《运动控制系统课程设计》

《运动控制系统》课程设计

一、性质和目的

自动化专业、电气工程及其自动化专业的专业课，在学完本课程理论部分之后，通过课程设计使学生巩固本课程所学的理论知识，提高学生的综合运用所学知识，获取工程设计技能的能力；综合计算及编写报告的能力。

二、设计内容

1.根据指导教师所下达的《课程设计任务书》课程设计。

2.主要设计内容包括：

（１）根据任务书要求确定总体设计方案

（２）主电路设计：主电路结构设计（结构选择、器件选型、考虑器件的保护）、变压器的选型设计；

（３）控制电路设计：控制方案的选择、控制器设计

（４）保护电路的选择和设计

（５）调速系统的设计原理图，调速性能分析、调速特点

3.编写详细的课程设计说明书一份，并画出调速系统的原理图。。

三、设计目的

1.熟练掌握主电路结构选择方法、主电路元器件的选型计算方法。

2.熟练掌握保护方式的配置及其整定计算。

3.掌握触发控制电路的设计选型方法。。

4.掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。

5.掌握绘制系统电路图绘制方法。

6.掌握说明书的书写方法。

四、对设计成品的要求

1.图纸的要求：

1）图纸要符合国家电气工程制图标准；

2）图纸大小规范化；

3）布局合理、美观。

2.对设计说明书的要求

1）说明书中应包括如下内容

①目录

②课题设计任务书；

③调速方案的论证分析（从经济性能和技术性能方面进行分析论证）和选择；

④所要完成的设计内容

⑤变压器的接线方式确定和选型；

⑥主电路元器件的选型计算过程及结果；

⑦控制电路、保护电路的选型和设计；

⑧调速系统的总结线图

系统电路设计及结果。

2）说明书的书写要求

①文字简明扼要，理论正确，程序功能完备，框图清楚明了。

②字迹工整；书写整齐，参照教务系统中的毕业论文的格式要求。

直流电机调速系统设计任务书

1组：

直流他励电动机：功率P N＝1.1kW，额定电压U N=220V，额定电流I N=6.7A，磁极对数P=1，n N=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻R a=2.34Ω,主电路总电阻R＝7Ω，L∑＝246.25mH(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，K s=58.4，机电时间常数T m=116.2ms，滤波时间常数T on=T oi=0.00235s，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大值U im*=10V，速度给定最大值U n*=10V。

2组：

直流他励电动机：功率P N＝22kW，额定电压U N=220V，额定电流I N=116A,磁极对数P=2，n N=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻R a=0.112Ω,主电路总电阻R＝0.32Ω，L∑＝37.22mH(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，电磁系数C e=0.138 V.min／r，K s=22，电磁时间常数T l=0.116ms，机电时间常数T m=0.157ms，滤波时间常数T on=T oi=0.00235s，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大值U im*=10V，速度给定最大值U n*=10V。

3组：

直流他励电动机：功率P N＝145kW，额定电压U N=220V，额定电流I N=733A,磁极对数P=2，n N=430r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.0015Ω,主电路总电阻R＝0.036Ω，Ks=41.5，电磁时间常数T l=0.0734ms，机电时间常数Tm=0.0926ms，滤波时间常数Ton=Toi=0.01s，过载倍数λ＝1.2，电流给定最大值U im*=8V，速度给定最大值U n*=10V。

4组：

直流他励电动机：功率P N＝145kW，额定电压U N=220V，额定电流I N=6.5A,磁极对数P=1，n N=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=3.7Ω,主电路总电阻R＝7.4Ω，Ks=27，电磁时间常数T l=0.033ms，机电时间常数T m=0.26ms，滤波时间常数T oi=0.0031s，T on=0.01s，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大值U im*=8V，速度给定最大值U n*=10V，β＝0.77V/A，α＝0.007 Vmin ／r

5组：

IGBT组成的直流斩波调速系统。设计要求：U d=110V，I d=8A，系统连续可调，稳压精度小于1%，有限流保护。

6组：

由三相零式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环直流调速系统，直流他励电动机：功率P N＝60kW，额定电压U N=220V，额定电流I N=308A,磁极对数P=2，n N=1000r/min,电动势系数C e=0.196V. min / r,电枢绕组电阻R a=0.09Ω,主电路总电阻R＝0.18Ω，Ks=35，电磁时间常数T l=0.012s，机电时间常数T m=0.12s，电流反馈滤波时间常数T oi=0.0025s，转速反馈滤波时间常数Ton=0.015s，过载倍数λ＝1.1，额定转速时的给定电压（U n*）N=10V，调节器ASR、ACR饱和输出电压U im*=8V，U cm=6.5V。系统的静、动态指标为：稳态无静差，调速范围为D=10，电流超调量σi≤5%，空载启动到额定转速时的转速超调量σn≤10%。

7组：

由三相桥式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环直流调速系统，直流他励电动机：功率P N＝555kW，额定电压U N=750V，额定电流I N=760A,n N=375r/min, 电动势系数C e=1.82V. min / r,电枢绕组电阻R a=0.07Ω,主电路总电阻R＝0.14Ω，Ks=75，电磁时间常数T l=0.031s，机电时间常数T m=0.112s，电流反馈滤波时间常数T oi=0.002s，转速反馈滤波时间常数Ton=0.02s，过载倍数λ＝1.5，设调节器输入输出电压U nm*= U im*=U cm=10V。调节器输入电阻R0=40kΩ。设计指标：系统稳态无静差，电流超调量σi≤5%，空载启动到额定转速时的转速超调量σn≤10%。

8组：

由三相桥式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环直流调速系统，直流他励电动机：功率P N＝25kW，额定电压U N=220V，额定电流I N=136A,n N=1460r/min, 电动势系数C e=0.132V. min / r,电枢绕组电阻R a=0.15Ω,主电路总电阻R＝0.5Ω，Ks=40，电磁时间常数T l=0.03s，机电时间常数T m=0.18s，电流反馈滤波时间常数T oi=0.002s，转速反馈滤波时间常数Ton=0.01s，过载倍数λ＝1.5，设调节器输入输出电压U nm*= U im*=U cm=10V。调节器输入电阻R0=40kΩ。设计指标：系统稳态无静差，电流超调量σi≤5%，空载启动到额定转速时的转速超调量σn≤10%。

9组：

一转速、电流双闭环控制的H型双极式PWM直流调速系统，电动机参数：功率P N＝200W，额定电压U N=48V，额定电流I N=3.7A,n N=200r/min, 电动势系数C e=0.12V. min / r,电枢绕组电阻R a=6.5Ω,主电路总电阻R＝8Ω，电磁时间常数T l=0.015s，机电时间常数T m=0.2s，电流反馈滤波时间常数T oi=0.001s，转速反馈滤波时间常数Ton=0.005s，过载倍数λ＝2，设调节器输入输出电压U nm*= U im*=U cm=10V。已计算出全控型器件的开关频率f=1kHz ,PWM 环节的放大倍数Ks=4.8，调节器输入电阻R0=40kΩ。设计指标：系统稳态无静差，电流超调量