电力拖动自动控制系统课程设计
电力拖动自动控制系统课程设计
电力拖动自动控制系统课程设计电力拖动自动控制系统课程设计基于转速负反馈闭环调速系统的matlab7.1仿真基于转速、电流反馈控制直流调速系统的matlab7.1仿真学院班级：自动化学院09电本二指导老师：xxx姓名：邹xx学号：20091041xxx日期： 2012-6-14（一）基于转速负反馈闭环调速系统的matlab7.1 仿真一、设计思路转速闭环控制可以降低转速降落，降低转差率，扩大调速范围。
根据自动控制原理，采用了PI调节器，加大比例系数可以减少静差，积分环节的加入有助于消除系统静差。
但Kp过大时，会使动态品质变坏；而在Kp不变的情况下，积分时间过小，将使稳定性降低，振荡加剧等。
总的来说，matlab只需要调节两个参数：（1）比例系数Kp，参数由小到大调节（2）积分系数Ki（1/τ），1/τ参数是倒数，所以由小到大调节（下面把Ki定义为Ti）二、系统的各环节参数设置1、直流电动机：额定电压U N = 220V额定电流I dN = 55 A额定转速nN = 1000r/ min电动机电势系数Ce = 0.192V ⋅min/ r2、晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数K s = 44滞后时间常数Ts = 0.00167s3、电枢回路总电阻R = 1.0Ω电枢回路电磁时间常数T l = 0.00167s电力拖动系统机电时间常数Tm = 0.075s4、转速反馈系数 α = 0.01V ⋅min /r5、对应额定转速时的给定电压U n = 10V6、PI调节器的直暂定为Kp=0.56 ,Ti=1/τ=11.43三、比例积分控制的直流调速系统的仿真框图四、建立 matlab 仿真模块模块地方数目Step（阶跃输入模块）Source 组1个Sum （加法器模块）Math Operations组3个Gain（增益模块）Math Operations组4个Transfer Fcn（控制器模块）Continuous 组3个Integrator(积分模块) Continuous 组1个Scope（示波器模块）Sinks 组2个五、仿真图初值效果1.系统框图2.参数设计(1)在本例中，额定转速的给定是10V，所以修改step time=1,final time=10(2)PI调节器的比例环节的Kp初值=0.56，积分时间Ti初值=11.43（3）把积分饱和值改为-10～10，键入传递函数模块数据，键入增益比值，仿真时间修改为0～0.6s。
电力拖动自动控制系统 教案
电力拖动自动控制系统1. 介绍1.1 任务背景电力拖动自动控制系统是一种能够通过电力传动实现自动控制的技术系统。
该系统通过电动机驱动机械传动装置，实现对机械设备的运动控制和工作过程的自动化。
在工业生产中，电力拖动自动控制系统被广泛应用于各种生产过程中，提高了生产效率、质量和安全性。
1.2 目标本教案旨在介绍电力拖动自动控制系统的原理、应用和发展趋势，帮助学生理解和掌握该技术的基本概念、工作原理和应用场景，并培养学生的动手实践能力和解决问题的能力。
2. 原理2.1 电力拖动原理电力拖动自动控制系统的核心是电动机，通过电动机的转动来驱动机械设备。
电动机将电能转化为机械能，通过机械传动装置将动力传递给工作设备。
电动机的转速和扭矩可以通过控制电机的电压、电流等参数来实现调节。
2.2 控制原理电力拖动自动控制系统通过控制电动机的参数来实现对设备的自动控制。
控制系统可以根据预设的工艺要求和工作条件，自动调节电动机的转速、运行时间等参数。
控制系统通常包括传感器、执行器、控制器和人机界面等组成部分。
3. 应用3.1 工业应用电力拖动自动控制系统在工业领域有广泛的应用，例如生产线上的输送系统、机械加工设备、装配线等。
通过电力拖动自动控制系统，可以实现设备的精确控制，提高生产效率和质量，同时减少人力投入和工作风险。
3.2 交通运输应用电力拖动自动控制系统在交通运输领域也有重要的应用。
例如，电动车、地铁、高铁等交通工具都采用了电力拖动自动控制系统来驱动车辆。
通过该系统，可以实现对车辆的自动运行、刹车和悬挂等控制，提高了交通运输的安全性和舒适性。
4. 发展趋势4.1 智能化随着人工智能和物联网技术的发展，电力拖动自动控制系统也呈现出智能化的趋势。
未来的电力拖动自动控制系统将更加智能化，能够自动学习和优化控制策略，实现更高效、更精准的控制。
4.2 节能环保电力拖动自动控制系统也将朝着节能环保的方向发展。
通过优化控制策略和节能设备的应用，可以减少能源消耗和环境污染，实现可持续发展。
电力拖动自动控制系统课设
电力拖动自动控制系统课设一、引言电力拖动自动控制系统是一种用于控制和驱动电力动力设备的自动化系统。
它通过将电力传递到动力设备上，实现自动控制和驱动，在工业生产中起到重要的作用。
本文将介绍电力拖动自动控制系统的设计和实施。
二、系统设计2.1 系统需求分析在设计电力拖动自动控制系统之前，首先需要进行需求分析。
根据实际情况和用户要求，明确电力拖动自动控制系统所需的功能和性能。
2.2 系统功能设计基于系统需求分析的结果，确定电力拖动自动控制系统的功能设计。
包括控制模块、驱动模块、传感模块等，以实现系统的自动化控制和驱动。
2.3 系统硬件设计根据系统功能设计的结果，进行系统硬件设计。
选择适当的硬件设备，包括计算机、PLC、电机、传感器等，以满足系统的需求，并确保硬件设备的稳定性和可靠性。
2.4 系统软件设计在系统硬件设计的根底上，进行系统软件设计。
包括编写控制程序、驱动程序和界面程序等，以实现系统的自动化控制和监控。
3.1 系统搭建根据系统设计的结果，进行系统搭建。
连接硬件设备，安装软件程序，并进行测试和调试，确保系统能够正常工作。
3.2 系统运行在系统搭建完成后，进行系统运行。
对系统进行实际操作和测试，验证系统的功能和性能是否符合需求。
3.3 系统优化在系统运行过程中，发现问题和缺乏之处，进行系统优化。
对硬件设备和软件程序进行调整和改进，提高系统的性能和稳定性。
电力拖动自动控制系统广泛应用于工业生产中，具有自动化程度高、效率高、平安可靠等优点。
例如，在生产线上实现自动化装配和操作，提高生产效率和产品质量。
五、系统总结电力拖动自动控制系统是一种重要的自动化系统，能够满足工业生产中对于控制和驱动设备的需求。
本文介绍了电力拖动自动控制系统的设计和实施过程，包括系统需求分析、功能设计、硬件设计、软件设计、系统搭建、系统运行和系统优化等。
通过系统的实施和应用，可以提高生产效率和产品质量，为工业生产带来重要的价值。
《电力拖动自动控制系统》课程设计报告
《电力拖动自动控制系统》课程设计报告(1)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊目录一﹑前言 (2)1. 1设计目的 (2)1. 2设计内容 (2)二﹑伺服系统的基本组成原理及电路设 (2)1.伺服系统基本原理及系统框图 (2)三﹑调试后的图 (8)四﹑设计心得与体会 (13)五﹑参考文献 (14)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊《电力拖动自动控制系统》课程设计报告一、前言1.1设计目的和要求1.使学生进一步掌握电力拖动自动控制系统的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；2.使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；3.熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
1.2设计内容1、分析和设计具有三环结构的伺服系统，用绘图软件（matlab）画原理图还有波形图；2、分析并理解具有三环结构的伺服系统原理。
二﹑伺服系统的基本组成原理及电路设计2．1伺服系统基本原理及系统框图伺服系统三环的PID控制原理以转台伺服系统为例,其控制结构如图2-1所示,其中r为框架参考角位置输入信号, 为输出角位置信号.┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊图2-1 转台伺服系统框图伺服系统执行机构为典型的直流电动驱动机构,电机输出轴直接与负载-转动轴相连,为使系统具有较好的速度和加速度性能,引入测速机信号作为系统的速度反馈,直接构成模拟式速度回路.由高精度圆感应同步器与数字变换装置构成数字式角位置伺服回路.转台伺服系统单框的位置环,速度环和电流环框图如图2-2,图2-3和图2-4所示.图2-2 伺服系统位置环框图┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊图2-3 伺服系统速度环框图图2-4 伺服系统电流框图图中符号含义如下：r为位置指令；θ为转台转角；u K为PWM功率放大倍数；d K为速度环放大倍数；v K为速度环反馈系数；i K为电流反馈系数；L为电枢电感；R为电枢电阻；m K为电机力矩系数；e C为电机反电动势系数；J为等效到转轴上的转动惯量；b为粘性阻尼系数，其中J=m J+L J，b=m b+L b，m J和L J分别为电机和负载的转动惯量，m b和L b分别为电机和负载的粘性阻尼系数；f T为扰动力矩，包括摩擦力矩和耦合力矩。
电力拖动自动控制系统课程设计(DOC)
HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING实训报告题目十机架连轧机分部传动直流调速系统的设计学生姓名李东盼专业班级电气工程1222 学号************系部电气信息工程学院指导教师程辉完成时间 2014年 1 月 3 日实训报告评语一、实训期间个人表现□1.尊敬师长，团结他人，能吃苦耐劳。
□2.在现场能坚持不迟到，不早退，勤奋学习。
□3.出现少于3次迟到和早退现象，表现一般。
□4.能主动向指导老师提问，能积极做好各项设计任务。
□5.在实训中能灵活运用相关专业知识，有较强的创新意识。
二、实训报告内容完成质量□1.能按时完成报告内容等实训成果资料，无任务遗漏。
□2.能按时完成报告内容等实训成果资料，有少许任务遗漏。
□3.不能按时完成报告内容等实训成果资料，有多处任务遗漏。
□4.条理清晰，书写规范工整，图文并茂，报告内容全面，主要内容阐述详细，能体现实训过程中做了大量工作，与专业相关知识能紧密联系，认识体会深刻，起到了实训的作用。
□5.条理清晰，书写规范工整，图文并茂，报告内容全面，主要内容阐述详细，能体现实训过程中做了大量工作，与专业相关知识能较紧密联系，认识体会较深刻，起到了实训的作用。
□6.条理清晰，书写较规范工整，报告内容全面，主要内容阐述较详细，能体现实训工作过程，能与专业相关知识联系起来，认识体会较深刻，起到了实训的作用。
□7.条理较清晰，书写较规范工整，报告内容较全面，主要内容阐述较详细，能体现实训过程中的相关工作，与专业相关知识不能紧密联系，认识体会不太深刻，基本起到了实训的作用。
□8.内容有雷同现象。
三、成绩不合格原因□1.实训期间旷课超过3次。
□2.报告有严重抄袭现象。
□3.未同时上交实训报告。
四、需要改进之处□1.进一步端正实训态度。
□2.加强报告书写的规范化训练，对主要内容要加强理解。
□3.加强相关专业知识的学习，深刻理解各设计步骤具体的要求。
五、其他说明等级：评阅人：职称：讲师年月日交直流调速系统的设计摘要直流调速系统具有调速范围广精度高动态性能好和易于控制等优点，因此本设计运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出可行的直流调速系统，并详细分析系统的原理及其静态和动态性能，且利用SIMULINK对系统进行各种参数的给定下的仿真。
电力拖动自动控制系统 公开课
电力拖动自动控制系统公开课一、介绍1. 电力拖动自动控制系统是一种自动控制系统，它利用电力传动装置实现对机械设备的控制。
通过电力拖动自动控制系统，可以实现对设备的远程控制和自动化操作，提高生产效率和安全性。
2. 电力拖动自动控制系统在工业生产中具有广泛的应用，包括制造业、矿山、交通运输等领域。
掌握电力拖动自动控制系统的原理和应用对于工程技术人员来说至关重要。
二、原理和组成1. 电力拖动自动控制系统的核心是电动机，它通过转换电能为机械能来驱动设备。
控制系统通过控制电动机的运行来实现对设备的控制。
2. 电力拖动自动控制系统包括传动装置、传感器、控制器等组成部分。
传感器用于采集设备运行状态的信息，控制器根据传感器的信息来调节电动机的运行状态，从而实现对设备的控制。
三、应用和优势1. 电力拖动自动控制系统可以应用于各种设备，如起重机、输送带、机床等。
它能够实现对设备的远程控制，提高了设备的可靠性和安全性。
2. 电力拖动自动控制系统还可以实现对设备的自动化操作，减少了人力成本，提高了生产效率。
在一些危险环境中，电力拖动自动控制系统可以代替人工操作，降低了安全风险。
四、未来发展趋势1. 随着工业自动化水平的不断提高，电力拖动自动控制系统将会得到更广泛的应用。
未来，电力拖动自动控制系统将更加智能化，能够实现对设备运行状态的实时监测和预测维护。
2. 电力拖动自动控制系统还将更加注重节能和环保，通过优化控制策略和技术手段，实现对设备能耗的有效管理，降低对环境的影响。
五、结语1. 电力拖动自动控制系统是一种重要的自动控制技根据上面的内容进行扩写，接下来我们来具体深入了解电力拖动自动控制系统的应用及其在工业领域中的重要性。
六、应用案例1. 电力拖动自动控制系统在制造业中的应用案例：在制造业中，许多生产设备都采用电力拖动自动控制系统，如数控机床、注塑机、冲床等。
这些设备需要精准的运行和控制，电力拖动自动控制系统可以帮助设备实现高效稳定的运行，提高生产效率和产品质量。
PWM-M可逆调速系统设计
摘要直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在宽范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
近年来，虽然高性能交流调速技术发展很快，但是直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，应用前景相当广阔；而且从控制规律的角度来看，直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础。
掌握直流拖动控制系统的基本规律和控制方法具有非常大的必要性。
根据生产机械要求，电力拖动控制系统有调速系统、伺服系统、张力控制系统、多电动机同步控制系统等多种类型。
而各系统往往都是通过转速来实现的，本文研究直流调速系统，是电力拖动控制系统中的基础和及其重要的部分。
针对双闭环可逆直流PWM调速系统进行了较深入的研究，从直流调整系统原理出发，逐步建立了闭环直流PWM调整系统的模型。
关键词：直流电动机直流调速系统双闭环 PWM调速PWM-M可逆调速系统设计1 直流电动机的调速方法介绍直流电动机的调速方法有三种：（1）改变电枢电阻（R）调速。
（2）改变电枢电压（U）调速。
（3）改变主磁通（ ）调速。
前两种调速方法主要适用于恒转矩负载，后一种调速方法适用于恒功率负载。
串电阻调速为有级调速，调速平滑性比较差，机械特性斜率增大，速度稳定性比较差，受静差率的限制，调速范围比较小。
改变电枢电压调速为无级调速，机械特性斜率不变，速度稳定性好，调速范围比较大。
改变主磁通调速，控制方便，能量损耗比较小，调速平滑，但受最高转速限制，调速范围不大。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以改变电枢电压调速方式为最好。
因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主要调节方式。
2 PWM控制系统的优点自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制的控制方式，形成了脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，或直流PWM调速系统。
PWM系统在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路非常简单，需要用到的功率器件比较少。
电力拖动与控制课程设计
电力拖动与控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电力拖动的基本原理，掌握常用电动机的工作特性。
2. 学生能够阐述控制电路的构成及工作原理，掌握基本的控制电路分析方法。
3. 学生能够解释电力拖动系统中常见的故障及排除方法。
技能目标：1. 学生能够设计简单的电力拖动与控制电路，进行电路连接和调试。
2. 学生能够运用所学知识分析电力拖动与控制电路故障，并提出解决方案。
3. 学生能够运用电力拖动与控制技术解决实际工程问题。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习电力拖动与控制课程，培养对电气工程领域的兴趣，增强探索精神。
2. 学生能够认识到电力拖动与控制在工业生产中的重要性，增强社会责任感和使命感。
3. 学生在团队协作中培养沟通、协作能力，形成良好的工程素养。
课程性质分析：本课程为电气工程及其自动化专业核心课程，旨在培养学生掌握电力拖动与控制技术的基本理论、分析和设计能力。
学生特点分析：学生已具备基础电路、模拟电子技术等基础知识，具有一定的电路分析和动手能力。
教学要求：1. 结合实际工程案例，提高学生的理论联系实际能力。
2. 强化实践环节，培养学生的动手能力和创新能力。
3. 注重团队协作，提高学生的沟通与协作能力。
4. 通过课程学习，使学生具备电力拖动与控制领域的基本素养。
二、教学内容1. 电力拖动基本原理- 电动机工作特性- 电力拖动系统概述- 常用电动机类型及特性分析2. 控制电路原理与分析- 控制电路基本元件- 常用控制电路类型- 控制电路分析方法3. 电力拖动与控制电路设计- 设计原则与步骤- 控制电路的设计方法- 电路仿真与调试4. 故障分析与排除- 电力拖动系统常见故障- 故障诊断方法- 排除故障的步骤与技巧5. 实践教学环节- 实验项目设置- 实验操作指导- 实践成果评价6. 课程案例分析- 典型电力拖动与控制工程案例- 案例分析与讨论- 案例启示与应用教学内容安排与进度：第1-2周：电力拖动基本原理及电动机工作特性第3-4周：控制电路原理与分析第5-6周：电力拖动与控制电路设计第7-8周：故障分析与排除第9-10周：实践教学环节第11-12周：课程案例分析及总结教材章节关联：《电力拖动与控制》第1章：电力拖动基本原理《电力拖动与控制》第2章：控制电路原理与分析《电力拖动与控制》第3章：电力拖动与控制电路设计《电力拖动与控制》第4章：故障分析与排除《电力拖动与控制》第5章：实践环节及案例分析三、教学方法为了提高教学效果，激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：教师通过系统讲解电力拖动与控制的基本理论、原理和关键技术，使学生掌握课程的核心知识。
电力拖动自动控制系统课程设计报告
一．课程设计的目的与内容1．1课程设计的目的电力拖动自动控制系统课程设计是自动化专业的一门专业课，它是一次综合性的理论与实际相结合的训练，也是本专业的一次基本技能训练，其主要目的是：（1）理论联系实际，掌握根据实际工艺要求，设计直流拖动自动控制系统的基本方法；（2）对典型的直流拖动自动控制系统进行综合性的实验，掌握各部件和整个系统的调试步骤与方法，加强基本技能训练；（3）掌握参数变化对系统性能影响的规律，培养灵活运用所学理论解决控制系统中各种实际问题的能力；(4)培养分析问题、解决问题的能力，学会实验数据的分析与处理，编写设计说明和技术总结报告。
1．2课程设计的内容本课程的具体对象是直流调速系统，其主要内容为：（1）测定综合实验中所用控制对象的参数；（2）根据给定指标设计调速系统的调节器，并选择各环节参数；（3）按设计结果组成系统，进行系统调试以满足给定指标；（4）研究参数变化对系统性能的影响；（5）在不可逆系统调试的基础上，组成可逆系统并进行调试；（6）设计并计算主回路参数；（7）书写课程设计论文一份（6000-10000字），绘制双闭环逻辑无环流可逆调速系统原理图一张（2#图）。
二．主电路的设计2．1主电路电气原理图及说明主电路采用转速电流双闭环调速系统，是电流环（ACR）作为控制系统的内环，转速环（ASR）作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。
二者串级连接，即把电流调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转速调节器的输出控制电力电子变换器UPE，从而改变电机的转速，通过电流和转速反馈电路来实现电动机无静差地运行。
2．2整流变压器参数的选择变压器副边电压采用如下公式进行计算：已知Udmax=220V,取Ut=1V,n=2,A=2.34In/I2n=1 C=0.5 则U2=110V由此得：变压器的变化为：K=U1/U2=380/110=3.45一次侧电流和二次侧电流I1、I2的计算：I1=1.05*287*0.861/3.45=75AI2=0.861*287=247A变压器容量的选择：S1=M1U1I1=85.5KV AS2=M2U2I2=81.5KV AS=0.5*(S1+S2)=83.5KV A因此整流变压器的参数为：变化K=3.45，容量S=83.5KV A2．3平波电抗器参数的确定Ud=2.34U2cosαUd=Un=220V, 取α=0U2=Ud/2.34cos0=94.0171VId min=(5%-10%)In,这里取10%，则有：L=0.693*U2/I d min=37.2308mHα=U*min/n N=0.0067β=U*im/2In=0.28752．4晶闸管参数的计算晶闸管的额定电压通常选取断态重复峰值电压U DRM和反向重复电压U RRM 中较小的值作为该器件的额定电压。
电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真课程设计
电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真课程设计1. 课程目标本课程的主要目标是介绍电力拖动自动控制系统的基本原理和MATLAB仿真的基本方法，通过课程设计使学生掌握电力拖动自动控制系统的设计和仿真方法，并能够理解其在实际生产中的应用。
2. 课程内容2.1 电力拖动自动控制系统概述本课程首先介绍电力拖动自动控制系统的基本概念和原理，包括控制系统的组成、控制对象、控制信号、控制器等方面的内容。
2.2 控制系统设计在掌握电力拖动自动控制系统的基本概念和原理后，本课程将介绍控制系统的设计方法，包括控制系统的建模、控制器的设计以及系统的稳定性分析等方面的内容。
2.3 MATLAB仿真本课程将介绍MATLAB仿真的基本方法和工具，包括MATLAB的编程语言、仿真器、图形用户界面等方面的内容。
同时，将以电力拖动自动控制系统作为实例，演示如何使用MATLAB进行系统的仿真和分析。
2.4 课程设计在完成理论部分的学习后，本课程将开展课程设计，要求学生使用所学知识，基于电力拖动自动控制系统的实际问题，完成系统的设计和仿真，并撰写课程设计报告。
3. 课程评估课程评估将基于以下两个方面：3.1 课程作业课程作业将占总评估成绩的50%。
作业内容包括理论学习笔记、仿真程序设计、课程设计报告等方面。
学生需在规定时间内完成作业，按时提交。
3.2 期末考试期末考试将占总评估成绩的50%。
考试内容将涵盖课程的基本概念、原理和应用，要求学生能够熟练掌握所学知识并能够运用于问题解决。
4. 参考资料本课程主要参考以下资料：•《电力拖动自动控制系统理论与实践》•MATLAB官方文档•《电力系统控制工程》5. 总结通过本课程的学习，学生能够掌握电力拖动自动控制系统的基本原理和MATLAB 仿真的基本方法，并能够独立完成系统的设计和仿真工作。
同时，本课程还将培养学生分析问题、解决问题的能力，为其在实际工作中提供有力的支持。
电力拖动自动控制系统课程设计
电力拖动自动控制系统课程设计电力拖动自动控制系统课程设计是电力工程专业的一门重要课程。
该课程旨在培养学生的电力拖动系统设计与控制能力，为学生今后从事相关工作打下坚实的基础。
本文将对电力拖动自动控制系统课程设计进行详细介绍。
1.课程设计目标：本课程设计旨在通过理论与实践相结合的方式，培养学生综合运用所学知识进行电力拖动控制系统的设计与调试的能力。
重点培养学生的动力电气控制技术、电动机的控制与保护技术、传感器与信号处理技术以及自动化控制系统的设计与实现能力。
2.课程设计内容：本课程设计主要包括以下几个方面的内容：(1)电力拖动系统的基本原理与构成要素。
(2)电动机的类型、特性及其控制方法。
(3)传感器与信号处理技术在电力拖动控制系统中的应用。
(4)自动化控制系统的设计与实现。
(5)电力拖动系统的运行与维护。
3.课程设计过程：(1)学生通过自主学习，查阅相关资料，掌握电力拖动系统的基本原理与构成要素。
(2)学生根据所学知识，设计一套电力拖动自动控制系统。
(3)学生搭建实验平台，完成电力拖动自动控制系统的硬件连接与软件编程。
(4)学生进行实验测试，对系统进行调试与优化，确保系统的正常运行。
(5)学生撰写课程设计报告，详细介绍自己设计的电力拖动自动控制系统的原理、设计过程与实验结果。
4.课程设计评价：学生的课程设计成绩将根据以下几个方面进行评价：(1)设计方案的合理性与可行性。
包括电力拖动系统的设计思路、硬件选型与连接方案等。
(2)实验结果的准确性与稳定性。
包括系统调试过程中的测试数据与系统运行的稳定性。
(3)报告内容的完整性与条理性。
包括设计思路的论述、实验步骤的说明以及实验结果的分析等。
综上所述，电力拖动自动控制系统课程设计是一门重要的实践性课程。
通过该课程的学习和实践，学生将能够全面掌握电力拖动系统的设计与调试技术，并具备工程实践能力。
同时，本课程也为学生今后从事相关工作提供了一定的实践基础和理论指导。
电力拖动自动控制系统课程设计题目
一、 设计题目：双闭环V-M 调速系统中主电路，电流调节器及转速调节器的设计。
二、 已知条件及控制对象的基本参数：（1）已知电动机参数为：nom p =3kW ，nom U =220V ，nom I =17.5A ，nom n =1500r/min ，电枢绕组电阻a R =1.25Ω，2GD =3.532N m 。
采用三相全控桥式电路，整流装置内阻rec R =1.3Ω。
平波电抗器电阻L R =0.3Ω。
整流回路总电感L=200mH 。
（2）这里暂不考虑稳定性问题，设ASR 和ACR 均采用PI 调节器，ASR 限幅输出im U *=－8V ，ACR 限幅输出ctm U =8V ，最大给定nm U *=10V ，调速范围D=20，静差率s=10%，堵转电流 dbl I =2.1nom I ，临界截止电流 dcr I =2nom I 。
（3）设计指标：电流超调量δi %≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量δn≤10%，空载起动到额定转速的过渡过程时间 t s ≤0.5。
三、 设计要求（1）用工程设计方法和[西门子调节器最佳整定法]* 进行设计，决定ASR 和ACR 结构并选择参数。
（2）对上述两种设计方法进行分析比较。
（3）设计过程中应画出双闭环调速系统的电路原理图及动态结构图 （4）利用matlab/simulink 进行结果仿真。
* 为可选作内容四、 设计方法及步骤：Ⅰ 用工程设计方法设计（1） 系统设计的一般原则：直流双闭环调速系统中设置了两个调节器，即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR)，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。
按照设计多环控制系统的先内环后外环的一般原则，从内环开始，逐步向外扩展。
在双闭环系统中，应该首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。
图1双闭环直流调速系统的稳态结构图α一转速反馈系数;β一电流反馈系数（2）主电路的主要参数的计算 1）22:(1~1.2)2.34cos 00.9dU U U =⨯⨯=114.9V 其中系数0. 9为电网波动系数，系数1-1. 2为考虑各种因素的安全系数，这里取1. 10（2）电流环设计2）电动势系数:22017.5 1.250.132min/1500N N e N U I R C V r n --⨯===∙3） 转矩系数：301.26/m e C C kg m A π==4）由题意得，平波电抗器电阻L R =0.3Ω5）机电时间常数：223.530.30.1693753750.13230m e m GD R T s C C π⨯=∙=∙=⨯ （3）电流环调节器的参数计算 1) 确定时间常数a.整流装置滞后时间常数s T 。
电力拖动课程设计方向
电力拖动课程设计方向一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握电力拖动的基本原理和应用技能。
具体包括：1.知识目标：学生能够理解电力拖动的基本概念、原理和特点，掌握电动机的工作原理和运行特性，了解电力拖动系统的组成和控制方法。
2.技能目标：学生能够运用电力拖动的基本原理分析和解决实际问题，具备电动机的选型、安装和调试能力，掌握电力拖动系统的运行维护和故障处理方法。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识到电力拖动技术在现代工业中的重要地位，培养对电力拖动技术的兴趣和热情，增强创新意识和团队协作精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.电力拖动的基本原理和概念：介绍电力拖动系统的组成、工作原理和特点，使学生了解电力拖动技术的基本框架。
2.电动机的工作原理和运行特性：讲解直流电动机和异步电动机的工作原理、运行特性及其控制方法，使学生掌握电动机的基本知识和应用技能。
3.电力拖动系统的组成和控制：介绍电力拖动系统的常见组成形式、控制方法和应用场合，让学生学会分析并设计电力拖动系统。
4.电力拖动系统的运行维护和故障处理：教授电力拖动系统的运行维护方法，使学生具备故障诊断和处理能力。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解电力拖动的基本原理、概念和知识点，使学生掌握相关理论知识。
2.讨论法：学生针对电力拖动系统的实际案例进行讨论，培养学生的分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析典型电力拖动系统案例，使学生了解电力拖动技术在实际工程中的应用。
4.实验法：安排学生进行电力拖动系统的实验操作，锻炼学生的动手能力和实际操作技能。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的电力拖动教材，为学生提供系统、全面的学习资料。
2.参考书：推荐学生阅读电力拖动领域的经典著作，拓宽知识面。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和生动性。
电力拖动自动控制系统课件
场效应管
具有高速开关特性和低 噪声性能，常用于开关
电源和逆变器。
IGBT
大功率电子器件，广泛 应用于电机控制和电网
调节。
运算放大器
用于信号处理和运算， 具有高精度和低噪声特
性。
控制电路与保护电路
控制电路
用于实现各种控制逻辑和算法，如速度、位置和电流控制等。
保护电路
用于检测系统异常并采取相应措施，如过流、过压和欠压保护等。
电力拖动自动控制系统应用
工业自动化生产线控制
自动化生产线是电力拖动自动控制系统的重要应用领域之一 。通过使用电力拖动自动控制系统，可以实现生产线的自动 化控制，提高生产效率，降低人工成本。
电力拖动自动控制系统能够精确控制生产线上各个设备的运 行状态，确保生产过程的稳定性和可靠性，减少设备故障和 生产事故的发生。
Байду номын сангаас
工作原理与控制方式
工作原理
电力拖动自动控制系统通过控制器对电动机进行控制，实现 机械设备的运动。控制器根据传感器反馈的信息，对电动机 的输入电压或电流进行调整，以实现对机械设备运动的精确 控制。
控制方式
常见的控制方式包括开环控制、闭环控制和复合控制等。开 环控制方式简单，但精度较低；闭环控制方式精度较高，但 需要反馈传感器；复合控制方式结合了开环和闭环的优点， 具有更高的控制精度和稳定性。
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电力拖动自动控制系统发展趋势与挑战
新型电机与电力电子器件的发展
永磁同步电机
具有高效率、高转矩密度和优秀的动 态性能，是现代电力拖动系统的重要 发展方向。
开关磁阻电机
电力电子器件
随着宽禁带半导体材料的发展，电力 电子器件的性能得到大幅提升，为电 力拖动系统的优化提供了更多可能性 。
《电力拖动自动控制系统》教学大纲
《电力拖动自动控制系统》教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：Automation Control System by Power Driving2、课程类别：专业方向课程3、课程学时：总学时64，实验学时84、学分：45、先修课程：《电路原理》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电力电子技术》、《电机学》、《控制电机》、《自动控制原理》、《电力拖动基础》等专业基础课程6、适用专业：电气工程及其自动化二、课程的目的与任务课程的教学目的：本课程是电气工程及其自动化专业的专业特色课程。
通过本课程的学习，了解和掌握电力拖动自动控制系统的设计、校正和综合方法，为今后的工作打下专业基础。
课程教学的任务：了解直流电力拖动自动控制系统的特点，调速方法，调速系统的静态动态性能指标。
掌握直流转速单闭自动控制系统和转速、电流双闭环自动控制系统的静、动态设计方法，深刻领会和掌握控制系统的工程设计方法，能够熟练应用典型Ⅰ型、典型Ⅱ系统的设计和校正方法，了解可逆直流调速系统和位置随动系统的特点和设计方法。
了解交流电力拖动自动控制系统的特点，调速方法，特别是重点了解和掌握笼型异步电动机变压变频调速系统的原理、特点和设计方法，了解矢量控制技术在异步电动机变压变频调速系统的应用，了解同步电动机变压变频调速系统的特点和设计方法。
三、课程的基本要求本课程是所有专业基础课程的综合应用，特别是对《电力电子技术》、《电机学》、《控制电机》、《自动控制原理》、《电力拖动基础》以及《模拟电子技术》、《数字电子技术》的基础知识应用较多，学生必须在这些专业基础课程学习过后，才能开设本课程。
教师在授课中必须引导学生对专业基础课程的综合应用，按照系统的控制规律为主线，由简入繁、由低及高的循序深入，思路必须清楚，引导学生学习和掌握系统设计与分析的方法，培养学生对工程问题的处理方法，同时要认真进行和完成课程实验，并且通过课程设计，要求学生能够对简单的电力拖动自动控制系统进行性能分析和设计。
电力拖动自动控制系统课程设计
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安徽工业大学
摘要
本课程设计是设计一个转速、电流双闭环控制系统。转速、电 流反馈控制直流调速系统是静态特性和动态特性优良、 应用最广泛的 直流调速系统。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系 统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈 和电流负反馈,二者之间实行嵌套联接。本设计介绍了双闭环调速系 统的基本原理，转速环、电流环的设计，最后使用 Matalab 中的 Simulink 对系统进行仿真验证。
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安徽工业大学
三．参数计算 3.1 电流调节器参数计算：
电流反馈系数： 电机转矩时间常数：
电机电磁时间常数：
三相晶闸管整流电路平均失控时间：
电流环的小时间常数为：
电流环可按典型 I 型系统进行设计,电流调节器选用 PI 调节器，其传 递函数为
其中：
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电力拖动自动控制系统课程设计
3.2 转速调节器参数计算：
图 4.1a 仿真模型图
图 4.1b ASR-BLOCK
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电力拖动自动控制系统课程设计
图 4.1c ACR-BLOCK
4.2 设定模型仿真参数
按工程设计方法和选择转速和电流调节器部分参数设定如下:
图 4.2a
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安徽工业大学
图 4.2b
图 4.2c
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电力拖动自动控制系统课程设计
图 4.2d
图 4.2e
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安徽工业大学
五．总结
本次课程设计是根据给定的初始值设计一个双闭环直流调速系统， 并进行仿 真验证。经过了一段时间的努力，终于完成了这个课程设计，并且很好的满足课 题要求。在完成课程设计的过程中，虽然遇到了一些困难，也发费了不少时间， 但是从中学到了大量的的知识，这些知识都是在课堂上无法学到的。 经过这
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《运动控制系统设计》课程设计报告设计题目：转速、电流双闭环直流调速系统设计与实践班级：04 级自动化一班学号:姓名：指导教师：设计时间：2007.11.20 —2007.12.14目录摘要第一章概述第二章设计任务及要求2.1设计任务：2.2设计要求：2.3理论设计3.1方案论证3.2系统设计3.2.1电流调节器设计3.2.1.1确定时间常数3.2.1.2 选择电流调节器结构3.2.1.3计算电流调节器参数3.2.1.4 校验近似条件3.2.1.5 计算调节器电阻和电容3.2.2速度调节器设计3.2.2.1 确定时间常数3.2.2.2 选择转速调节器结构3.2.2.3 计算转速调节器参数3.2.2.4 校验近似条件3.2.2.5 计算调节器电阻和电容3.2.2.6 校核转速超调量第三章系统建模及仿真实验4.1MATLAB 仿真软件介绍4.2仿真建模及实验4.2.1单闭环仿真实验4.2.2双闭环仿真实验4.2.3仿真波形分析第四章实际系统设计及实验5.1 系统组成及工作原理5.2 设备及仪器5.3 实验过程5.3.1 实验内容5.3.2 实验步骤第五章总结与体会参考文献摘要从七十年代开始，由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到广泛应用。
双闭环直流调速系统就是一个典型的系统，该系统一般含晶闸管可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速控制电路、以及缺相和过流保护电路等．给定信号为0～10V直流信号，可对主电路输出电压进行平滑调节。
由于其机械特性硬，调速范围宽，而且是无级调速，所以可对直流电动机进行调压调速。
动静态性能好，抗扰性能佳。
速度调节及抗负载和电网扰动，采用双PI调节器，可获得良好的动静态效果。
电流环校正成典型I型系统。
为使系统在阶跃扰动时无稳态误差，并具有较好的抗扰性能，速度环设计成典型Ⅱ型系统。
根据转速、电流双闭环调速系统的设计方法，用Simulink做了带电流补偿的电压负反馈直流调速系统进行仿真综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真波形图。
关键词：直流调速双闭环转速调节器电流调节器第一章概述为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在V-M调速系统中设计两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈。
二者之间实行嵌套联接。
把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。
从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环，形成转速、电流双闭环调速系统。
采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值I的恒流过程。
按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可dm以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。
应该在起动过程中只有电流负反馈，没有转速负反馈，达到稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再让电流负反馈发挥作用。
通过系统建模和仿真，用MATLAB/Simulink工具分析设计直流电动机速度控制系统。
第二章设计任务及要求2.1设计任务设计一个双闭环直流调速系统，要求利用晶闸管供电，整流装置采用三相桥式电路。
直流电动机：●额定功率29.92KW，额定电压220V，额定电流136A，●额定转速 1460r/m，e C=0.132Vmin/r，●允许过载倍数λ=1.5。
●晶闸管装置放大系数：s K=40●电枢回路总电阻：R=1Ω●时间常数：机电时间常数m T=0.18s，电磁时间常数l T=0.03s●电流反馈系数：β=0.05V/A●转速反馈系数：α=0.007v min/r●转速反馈滤波时间常数：onT=0.005s，oi T=0.005s●总飞轮力矩：GD2=2.5N.m●h=52.2设计要求（1）调速范围D=10，静差率≤5%；稳态无静差，电流超调量iσ≤5%，电S≤10%；启动到额定转速时的转速退饱和超调量流脉动系数iσ≤10%。
n（2）系统具有过流、过压、过载和缺相保护。
（3）触发脉冲有故障封锁能力。
（4）对拖动系统设置给定积分器。
第三章理论设计3.1方案论证系统设计理论按照设计多环控制系统先内环后外环的一般原则，从内环开始，逐步向外扩展设计原则（本课题设计先设计电流内环，后设计转速外环）。
在双闭环系统中应该首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作转速调节系统中的一个内环节，再设计转速调节器。
这样的系统能够实现良好的静态和稳态性能，结构简单，工作可靠，设计和调试方便，达到本课程设计的要求。
双闭环直流调速系统的结构框图:3.2系统设计3.2.1电流调节器设计3.2.1.1确定时间常数(1) 整流装置滞后时间常数s T 。
按书[]1表1-2，三相电路的平均失控时间：s T =0.0017s （3-1）(2) 电流滤波时间常数oi T 。
oi T =0.005s （3-2） (3) 电流环小时间常数之和i T ∑。
按小时间常数近似处理，取为：i T ∑=s T +oi T =0.0067s (3-3）3.2.1.2 选择电流调节器结构根据设计要求iσ≤5%，并保证稳态电流无差，可按典型I 型系统设计电流调节器。
电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI 电流调节器，它的传递函数为：)(s W ACR =(1)i i i K s sττ+ （3-4） 图3.1 双闭环直流调速系统的动态结构图检查对电源电压的抗扰性能：48.40067.003.0==∑i l T T （3-5） 符合典型I 型系统动态抗扰性能，并且各项性能指标都是可以接受的。
3.2.1.3计算电流调节器参数电流调节器超前时间常数：i τ=l T =0.03s 。
（3-6）电流环开环增益：要求i σ≤5%是按书[]1表2-2，应取I i K T ∑=0.5，因此：63.740067.05.0==i K （3-7）于是，ACR 的比例系统为：12.1==KsRK Ki i i βτ（3-8）3.2.1.4 校验近似条件电流环截至频率：63.74==ci I K ω （3-9）晶闸管整流装置传递函数近似的条件为：111196.1330.0017ci s s T ω-==>⨯ （ 3-10） 忽略反电动势对电流环动态影响的近似条件为：1394.87ci s ω-==< （3-11） 电流环小时间常数近似处理条件为：13180.8ci s ω-==> （3-12）3.2.1.5 计算调节器电阻和电容按所用的运算放大器取得040R K =Ω。
各电容和电阻值为：0R R K i i =、i i i C R =τ、oi oi C R T 041= （2-13） Ri=40k Ω （2-14）按照上面计算所得的参数，电流环内环可以达到的动态跟随性能指标为i σ=4.3%<5%,满足课题所给要求。
3.2.2速度调节器设计3.2.2.1 确定时间常数(1)电流环等效时间常数1/I K 。
取i I K T ∑=0.5，则：0134.00067.021=⨯=IK （3-15） (2)转速滤波时间常数on T 。
根据所用测速发电机波纹情况，取：on T =0.005s 。
（3-16）(3)转速环小时间常数n T ∑。
按小时间常数近似处理，取：0184.01=+=∑on In T K T （3-17）3.2.2.2 选择转速调节器结构按设计要求，选用PI 调节器，其传递函数为：n n ASR(s)n K (s+1)W =sττ （3-18）3.2.2.3 计算转速调节器参数按跟随性能和抗扰性能都较好的原则，现取h=5，则ASR 的超前时间常数为：i n==hT 50.0274=0.137s τ∑⨯ （3-19） 并且求得转速环开环增益为：2N 222n 6h+1K =159.842h T 225(0.0274)s -∑==⨯⨯ （3-20） 则可得ASR 的比例系数为：n n (h+1)630.1130.1K =15.62h RT 2250.0059.50.0274e m C T βα∑⨯⨯⨯==⨯⨯⨯⨯ （3-21）3.2.2.4 校验近似条件转速截止频率为：11159.840.13721.9N cn N n K K s ωτω-==⨯=⨯= （3-22）电流环传递函数简化条件为：1363.7cnsω-==>（3-23）转速环外环的小时间常数近似处理条件为：1327.4cnsω-==> 32-24）3.2.2.5 计算调节器电阻和电容按所用的运算放大器取R=40kΩ。
各电容和电阻值为：015.640625n nR K R K K=⨯=⨯Ω=Ω，（3-25）0.1370.22625nnnC FR Kτμ===Ω（3-26）3.2.2.6 校核转速超调量当h=5时，由书[]1可以查得：nσ=37.6%，这并不能满足课题所给要求。
实际上，由于表2-6是按线性系统计算的，而突加阶跃给定时，ASR已经饱和，不符合如今系统的前提要求，所以应该按ASR退饱和的情况重新计算超调量。
如下：()max max n**T2b Nnb b mC n C nzC n C n Tσλ∑⎛⎫⎛⎫∆∆∆∆==-⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭1.29.50.02740.113281.2% 2.1 4.2%10%16000.1⨯=⨯⨯⨯⨯=<（3-27）满足课题所给要求。
第四章系统建模及仿真实验4.1MATLAB 仿真软件介绍本设计所采用的仿真软件是MATLAB 7.1。
MATLAB 7.1是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。
MATLAB 7.1提供了基本的数学算法，例如矩阵运算、数值分析算法，它还集成了 2D 和 3D 图形功能，以完成相应数值可视化的工作，并且提供了一种交互式的高级编程语言——M 语言，利用 M 语言可以通过编写脚本或者函数文件实现用户自己的算法。
Simulink 是基于 MATLAB 7.1 的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，它的建模范围广泛，可以针对任何能够用数学来描述的系统进行建模。
4.2仿真建模及实验4.2.1单闭环仿真实验仿真设计采用MATLAB7.1软件进行系统建模。
按照课题所给要求，我们先用单闭环直流调速系统进行仿真设计，运用MATLAB的simulink进行系统建模，单闭环直流调速系统仿真模型如图4.1所示：图4.1带比例放大器的闭环直流调速系统仿真模型单闭环直流调速系统转速图4.2和电流仿真波形图4.3 所示：图4.2单闭环直流调速系统转速仿真波形图4.3单闭环直流调速系统电流仿真波形由图4.2与图4.3可以看到，转速和电流波形都不太好，都带有较大的震荡，并且带有静差，无法使转速最后维持在1600r/s。