电气工程及自动化课程有哪些

课程体系总览

电气工程的课程可以大致分为五大模块：

1. 公共基础课：所有工科学生的“通识教育”。
2. 专业基础课：电气工程的“基石”,是后续所有专业课的理论基础。
3. 专业核心课：专业的“主干”,体现专业方向和特色。
4. 专业选修课：根据个人兴趣和职业规划选择的“拓展”课程。
5. 实践教学环节：将知识转化为能力的“桥梁”。

公共基础课 (大一、大二上)

这些课程是培养工科学生基本科学素养和计算能力的基础,为后续专业学习扫清障碍。

• 数学类:
  • 高等数学: 微积分,是所有物理和工程分析的数学基础。
  • 线性代gebra: 处理矩阵和向量空间，是电路分析、控制系统和信号处理的核心工具。
  • 概率论与数理统计: 处理随机现象，为信号分析、通信和可靠性工程打下基础。
  • 复变函数与积分变换: 傅里叶变换、拉普拉斯变换是分析电路和系统的数学利器。
• 物理类:
  • 大学物理 (力学、电磁学、热学、光学): 电磁学是电气工程最直接的物理基础。
  • 物理实验: 培养动手能力和科学思维。
• 计算机与工程基础类:
  • C语言程序设计: 培养基本的编程思维,是嵌入式系统和自动化的入门语言。
  • 工程图学 / 画法几何与机械制图: 学习如何阅读和绘制工程图纸。
  • 理论力学 / 材料力学: 理解机械结构的基本受力与变形，对电机、变压器等设备设计很重要。

专业基础课 (大二、大三上)

这是电气工程知识体系的核心,是区分电气专业与其他工科专业的关键。

• 电路理论: 电气工程的“圣经”，学习电路的基本定律（欧姆、基尔霍夫）、分析方法（节点法、网孔法）、电路定理（叠加、戴维南/诺顿定理）以及一阶、二阶动态电路的暂态和稳态分析。
• 模拟电子技术: 学习由晶体管、运放等组成的放大、滤波、振荡等模拟电路，是理解传感器、信号调理、电源等的基础。
• 数字电子技术: 学习逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路（触发器、计数器、寄存器）等，是单片机、PLC、计算机硬件和数字控制系统的基础。
• 电磁场: 深入学习麦克斯韦方程组，理解电场、磁场的产生、传播和相互作用，是电机学、高压工程、电磁兼容的理论基础。
• 信号与系统: 分析确定性信号（如正弦波、方波）以及系统对这些信号的响应（时域、频域分析），是通信、控制、信号处理的入门核心课。
• 电机学: 深入学习各种电机（直流电机、变压器、异步电机、同步电机）的工作原理、结构、特性和分析方法,是电力系统和电力拖动的核心。

专业核心课 (大三、大四上)

这些课程将专业基础知识应用于电气工程的各个主要方向,学生通常需要从中选择若干门作为必修。

• 电力系统分析: 强电方向的核心，研究电力系统的组成、发电、输电、配电、以及系统的潮流计算、故障分析、稳定性等。
• 电力电子技术: 强电与弱电的完美结合，研究使用电力电子器件（如IGBT, MOSFET）对电能进行变换和控制（AC-DC, DC-AC, DC-DC, AC-AC），是开关电源、变频器、新能源并网、电动汽车的核心技术。
• 自动控制原理: 自动化方向的核心，研究如何设计和分析使被控对象（如电机、温度、位置）按预定规律运行的系统（开环/闭环控制），经典控制理论（传递函数、根轨迹、频率法）和现代控制理论（状态空间）是其主要内容。
• 继电保护原理: 电力系统的“免疫系统”，研究当电网发生短路等故障时，如何快速、准确地切除故障部分,保证系统安全。
• 高电压技术: 研究高电压的产生、测量、绝缘以及过电压防护,主要应用于电力系统的输变电设备。
• 单片机原理与应用 / 嵌入式系统: 自动化的“大脑”，学习以单片机（如STM32, 51系列）为核心的嵌入式系统的硬件设计和软件开发,是实现智能控制的关键。

专业选修课 (大三、大下)

学生可以根据自己的兴趣和未来职业发展方向进行选择,课程内容非常前沿和具体。

• 电力系统方向:

  电力系统自动化、电力系统继电保护、高电压工程、电力系统调度、新能源发电技术（光伏、风电）等。

  
• 电力电子与运动控制方向:

  交流调速系统、电机拖动、开关电源技术、新能源变换技术等。

• 自动控制与信息处理方向:

  计算机控制技术、过程控制、智能控制（模糊控制、神经网络）、机器人技术、传感器与检测技术、数字信号处理等。

• 其他交叉方向:

  建筑电气与智能化、智能电网、电磁兼容等。

实践教学环节 (贯穿整个大学四年)

电气工程是实践性极强的学科,动手能力至关重要。

• 金工实习 / 电工实习: 学习基本的钳工、焊工、电工操作技能。
• 电子工艺实习: 焊接、组装一个简单的电子小产品（如收音机）。
• 课程设计: 在学完某门核心课后，用几周时间完成一个综合性设计项目。
  • 《模拟电子技术》课程设计：制作一个音频放大器。
  • 《数字电子技术》课程设计：设计一个数字时钟或交通灯。
  • 《电力电子技术》课程设计：制作一个DC-DC变换器。
  • 《自动控制原理》课程设计：设计一个直流电机调速系统。
• 专业实验: 在各个专业实验室进行验证性和设计性实验。
• 生产实习: 到企业（如国家电网、南瑞集团、西门子、ABB等）参观实习,了解行业实际运作。
• 毕业设计 (毕业论文): 大学四年学习的总结，通常选择一个具体的课题，在导师指导下完成从理论研究、仿真到实验验证的全过程。

电气工程及其自动化专业的课程体系可以概括为：

• 基础: 以数学和物理为根基。
• 核心: 以电路、模电、数电、电机、控制原理为五大支柱。
• 方向: 分为强电（电力系统）和弱电（电子与控制）两大方向，但现代电气工程早已“强弱电不分家”，电力电子是两者结合的典范。
• 灵魂: 实践贯穿始终，从简单的焊接、接线到复杂的系统设计,动手能力是电气工程师的必备素质。

通过这个课程体系的学习，毕业生将具备扎实的理论基础、宽广的专业知识和强大的实践能力，能够在电力系统、工业自动化、电子信息、新能源、航空航天等众多领域找到自己的位置。

标签： 自动控制 PLC技术