计产品质量高低评分。101010答辩成绩10(1)主要考核学生答辩自述和回答问题情况；(2)教师根据答辩自述情况和回答问题正确性与否进行评分。163合计：100304030八、考核与成绩评定1 .考核方式及成绩评定课程设计采用优、良、中、及格、不及格五级评分制。即90分及以上为优，8089分为良，7079分为中，6069分为及格，60分以下为不及格。总成绩分五部分：学习态度、工作量完成情况、设计能力、设计产品和说明书质量、答辩成绩。其中：(1)学习态度占10%,无故旷课达3次取消总成绩；(2)工作量完成情况占10%；(3)设计能力占40%；(4)设计产品和说明书质量30%,设计产品可提供控制硬件或软件运行佐证；(5)答辩成绩占10%o最后一周的周五进行验收、答辩，由2-3位教师组成答辩考核小组，对每位学生进行口试答辩，要求学生根据设计回答教师所提出的问题。课程设计成绩根据学生设计的合理性、计算的准确性、设计说明书和图纸的规范性、设计产品或程序的控制能力、设计中分析与解决问题的能力及设计态