课程设计单闭环直流电机控制系统

运动控制课程设计

题单闭环直流电机控制系统

院系：工学院

专业：电气工程及其自动化

班级：电气工程1402

姓名：汤安琪

学号：201402012011

指导教师：王玮

二〇一七年二月

运动控制系统课程设计任务书

一、基本情况

学时：1 周学分：1 学分适应班级：电气工程1402

二、进度安排

本设计共安排1 周，合计30学时，具体分配如下：实习动员及准备工作：2 学时总体方案设计：4 学时

硬件设计：12 学时撰写设计报告：8 学时

答辩：4 学时教师辅导：随时

三、基本要求

1、课程设计的基本要求运动控制系统课程设计的主要内容包括：理论设计与撰写设计报告等。其中理论设计又包括总体方案选择，硬件系统设计、硬件设计包括单元电路，选择元器件及计算参数等；课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。

2、课程设计的教学要求运动控制系统课程设计课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到2 节以上，或者迟到、早退累计达到4 次以上的学生，该课程考核按不及格处理。在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。课程设计的任务相对分散，每5-6 名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资

料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过60%的课程设计考核按不及格处理。

四、设计题目及控制要求

题目：单闭环直流电机控制系统

设计参数：

( 1 ) 直流电机：P N 20W、U N 12V 、I N 1.5A、nN 300r/min、电枢电

阻R a 4.5 Ω 、电枢电感L a 6.76mH、GD2 15.68N.cm 2T m 30ms

、

( 2)双闭环直流调速系统：U n 5V

、U

im 5V

、I

dm 1.5I N 、σi 5% 设计要求：

(1) 、根据题目的技术要求，分析并确定主电路的结构形式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。

(2) 、调速系统主电路元部件的确定及其参数的计算(包括电力电子器件、平波电抗器与保护电路等)

(3) 、动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定调节器的结构形式及进行参数计算，使调节系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。

五、设计报告设计完成后，必须撰写课程设计报告。设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字(不含图形、程序)不少于3000 字，图形绘制规范。设计报告的格式如下：

1、封面

2、摘要

3、目录

4、正文

(1) 所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；

(2) 方案选择及论证；

(3) 硬件电路设计及描述(包括硬件的选型及电路图、输入输出接线图等的设计)；

5、心得体会

6、参考文献不少于5 篇。要至少有2 篇近5 年的参考文献。

六、考核方法运动控制系统课程设计的考核方式为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90-100 之间为优秀，80-89 分之间为良好，70-79 分之间为中等，60-69 分之间为及格，60 分以下为不及格。

考核分三个方面进行：平时表现20%；设计答辩30%，设计报告50% 。

有下列情形之一者，课程设计考核按不及格处理：

1 、设计期间累计迟到、早退达4 次；

2 、设计期间累计旷课达2 节；

3 、设计报告雷同率超过50%或无设计报告；

4 、不能完成设计任务，达不到设计要求。

摘要

直流电机调速系统在现代化工业生产中已经得到广泛应用。直流电动机具有良好的起、制动性能和调速性能，易于在大范围内平滑调速，且调速后的效率很高。针对直流电机调速的方法也很多，目前国内外也研究了一些调速的控制器。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速, 以满足工作机械的要求。从机械特性上看, 就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性, 从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点使电动机的稳定运转速度发生变化。

直流电动机有三种调速方法，分别是改变电枢供电电压、励磁磁通和电枢回路电阻来调速。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢电压方式为最好，调压调速是调速系统的主要调速方式。

关键词：直流电动机，调速

目录

第一章绪论 (1)

1.1 直流调速系统的概述 (1)

1.2 设计内容和要求 (2)

1.2.1 设计内容 (2)

1.2.2 设计要求 (2)

1.2.3 设计参数 (3)

第二章系统设计方案 (4)

2.1 闭环调速系统的组成及其静特性 (5)

2.1.1 系统组成 (5)

2.1.2 静特性 (6)

2.2 稳态参数计算 (6)

2.3 传递函数 (7)

第三章主电路设计与分析 (10)

3.1 转速单闭环直流调速系统原理图 (10)

3.2 系统元件介绍 (11)

第四章控制电路设计与分析 (15)

4.1 方波三角波发生器电路图 (15)

4.2 PWM装置驱动电路图 (15)

4.3 PWM装置主电路图 (16)

第五章测试结果及问题............ 错误! 未定义书签。

5.1 实测电路中的波形 .......... 错误! 未定义书签。

5.2 连接电路中遇到的问题 ......... 错误! 未定义书签。

总结 (17)

参考文献 (18)