授 课

类 别

理论课（ √ ）；实验课（  ）

教 学 

时 数 

6 学时

教学

目的

及

要求 

重点掌握步进电机与驱动技术：步进电动机的运行特性与主要性能指标，步进电机的驱动与控制（驱动电路、变频控制信号、环形脉冲分配器、功率放大器、细分驱动电路、典型细分驱动电路）。

了解直流电机与驱动技术和交流电机与驱动技术。

 教 学 内 容 提 要 

备注

第3.3节 步进电机与驱动技术

复习内容：步进电机的定义；基本工作原理；主要类型与主要特点。

（1）步进电动机的运行特性与主要性能指标

·分辨率

·静态特性（矩－角特性、静态稳定特性）

·动态特性（动态稳定区、启动转矩、矩－频特性、惯－频特性）

·其他技术参数。

（2）步进电机的驱动与控制

驱 动 电  路：主要由脉冲分配器和功率放大器两部份组成，实现信号分配和能量放大。

变频控制信号：主要有脉冲频率与电机转动方向控制信号，确定位移、转速、转向的实现。

·环形脉冲分配器  软件分频；通用集成电路分频；专用集成电路分频。

·功率放大器  作用：功率放大；限制电流；续流保护。

      典型放大电路：单电压功率放大电路；高低压功率放大器；

晶闸管功率放大器；恒流源功率放大器。

·细分驱动电路  

工作原理：在不改变步进电机结构的条件下，将步进脉冲电流细分逐步增加到I_max，再逐步减少到I_min，形成阶梯波电流，从而提高了步进电机的步进精度，减小了振动、噪声。

细分驱动电路的特点：在不改变步进电机结构参数的条件下，可降低电机运转的步进角。

·典型细分驱动电路

多路功率开关细分电路，单功率放大细分电路。

第3.4节 直流伺服电动机及其驱动

第3.5节 交流伺服电动机及其驱动

2 学时

2 学时

2 学时

教学组织与设计 

教学过程的组织

每次课第一节课开始，学生教师互动相互尊重人性化管理加强课堂纪律的整理；在多媒体教学手段应用的基础上，充分发挥传统教学方法（板书教学与互动）的特点，引用互动提问式教学方法，传递尽可能多的信息，并用实践应用实例和科研项目实例支撑教学重点，图文并茂，尽可能让每一位学生进入教学认知过程中来。

重点讲解引导学生对步进电机的驱动与控制（驱动电路、变频控制信号、环形脉冲分配器、功率放大器、细分驱动电路、典型细分驱动电路）的认识与掌握。

讨论作业习题的安排

课外作业：

1 题：简述机电一体化系统中对执行元件的分类与特点（优缺点）。

2 题：机电一体化系统的执行元件的基本要求是什么？

3 题：步进电机具有哪些特点与环形分配方式是什么？

4 题：步进电机驱动电源功率放大器电路种类以及工作原理是什么？

5 题：步进电机细分电路的特点、细分方式和原理是什么？

教学手段的应用

多媒体教学手段与传统教学方法（板书教学与互动）相融合的教学手段的应用，将贯穿与整个教学过程中。

大量引用工程实际应用的典型机电一体化系统（产品）中所应用的执行元件的主要特点和要求，提高学生对执行元件的认知能力。

参考资料 

教学实施小结