1. 智能运动系统结构：智能运动系统的规格和要求。运行模式：点到点运动、轨迹路径跟踪、速度路径跟踪、力和张力控制、顺应控制、振动抑制。运行模式之间的切换。 2. 运动执行器和驱动技术：使用压电陶瓷电机和直流有刷电机在运动控制中的应用。交流无刷电机、线性直接驱动交流无刷电机及其驱动技术。步进电机及其在运动跟踪系统中的局限性。步进电机的微步进和电子阻尼。 3. 运动传感与估计技术：光学编码器的工作原理、解码方法及通过插值提高分辨率。同步解算器的工作原理及接口电子。大速度范围执行器的速度估计和位置估计方法。 4. 运动控制平台：计算机硬件要求。紧密耦合系统与分布式系统的应用。运动控制中DSP的应用。运动系统中的通信方法。运动控制中的实时操作系统。 5. 运动控制和轨迹生成的智能算法：PID控制器及其变体。伺服调谐方法。基于状态空间配置的运动控制系统。状态观测和卡尔曼滤波器。在非刚性系统中使用陷波滤波器。轨迹生成和运动规划算法。 6. 多轴智能运动系统的若干问题：坐标映射和动力学变换。多轴运动规划和轨迹生成。轴间运动同步。在紧密耦合系统中应用MIMO结构。 7. 智能运动系统的案例研究：将从以下列表中选择三个案例：a. 光学基于的位置跟踪在CD-ROM和激光唱片中。b. 硬盘驱动器中的磁头定位。c. 多轴机器人操作器中的运动控制系统设计。d. 用于SMT组件插入机的龙门机器人运动系统。e. 高精度数控机床中的运动系统。案例研究：高性能运动控制系统应用实例的报告
1. 工业电力系统：静态电力系统、电池系统、交流系统、直流系统、交流-直流电力转换以及可再生能源系统（如风能和太阳能）的最新进展 2. 电力转换：软开关、功率因数校正、逆变器配置和静态转换器 3. 特殊环境电力电子：电力电子分配系统、工业指南、可变速度和恒定频率系统、执行系统、无刷驱动及其他工业电力电子应用 4. 工业电力供应：转换器拓扑结构、分散式电力供应、功率模块、电磁兼容性、国际标准和可靠性 5. 电力质量提升：电压电流波形的傅里叶分析、总谐波失真、整流器、被动/主动滤波器、电力质量问题、无功功率补偿 6. 元件与封装：密封和塑料封装、线键合、功率元件、高温效应和基板 7. 磁性元件与电容器：高频电感器和变压器、绕线技术、磁芯损耗分析、磁性元件和功率电容器的优化 实验室实验：从直流-直流转换器、功率因数校正、直流无刷电机电力电子等领域中选择至少一个实验进行。
1. 电力系统稳定性：基本概念和分类。系统失稳的历史事件及其后果。电力系统稳定性问题及解决方案。 2. 无功功率补偿：系统Q-V特性。无功支持理论。负载特性。同步调相机、静止无功补偿器（SVS）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管控制电抗器（TCR）。 3. 电压稳定性：基本概念。奇异点和多解潮流技术，特征值方法。负载建模、分接头效应、电压可控性和电压补偿。崩溃临近性，防止崩溃的措施。实践经验。 4. 动态稳定性与电力系统稳定器：特征值和模态分析。发电机和负载建模。电力系统稳定器。多机系统的小信号稳定性。输入信号和安装位置的选择，PSS的参数设计和调试。 5. 高压直流、FACTS和ESS在提高稳定性中的应用：高压直流输电线路及其控制在提高稳定性中的应用。柔性交流输电装置，功率角控制。储能系统，如电池储能系统（BESS）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、飞轮储能系统（FESS），及其在稳定性控制中的应用。 迷你项目： 1. 使用工业电力系统设计和分析软件进行电力系统稳定性分析 2. 设计电力系统稳定器以抑制低频功率振荡
1. 系统模型：功能、变换和映射，拉普拉斯变换和Z变换，动态系统的状态变量和状态空间模型，状态空间模型与传递函数模型之间的关系，无约束线性状态方程的解，矩阵指数，特征值和特征向量，Jordan标准形，线性状态方程的解，过渡矩阵。 2. 稳定性、可控性和可观测性：稳定性，李雅普诺夫稳定性，李雅普诺夫函数，可控性和可观测性，定义和判据，能控性和能观性，反馈控制。 3. 最优控制：变分法，最优控制问题的表述，庞特里亚金极大原理，里卡提方程，线性调节器的应用。
1. 能源存储系统：实用负载系数，削峰填谷，能源存储系统，电池储能，超级电容，电力电子拓扑结构，控制策略，电网连接，电压支持，电能质量改善，环境影响，提高电网能源效率。 2. 太阳能利用：地球上的太阳辐射，太阳能的潜力，太阳能热系统，光伏系统，典型BIPV系统的特性和性能及其能量输出估算，分布式发电，建筑中的被动太阳能装置以节省能源，以及案例研究。 3. 节能控制与监测系统：节能理论，建筑能源效率的概念，控制与监测系统在建筑电气分配系统中的节能应用。应用实例。 4. 照明、镇流器和变频驱动：磁镇流器，电子镇流器，照明设计，荧光灯，LED和HID灯，HVAC系统和电梯的变频驱动，电梯的电能存储和再生，谐波影响。 实验室实验、研讨会、实地考察：演示一些选定的节能系统的工作原理。 案例研究：在香港选择实际生活中的节能系统实例。
1. 铁路供电系统的一般方面：地铁系统、轻轨系统、电力动车组和机车，牵引供电系统的功能，供电与牵引供电系统之间的接口要求，接触网系统、轨道、信号、SCADA和列车。 2. 铁路供电系统的要求与规范：铁路供电系统的类型，标准交流配电和直流牵引变电所及控制系统的基本结构与设计。 3. 直流和交流架空线路系统与设备：术语、架空接触网类型及其基本特性；基本设计——机械、电气和土建；安装、测试与调试设计；故障分析。 4. 牵引接地与直流杂散电流控制系统：术语、运行要求与规范；直流电流回流、接地与连接；安装、测试与调试设计；故障分析。 5. 交流牵引供电系统与供电质量问题：25kV系统的配置与运行；供电质量；电压跌落、谐波、不平衡及补救措施。 6. 牵引驱动、牵引力与功率计算，牵引电机概述，VVVF控制、PWM控制与再生制动。 7. 电磁兼容性：电磁兼容性原理，铁路相关干扰问题及其解决方案，增压变压器。 8. 访问MTR供电系统。
可靠性工程 1. 可靠性基础：可靠性数学。失效分布。失效原因及其处理。可靠性分配与预测。可靠性数据手册。数据记录与纠正行动系统（DRACAS）。 2. 可靠性分析与建模方法：故障树分析，失效模式及影响重要性分析（FMECA），可靠性框图，可靠性增长模型——IBM和杜安可靠性增长建模，可靠性测试。蒙特卡洛可靠性仿真。威布尔分析。 维护管理 1. 基于ISO55000/55001的资产管理框架。与企业资产管理方向的对齐。资产管理组织。资产管理与业务可持续性。 2. 维护技术与工具：维护作为资产管理的关键要素。基于可靠性中心的维护作为维护决策的手段。基于状态的维护专题。 3. 业务绩效管理：计算机化维护管理系统——从规划到实施。备件的替代来源。铁路资产的维护外包管理。 实地考察MTR仓库及工业/研究研讨会。
1. 基本信号原理：列车的安全运行，防止列车相撞和道岔及进路的锁闭；信号类型、信号间距和信号布局；间隔、线路容量、不同类型信号系统的间隔、影响间隔的因素；控制表、进路设置条件、信号清除和道岔及道岔锁闭；信号显示顺序、信号显示的意义及信号显示的条件。 2. 列车检测：轨道电路、轴重检测器和高级检测系统；轨道电路的连接；轨道电路在道岔和交叉点处牵引回路的维护。 3. 信号联锁：基于继电器的联锁实现，安全原则；基于处理器的联锁实现，基于处理器/计算机的联锁实现，安全原则。 4. 测试原则：能力、功能测试、场景测试、独立测试、测试策略、测试计划、开通计划、记录。 5. 自动列车控制系统：自动列车防护、自动列车运行和自动列车监控。 案例研究：实地考察MTR列车控制中心；工业/研究研讨会
1. 铁路车辆采购项目管理：规划和初步设计，系统选择，车辆定义，规格，设计管理，测试与调试，维护计划。 2. 铁路车辆设计与开发：铁路车辆的类型和配置，设计原则，系统性能，接口和环境考虑，现代发展。 3. 系统描述与机构设计：车体，转向架，车钩，车门，制动，气动系统，空调，牵引与控制，受电弓，列车管理系统。 4. 车辆建模与测量：铁路车辆组件，悬挂系统，车辆建模与分析，动能包络，载重限界。 5. 车辆结构与动力学：车体设计，载荷工况，结构测试与分析，列车动力学基础，轮轨接口，轨道几何效应对脱轨预测的影响。 6. 车辆验收与测试：验收标准，型式试验，检验与质量控制，静态测试，动态运行，试运行与可靠性监控。 案例研究： 参观MTRCL车库 工业/研究研讨会
1. 能源资源与类型（1.5 周）：可再生能源与非可再生能源资源。全球潜力与趋势。环境影响。本地相关可再生能源类型及现有发展。可再生能源的角色与重要性。 2. 风能与太阳能（2 周）：风能概述，风力涡轮机技术，陆上与海上风电场，海上风电场规划考虑，风资源评估，风电场选址与优化，案例研究。光伏技术，光伏板比较（性能、成本）及光伏模块选择标准，光伏转换系统，可行性研究与选址，设计与监测技术，光伏技术新发展，案例研究。 3. 能源存储技术（2 周）：大型储能系统的类型及其相关的电力电子系统和能源管理：抽水蓄能、水电站、电池、超级电容器、超导磁储能和氢储能。车辆到电网的概念。 4. 气轮机与联合循环技术（1 周）：与其他化石燃料电站的排放比较。气轮机类型及其特征与运行特性。联合循环、热电联产和三联供。联合循环发电单元的主要设备，热循环及联合循环发电单元的性能指标。 5. 发电厂的电气系统（1 周）：发电理论，发电单元的主要电气设备与机器，发电厂的电力分配系统，案例研究。 6. 电网整合（3 周）：将可再生能源整合到电力电网中，相关问题，相关的电力电子系统及其设计，负荷平衡，能源需求响应与管理，相关电力调度问题。可再生能源来源与储能系统的互补特性。案例研究：可能的例子是龙羊峡太阳能电站和阿托拉巴戈太阳能电站。智能电网在此领域的应用。微电网与分布式发电及分布式自动化概念。 7. 应用实例、演示与趋势（1.5 周）：微电网、智能电表、分布式自动化、热电联产、三联供和车辆到电网概念的示范项目或案例研究。未来趋势。 注：1 周用于考试和复习。 周末实地考察：拉马岛发电站和拉马岛风电场 1. L9 联合循环发电单元 2. 气体接收站 3. 光伏太阳能板系统 4. 风力涡轮机
1. 能源存储的概念：能源存储的历史，能源存储类型的分类。 2. 电化学存储：铅酸电池和镍电池，锂/钠基电池，流动和氧化还原电池，燃料电池，对未来电化学系统的可持续性考虑。 3. 碳氢化合物：碳氢化合物能源存储系统，非碳基燃料，裂解，燃料运输，燃料存储。 4. 机械存储：压缩空气能量存储，抽水蓄能，飞轮。 5. 静态能量存储：超级电容器，磁能存储。 6. 电能存储参数：荷电状态，健康状态，电池阻抗和电化学阻抗谱，电池模型。 7. 能量管理系统：电池管理，能量管理，电池均衡，条件监控。 8. 新能源车辆：太阳能车辆，燃料电池车辆，氢发动机，压缩气体车辆，新能源的功率转换。
1. 未来电动汽车设计与需求：全电部件与组件设计、可配置电动汽车、高速车辆、超环列车以及磁悬浮车辆。 2. 高级电机驱动：轮毂电机、防抱死制动系统（ABS）、连续可变传动比（CVT）、主动悬挂。 3. 高级储能技术：分布式储能、未来电池、未来燃料电池。 4. 电动汽车电力电子技术：高密度电力电子、高电流电力电子。 5. 电动汽车与安全：电动汽车的优势与劣势、Autocrypt V2G、电动汽车事故与安全、电动汽车维护、物联网（IoT）在电动汽车中的应用、车内安全、车辆到数据中心安全。 6. 自动驾驶车辆：自动驾驶层次、无人驾驶地面车辆（UGV）、高级驾驶辅助系统（ADAS）、智能传感器、雷达、激光雷达与路径控制。 7. 电动汽车未来动力源：光伏到电动汽车、无接触电车和有轨电车、非碳燃料、电动汽车的新能源。 8. 电动汽车政策：电动汽车政府政策、电动汽车基础设施、可持续性和环境。
本课程介绍电气/光学传感器技术的结构、工作原理及其应用。1. 传感器基础知识介绍：传感器定义；传感器与信息；物理量；量之间的关系；传感器分类；不确定度方面。2. 热敏、机械和声学传感器。3. 电学和磁学传感器。4. 光学传感器和光纤传感器。5. 微机电系统（MEMS）和光学MEMS传感器。6. 传感器技术的应用。实验：力传感器和机载MEMS加速度计的测试与校准。
1. 智能电网简介：电力系统运行概述；现有电网与智能电网的比较；目标；优势；挑战；组件的基本结构和功能。 2. 通信与测量：最新技术；广域监测系统（WAMS）、相量测量单元（PMU）、智能电表、智能家电和高级计量基础设施（AMI）；GIS和谷歌地图工具；多代理系统技术。 3. 微电网：微电网的概念；设计与分析；分布式发电；分布式自动化。 4. 可再生能源与储能：智能电网中可再生能源资源和选项，包括太阳能、风能、燃料电池、生物质能等；渗透率与波动性；需求响应；电动汽车和插电式混合动力汽车；电池储能系统。 5. 兼容性、标准与网络安全：最新技术；优势；挑战；风险。 6. 分析工具：功率/负荷流动研究；静态安全性评估；状态估计与稳定性评估；可靠性评估；决策支持工具；高级优化与控制；环境影响；设计智能电网的路径。 7. 标准与关键基础设施保护：最新技术；优势；挑战；风险。
基本仪器介绍 - 讲座（3小时） 介绍电气工程中使用的各种基本仪器和工具的操作，包括万用表、数字示波器、电源和信号发生器的操作。 研讨会（2小时） 由电气和交通运输工程行业的企业家进行的研讨会，主题分别为（i）学习和（ii）职业。旨在向学生介绍他们的专业领域，激发他们对主修学习的兴趣，提高他们对电气和交通运输系统工程的兴趣，并培养他们对工程职业的理解。 小组项目（8小时） 小组项目旨在通过与学生第一年工程背景相匹配的实际和动手任务，激发学生的创造力、解决问题的能力、信息检索能力和项目管理能力。学生将在教师/讲师的指导下分组解决问题。在项目结束时，学生将发展人际交往能力和识别电气系统关键特征的能力。成果包括实际动手的硬件/软件、演示、报告和展示。
1. 静态场：静电学：电场，库仑定律，高斯定律，电势，电容和能量储存。磁静学：毕奥-萨伐尔定律，磁场，安培环路定律。载流导体的力，洛伦兹力。 2. 时变场：法拉第定律和楞次定律；自感，互感和储存能量。 3. 数学预备知识：向量分析和坐标系。梯度、散度和旋度运算。线、面、体积分的概念。 4. 麦克斯韦方程和电磁波：麦克斯韦方程的积分形式，微分形式。连续性方程。位移电流。 5. 介质材料：介电材料：偶极子，极化，介电常数和电容器。铁磁材料：磁化曲线，磁导率，磁滞和饱和。边界条件。磁路：磁动势，磁阻和磁导。 实验： 使用电解槽绘制磁场。 使用电阻纸绘制磁场。
1. 电气能源系统概述：电力系统定义、布局和基本组件，传输与分配结构，变压器的作用。互联电力系统。高压直流输电。分配结构、母线布局、架空线路和电缆、断路器、保护概念。 2. 发电与能源：能量转换原理，发电机和涡轮机的类型。热能、水能和核能发电。抽水蓄能和可再生能源发电。 3. 基本原理与电价：相量的概念、表示和性质。感性与容性电路。有功和无功功率。单相和三相系统。单相分析。标幺值系统。功率因数校正。电价结构。两部制电价。 4. 变压器：构造和工作原理。等值电路。变压器试验。电压调节和功率效率。并联运行。三相变压器和相组。自耦变压器和仪用互感器。 5. 架空线路与电缆：架空线路建设，包括换位和束线。主（RLCG）和一般（ABCD）参数计算。线路方程和性能计算。电晕损耗和干扰。电缆类型、构造、电气应力和热特性。 实验室实验：单相变压器实验。三相变压器实验。 案例研究：间歇性能源资源及其并入电网的主要问题；电压源换流器技术在电力系统中的应用；智能电网及户用技术（电动汽车、光伏、储能）的协调；自主能源电网及其在香港的应用；海上风电发电，全球潜在与全球能源需求的对比；电池储能系统及其在电力系统中的应用。
1. 交通运输系统：交通工程介绍，交通问题与解决方案，香港的交通运输系统，交通运输在社会、经济、环境和政治中的角色，以及交通模式。 2. 智能交通运输：智能交通系统，联网和自动驾驶车辆，电动交通运输，共享出行，低空经济，以及数据驱动的方法和解决方案。 3. 交通工程：交通工程要素，时间-空间图，速度-流量-密度关系，交通测量。 4. 公共交通（公共交通系统）：公共交通系统的设计、管理与运营；公共交通网络结构；服务可靠性和控制；铁路交通运输。 5. 交通运输系统分析：交通运输需求与供给；交通运输政策，如定价；交通运输网络分析。
1. 工程设计与原型制作过程 工程设计概念，设计验证的原型制作，数字建模，测量技术，标准部件。基本的原型制作技术；3D打印、激光切割和标准部件。工程材料；聚合物、金属、复合材料，表面处理工艺；涂装、电镀。材料连接中胶粘剂和机械部件的应用。 2. 基础工程实践项目 将有实践工作坊、项目简报和演示会，旨在通过与学生第一年工程背景相适应的实践和动手任务，培养学生的创造力和解决问题的能力。学生将在教师/导师的指导下分组设计并实施对给定问题的工程解决方案。
为了确保学生获得宝贵的经验，暑期实习必须精心挑选、组织得当且与学习计划相关。学生需完成至少4周的全职（或等效）工业实习。在开始实习前，学生需概述预期的学习成果，并在实习结束后提交一份详细记录工作、学习成果和成就的报告。学习支持活动包括：(I) 导向培训，涵盖基本的实习技能、计划/安排和求职技巧；(II) 进度监控，通过实习日志记录实习地点/职位、职责、技能/知识的发展和成果；(III) 学习评估，通过最终报告包括总结、4页活动描述、将工作经历与学术学习联系起来的自我反思、结论及未来学习目标；以及示例实习（如全职本地/海外实习、PolyU外部合作项目、IAESTE项目）。
