控制系统课程设计大纲

控制系统课程设计大纲

课程名称：《运动控制系统》课程设计

授课单位：电气工程学院

课程类型：专业课

授课学时及学分：讲课24学时

适用对象：自动化及相近专业

先修课程：电力拖动自动控制系统、电力电子技术、自动控制原理、电子技术

一、课程设计的目的

课程设计是本课程教学中极为重要的实践性教学环节，它不但起着提高本课程教学质量、水平和检验学生对课程内容掌握程度的作用，而且还将起到从理论过渡到实践的桥梁作用。因此，必须认真组织，周密布置，积极实施，以达到下述教学目的。

（1）通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课程方面的基本知识、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。

（2）通过课程设计，使学生养成严谨科学、严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，达到提高学生基本素质的目的。

（3）通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，达到培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料的能力的目的。

（4）通过课程设计，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，掌握设计内容，达到培养学生工程绘图和编写设计说明书能力的目的，为学生今后从事相关方面的实际工作打下良好基础。

二、课程设计的要求

（1）根据设计课题的技术指标和给定条件，在教师指导下，能够独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。（2）要求学生掌握直流调速系统的设计内容、方法和步骤。

（3）要求会查阅有关参考资料和手册等。

（4）要求学会选择有关元件和参数。

（5）要求学会绘制有关电气系统图和编制元件明细表。

（6）要求学会编写设计说明书。

三课程设计的选题原则

本课程设计的选题要坚持难易适度、繁简适量的原则，避免选题过于简易或过于繁难，以防学生无事可做或无力完成。

四、课程题目及设计内容

题目一：不可逆V-M双闭环直流调速系统设计

(一) 性能指标要求：

稳态指标：系统无静差

动态指标：%5≤i σ；空载起动到额定转速时%10≤n σ。 (二 )给定电机及系统参数

KW P N 40=，V U N 440=，A I N 104=，2=λ，min 1000r n N =，Ω=4.0a R 主回路总电阻Ω=8.0R 主回路总电感Ω=mH L 15 系统飞轮惯量225.77m N GD ∙= 系统最大给定电压V U nm 10=*

ACR 、ASR 调节器限幅值调到为V 8±， (三) 设计步骤及说明书要求

1 画出双闭环系统结构图，并简要说明工作原理。

2 根据给定电机参数，设计整流变压器，并选择变压器容量；选择晶闸管的参数并确定过流、过压保护元件参数。

3 分析触发电路及同步相位选择。

4 设计ACR 、ASR 并满足给定性能指标。

5 完成说明书，对构成系统的各环节分析时，应先画出本环节原理图，对照分析。 6打印说明书（A4），打印电气原理图（A2）。 题目二：单闭环不可逆直流调速系统仿真实验设计 (一) 性能指标要求： 稳态指标：系统无静差

动态指标：%5≤i σ；空载起动到额定转速时%10≤n σ。 (二 )给定电机及系统参数

KW P N 4000=，V U N 1000=，A I N 4410=，5.2=λ，min 60r n N =，Ω=012.0a R ，A I fN 8.162=

电机电枢回路总电阻Ω=01803.0R 电枢回路总电感mH L 392.1= 电机飞轮惯量252105.9Nm GD ⨯=

系统最大给定电压V U nm 10=*

ACR 、ASR 调节器限幅值调到为V 8±， (三) 设计步骤及说明书要求

1． 1画出系统的仿真模型

2． 主电路的建模和模型的参数设置

（1） 三相对称交流电压源的建模和参数设置 （2） 晶闸管整流的建模和参数设置 （3） 平波电抗器的建模和参数设置 （4） 直流电动机的建模和参数设置 （5） 同步脉冲触发器的建模和参数设置 3． 控制电路的建模和参数设置 4． 系统的仿真参数设置

5． 系统的仿真，仿真结果的输出及结果分析

6. 给定电机参数，可不作为本次设计主选，由同学自定）。 题目三：双闭环控制的直流调速系统设计 (一)性能指标要求： 稳态指标：系统无静差

动态指标：%5≤i σ；空载起动到额定转速时%10≤n σ。 (二)给定电机及系统参数

KW P N 2400=，V U N 750=，A I N 3600=，5.2=λ，min 100r n N =，Ω=016.0a R ，A I fN 7.89=

电机电枢回路总电阻Ω=028.0R 电枢回路总电感mH L 98.1= 电机飞轮惯量25210042.6Nm GD ⨯= 系统最大给定电压V U nm 10=*

ACR 、ASR 调节器限幅值调到为V 8±， (三)设计步骤及说明书要求

1 画出双闭环系统结构图，并简要说明工作原理。

2 根据给定电机参数，设计整流变压器，并选择变压器容量；选择晶闸管的参数并确定过流、过压保护元件参数。

3 分析触发电路及同步相位选择。

4 设计ACR 、ASR 并满足给定性能指标。

5 完成说明书，对构成系统的各环节分析时，应先画出本环节原理图，对照分析。 6打印说明书（A4），打印电气原理图（A2）。 题目四：H 型双极式PWM 双闭环直流调速系统设计 (一)性能指标要求： 稳态指标：系统无静差

动态指标：%5≤i σ；空载起动到额定转速时%10≤n σ。 (二)给定电机及系统参数

KW P N 60=，V U N 220=，A I N 308=，2=λ，min 1000r n N =，Ω=08.0a R 电枢回路总电阻Ω=18.0R 电枢回路总电感mH L 16.2= 电机飞轮惯量2291Nm GD = 系统最大给定电压V U n 10=*

ACR 、ASR 调节器限幅值调到为V 8±， (三)设计步骤及说明书要求

1 画出系统结构图，并简要说明工作原理。

2 根据给定电机参数，设计整流变压器，并计算变压器容量及副边电压值；选择整流二极管及开关管的参数，并确定过流、过压保护元件参数。 3分析PWM 变换器，脉宽调制器（UPW ）及逻辑延时（DLD ）工作原理。 4 设计ACR 、ASR 并满足给定性能指标要求。

5 完成说明书，对构成系统的各环节分析时，应先画出本环节原理图，对照分析。 6打印说明书（A4），打印电气原理图（A2）。 题目五：H 型双极式PWM 直流调速系统仿真实验设计 (一)性能指标要求： 稳态指标：系统无静差

动态指标：%5≤i σ；空载起动到额定转速时%10≤n σ。