Đề cương môn học Thiết kế hệ thống cơ điện tử (Mechatronics System Design)

Đại Học Quốc Gia TP.HCM

Vietnam National University – HCMC

Trường Đại Học Bách Khoa

Ho Chi Minh City University of Technology

Khoa Cơ Khí

Faculty of Mechanical Engineering
Đề cương môn học

Thiết kế hệ thống cơ điện tử
(Mechatronics System Design)
Số tín chỉ

3(2.2.5)

Số tiết

Tổng: 60

LT: 30

Tỉ lệ đánh giá

BT: 20%

TN:

Hình thức đánh giá

­ Kiểm tra: vấn đáp
­Thi: tự luận 60 phút

MSMH

ME3005

TH: 30

TN: 0

BTL/TL: x

KT: 20%

BTL/TL: 20%

Thi: 40%

Môn không xếp TKB

Môn tiên quyết
Môn học trước

Chi tiết máy (ME2007), Kỹ thuật điều khiển tự động (ME2009)

Môn song hành

Vi điều khiển (ME3007)

CTĐT ngành

Kỹ thuật Cơ điện tử

Trình độ đào tạo

Đại học

Cấp độ môn học

Năm 3

Ghi chú khác

1. Mục tiêu của môn học:
Môn học giới thiệu các thành phần cấu thành hệ thống Cơ điện tử, quy trình thiết kế một hệ thống cơ điện tử, cách
xây dựng kế hoạch thực hiện một hệ thống cơ điện tử.

Aims:
To  provide  the  techniques  of  design,  simulation,  prototyping  and  evaluating  a  mechatronics  system  which  is
combined by mechanical elements, eletrical elements and information hardwares & softwares.

2. Nội dung tóm tắt môn học:
Những nội dung sau đây sẽ được giảng dạy và thảo luận trong môn học
­ Tổng quan về hệ thống cơ điện tử và ứng dụng
­ Phương pháp thiết kế và Quản lý dự án
­ Kỹ thuật và công cụ mô hình hóa và mô phỏng hệ cơ điện tử (cơ, điện)
­ Các thành phần hệ thống cơ điện tử (ôn): cảm biến, cơ cấu tác động, bộ điều khiển

­ Case study.

Course outline:
The following topics will be presented and discussed in this course
­ Introduction to mechatronics system and application
­ Design methodology and Project management
­ Techniques and Tools for Modeling and Simulation
­ Mechatronic systems technologies (reminder): sensors, actuators, controllers
­ Case study.

3. Tài liệu học tập:
[1] Devdas Shetty and Richard A. Kolk, Mechatronics System Design, SI Edition, Cengage Learing, 2011. 
[2] El­Kébir Boukas and Fouad M. AL­Sunni, Mechatronic Systems: Analysis, Design and Implementation, Springer­
Verlag Berlin Heidelberg, 2011. 

4. Hiểu biết, kỹ năng, thái độ cần đạt được sau khi học môn học:


STT

Chuẩn đầu ra môn học
Sinh viên có khả năng làm việc nhóm
L.O.1.1 ­ Xây dựng được nhóm 4­­5 SV

L.O.1

L.O.1.2 ­ Xác định được nhiệm vụ chung của DA: thiết kế mobile platform bám vạch với sai số cho phép,
tốc độ platform tối đa theo yêu cầu và bán kính cong của vạch nhỏ nhất cho phép
L.O.1.3 ­ Xác định được nhiệm vụ cụ thể của từng thành viên trong nhóm: Trưởng nhóm / Phụ trách phần
cơ khí / Phụ trách phần điện / Phụ trách phần điều khiển / Phụ trách phần lập trình

Xây dựng được Biểu đồ Gantt cho dự án thiết kế

L.O.2

L.O.2.1 ­ Sử dụng công cụ Microsoft project để thể hiện ý tưởng
L.O.2.2 ­ Phân chia được thành những khối công việc nhỏ, cụ thể
L.O.2.3 ­ Gán được các nguồn lực cần thiết để thực hiện từng công việc
Xác định được chức năng và ý tưởng thiết kế từ yêu cầu sản phẩm.
L.O.3.1 ­ Lên kế hoạch thực hiện thiết kế thông qua bảng FRDPARRC
L.O.3.2 ­ Xây dựng được phương án khả thi cho thiết kế

L.O.3

L.O.3.3 ­ Nhóm được các cảm biến cần thiết cho đồ án
L.O.3.4 ­ Nhóm được các cơ cấu tác động cần thiết cho đồ án.
L.O.3.5 ­ Kết nối được cảm biến và phân tích dữ liệu cảm biến
L.O.3.6 ­ Kết nối các cơ cấu tác động và thực nghiệm
Lập được hồ sơ kỹ thuật để chế tạo
L.O.4.1 ­ Thiết kế được bản vẽ lắp, bản vẽ chi tiết cơ khí để chế tạo

L.O.4

L.O.4.2 ­ Thiết kế được bản vẽ mạch điện để chế tạo
L.O.4.3 ­ Xây dựng được mô hình hóa bộ điều khiển và cả hệ thống.
L.O.4.4 ­ Xây dựng được giải thuật điều khiển và lập trình mô phỏng
Biết cách trình bày kết quả thiết kế

L.O.5

L.O.5.1 ­ Xây dựng được slide báo cáo và thuyết trình kết quả thiết kế

L.O.5.2 ­ Viết được báo cáo kết quả thiết kế

STT

Course learning outcomes
Have the ability to work in an interdisciplinary environment.
L.O.1.1 ­ Form a team of 4­5 students.

L.O.1

L.O.1.2 ­ Realize the goal of the project of 'design a line tracing car'.
L.O.1.3  ­  Determine  roles  of  every  member:  leader  /  in  charge  of  mechanical  design  /  in  charge  of
electrical diagrams / in charge of program and control ...
Develop the Project Plan in Gantt chart
L.O.2.1 ­ Use Microsoft project tool to express ideas

L.O.2

L.O.2.2  ­  Break  the  project  areas  into  actionable  pieces  of  work,  segmenting  elements  into  appropriate
sublevels
L.O.2.3 ­ Have clear accountability for each work package
Express conceptual designs from functional requirements.
L.O.3.1 ­ Express design steps using FRDPARRC table
L.O.3.2 ­ Discuss alternative solutions

L.O.3

L.O.3.3 ­ Group essential sensors in the project.
L.O.3.4 ­ Group essential actuators in the project.
L.O.3.5 ­ Connect sensors and analyze signals.

L.O.3.6 ­ Connect actuators and manipulate experimentally.
Develop technical report for implementaion
L.O.4.1 ­ Create 2D drawings for fabrication and assembly.

L.O.4

L.O.4.2 ­ Create electrical diagrams
L.O.4.3 ­ Model the controller and the whole system.
L.O.4.4 ­ Create control flowcharts and do simulation.
Have the ability to communicate effectively

L.O.5

L.O.5.1 ­ Make PPT slides to discuss project results
L.O.5.2 ­ Write a techinial report to share project results


5. Hướng dẫn cách học ­ chi tiết cách đánh giá môn học:
Tài liệu được đưa lên BKEL hàng tuần. Sinh viên tải về, in ra và mang theo khi lên lớp học. Điểm tổng kết môn học
được đánh giá xuyên suốt quá trình học.
+ Bài tập:
• Bài tập trên lớp (nhóm)
• Bài tập về nhà (nhóm)
+ Kiểm tra:
• Kiểm tra giữa kỳ
+ Quá trình:
• Bài tập lớn
• Hoạt động nhóm
+ Thi:
• Thi cuối kỳ

: 10%
: 10%
: 20%
: 10%
: 10%
: 40%

Điều kiện dự thi:
­ Sinh viên được yêu cầu phải tham dự giờ giảng trên lớp ít nhất 70% (số lần được điểm danh chuyên cần). Ngoài
ra, sinh viên phải hoàn thành tất cả bài tập trên lớp và 70% bài tập về nhà. Nếu sinh viên nào không tham gia buổi
thuyết trình của nhóm thì điểm thuyết trình của sinh viên đó sẽ bằng không.
­ Sinh viên cần lưu ý thời hạn nộp bài tập. Tất cả các bài tập về nhà đều phải được nộp thông qua hệ thống BKEL
theo đúng thời gian quy định của giảng viên.
­ Trường hợp sinh viên không nộp bài: Nếu sinh viên nào không nộp bài đúng thời hạn thì sẽ bị không điểm cho bài
tập đó. 
­ Trường hợp nộp muộn: Sinh viên nộp muộn sẽ không được chấp nhận nếu không có một lý do chính đáng đã
được trình bày và phê duyệt của giảng viên trước ngày đến hạn. Bài tập nộp muộn cho phép sẽ bị trừ đi 2 điểm đối
với mỗi ngày nộp trễ.

6. Dự kiến danh sách Cán bộ tham gia giảng dạy:
­ PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến
­ ThS. Nguyễn Minh Tuấn
­ TS. Võ Tường Quân
­ TS. Phạm Công Bằng
­ TS. Lê Đức Hạnh

7. Nội dung chi tiết:
Tuần/
Chương

1

Nội dung

Giới thiệu về môn
học
­ Thông tin GV
­ Các vấn đề liên
quan đến môn học
­ Cách dạy và học
­ Cách tìm hiểu
project cho nhóm

Chuẩn đầu ra chi
tiết

Hoạt động dạy và học
Thầy/Cô

Sinh viên

L.O.1.1 ­ Xây dựng
được nhóm 4­­5 SV

­ Hướng dẫn chia
nhóm

­ Nhận biết điểm
mạnh và điểm yếu

của mình

L.O.1.2 ­ Xác định
được nhiệm vụ
chung của DA: thiết
kế mobile platform
bám vạch với sai số
cho phép, tốc độ
platform tối đa theo
yêu cầu và bán kính
cong của vạch nhỏ
nhất cho phép

­ Ra đầu bài đồ án:
thiết kế mobile
platform theo vạch
cho trước với các
yêu cầu: vận tốc tối
đa, bán kính cong
đường vạch nhỏ
nhất, sai số bám
vạch cho phép.

­ Thảo luận các vấn
đề cần giải quyết

L.O.1.3 ­ Xác định
được nhiệm vụ cụ
thể của từng thành
viên trong nhóm:

­ Hướng dẫn cách
Trưởng nhóm / Phụ
tìm và sử dụng tài
trách phần cơ khí /
lieu.
Phụ trách phần điện /
Phụ trách phần điều
khiển / Phụ trách
phần lập trình

­ Lập nhóm và phân
công nhiệm vụ.

Hoạt động
đánh giá


phần lập trình

2

3

Chương 1: Tổng
quan
­ Khái niệm hệ thống
CĐT
­ Vấn đề tích hợp
trong CĐT
­ Quy trình thiết kế

hệ thống CĐT

­ Dạy phần nội dung
­ Tìm hiểu tài liệu và
­ Hướng dẫn xây
viết phần tổng quan
dựng phần tổng
cho DA
quan của DA

L.O.2.2 ­ Phân chia
được thành những
khối công việc nhỏ,
cụ thể

­ Hướng dẫn đề xuất
phương án khả thi và
lựa chọn phương án,
xây dựng sơ đồ
nguyên lý thiết kế.

­ Thảo luận và viết
phần lựa chọn
phương án và thiết
kế sơ đồ nguyên lý

L.O.3.1 ­ Lên kế
hoạch thực hiện thiết
kế thông qua bảng
FRDPARRC

­ Dạy phần nội dung
­ Hướng dẫn mô
hình hóa cho hệ
thống của đồ án:
phần cơ và phần
điện.

­ Mô hình hóa và mô
phỏng hệ cơ khí
­ Mô hình hóa và mô
phỏng hệ điện

­ Các phần tử cơ
bản của một hệ
thống CĐT
­ Các ứng dụng của L.O.2.3 ­ Gán được
hệ thống CĐT 
các nguồn lực cần
thiết để thực hiện
từng công việc
Chương 2: Mô hình
hóa hệ thống cơ điện
tử

4

L.O.2.1 ­ Sử dụng
công cụ Microsoft
project để thể hiện ý

tưởng

­ Phương pháp mô
hình hóa
­ Mô hình hoá hệ cơ
­ Mô hình hoá hệ
điện và cơ điện
Chương 3: Các vấn
đề trong thiết kế cơ
khí

5

L.O.3.2 ­ Xây dựng
­ Xác định các yêu
­ Các yêu cầu thiết
được phương án khả ­ Dạy phần nội dung cầu thiết kế: độ chính
kế
thi cho thiết kế
xác, dung sai.
­ Sai số
­ Chuẩn thiết kế, gia
công, lắp ráp, đo
lường

6

­ Tính khả thi trong
chế tạo
­ Xây dựng bản vẽ

kỹ thuật

L.O.4.1 ­ Thiết kế
­ Thiết kế phần cơ
được bản vẽ lắp, bản ­ Hướng dẫn thiết kế
khí dùng các chương
vẽ chi tiết cơ khí để phẩn cơ khí của DA
trình CAD 3D.
chế tạo

7

Chương 4: Cảm biến
trong hệ thống cơ
L.O.3.3 ­ Nhóm được
­ Nhóm thảo luận các
điện tử
các cảm biến cần
­ Dạy phần nội dung loại cảm biến cần
thiết cho đồ án
thiết.
­ Giới thiệu
­ Phân loại cảm biến

8

­ Các đặc tính của
L.O.3.5 ­ Kết nối
­ Hướng dẫn chọn
càm biến

được cảm biến và
lựa cảm biến phù
­ Lựa chọn cảm biến phân tích dữ liệu cảm
hợp với thiết kế
biến

­ Tìm hiểu các đặc
trưng kỹ thuật của
cảm biến sử dụng
­ Mô hình hóa và mô
phỏng cảm biến

Chương 5: Cơ cấu
tác động
9

10

­ Giới thiệu
­ Phân loại cơ cấu
tác động

­ Các đặc tính của
cơ cấu tác động
­ Lựa chọn cơ cấu
tác động

Chương 6: Hệ thống

L.O.3.4 ­ Nhóm được

các cơ cấu tác động ­ Dạy phần nội dung ­ Thảo luận nhóm.
cần thiết cho đồ án.

L.O.3.6 ­ Kết nối các ­ Hướng dẫn chọn
cơ cấu tác động và
lựa cơ cấu tác động
thực nghiệm
phù hợp với thiết kế

­ Tìm hiểu các đặc
trưng kỹ thuật của cơ
cấu tác động sử
dụng
­ Mô hình hóa và mô
phỏng cơ cấu tác
động cho DA


Chương 6: Hệ thống
điều khiển
11

12

L.O.4.3 ­ Xây dựng
­ Thảo luận nhóm về
được mô hình hóa bộ
­ Giới thiệu
­ Dạy phần nội dung các phương án điều
điều khiển và cả hệ

­ Các đặc trưng của
khiển
thống.
hệ thống: độ ổn định,
độ chính xác, đáp
ứng, độ nhạy
­ Cách xác định các
yếu tố cho bài toán
thiết kế: đáp ứng, ổn
định, sai số, …
­ Cách chọn lựa
phương án điều
khiển: rời rạc, liên
tục, phân cấp, tập
trung, …

L.O.4.4 ­ Xây dựng
­ Hướng dẫn chọn
được giải thuật điều
lựa và thiết kế bộ
khiển và lập trình mô
điều khiển
phỏng

­ Thiết kế bộ điều
khiển và mô phỏng
đánh giá

Chương 7: Chế tạo
mẫu và thực nghiệm

13

14

­ Giới thiệu
L.O.4.2 ­ Thiết kế
­ Phương pháp chế được bản vẽ mạch
tạo mẫu
điện để chế tạo
­ Xác định các yếu tố
cần thiết cho bài
toán thực nghiệm
­ Thực nghiệm và
đánh giá
­ Báo cáo kết quả
thực nghiệm

L.O.5.1 ­ Xây dựng
được slide báo cáo
và thuyết trình kết
quả thiết kế

­ Kết nối và đánh giá
­ Dạy phần nội dung thực nghiệm cả hệ
thống.

­ Hướng dẫn chuẩn ­ Thuyết trình được
bị tài liệu cho tài liệu các vấn đề kỹ thuật
kỹ thuật
liên quan.

Chương 8: Tài liệu
kỹ thuật
15

­ Hồ sơ kỹ thuật
­ Bản vẽ
­ Thuyết minh
­ Báo cáo kỹ thuật

L.O.5.2 ­ Viết được
­ Kiểm tra chung DA  ­ Hoàn chỉnh hồ sơ
báo cáo kết quả thiết ­ Hướng dẫn hoàn
tài liệu thiết kế và
kế
thành tài liệu kỹ thuật báo cáo.

8. Thông tin liên hệ:
Bộ môn/Khoa phụ trách

Bộ môn Cơ điện tử

Văn phòng

210B11

Điện thoại

0838647256 ­ 5870

Giảng viên phụ trách

Phạm Công Bằng

E­mail

, 
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 03 năm 2016
TRƯỞNG KHOA

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

CB PHỤ TRÁCH LẬP ĐỀ CƯƠNG