运动控制系统课程设计指导书2011

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1、运动控制系统（电力拖动自动控制系统）课程设计指导书成都大学电子信息工程学院自动化系2011年4月-1-前言1、运动控制系统课程设计的目的与任务运动控制系统课程设计是运动控制系统（电力拖动自动控制系统）课程教学的一个环节，任务是通过课程设计使学生掌握运动控制系统设计（综合）的基本方法（工程设计方法），掌握调速系统工程设计的具体步骤和方法。2、课程设计基本内容及要求本课程设计包括运动控制系统的工程设计方法、直流调速系统的设计和控制参数计算、调试系统和参数分析三部份内容。要求掌握对调速系统进行测试和分析、操作和调试的基本方法、步骤和基

2、本操作技能，具备对控制系统的调试和故障分析的能力。设计说明书应对整个设计过程有清晰的说明,包括设计过程说明、主回路设计说明、控制电路设计说明、调试说明，以及设计计算公式、计算数据、设计图表等内容。3、适用专业本课程设计适用自动化专业，电气工程及自动化专业。4、考核方式课程设计的考核成绩由平时成绩、设计计算和设计报告（包括设计测试）叁部分组成。5、本课程设计指导书适用于“运动控制系统”或“电力拖动自动控制系统”等相关课程。6、本课程设计指导书根据学校实验室配置的教学实验装置和专业教学要求编写。谭健敏2011年4月-2-一．课程设计

3、任务1.1课程设计题目采用工程设计方法设计转速电流双闭环直流调压调速系统。1.2课程设计的内容1)对被控直流电动机的参数进行测定；2)主回路设计；3)根据指标设计调速系统的调节器,并选择各环节参数；4)按设计结果组成系统，在实验室用实验系统进行调试；5)研究参数变化对系统性能的影响；1.3课程设计的主要技术参数1.3.1闭环控制系统性能要求1)调速范围D＝5；2)静差率s≤5％；3)起动时电流超调量σi≤5％；4)在额定转速时的转速超调量σn≤10％；5)动态速降≤10％；6)振荡次数≤2次；**7)控制参数：R0=40/30/

4、20/10kΩ；Un=Ui=Uct=10V；8)电流过载倍数λ=1.5。1.3.2晶闸管—电动机系统主电路1)晶闸管整流电路方案的讨论和选择（采用单相桥式可控整流）；2)晶闸管的选择；3)绘制晶闸管调速成系统主电路原理图和设备明细表。1.3.3他励直流电动机参数（采用电机实验室的试验电机，查阅额定参数并实测相关数据）额定输出功率：kW；额定电压：V；额定电流：A；额定励磁电压：V；额定转速：r/min；电枢回路总电阻：（实测数据）；电枢回路总电感：（实测数据）；2GD：（实测数据）；1.4课程设计时间安排转速电流

5、双闭环的直流调压调速系统设计方法讲授8学时；系统设计和参数计算3天；实验室按设计结果调试系统，研究参数变化对系统性能的影响1天。采取不停课的方法进行，工程设计方法的讲授和系统设计和参数计算的时间分散，进入实验室调试时集中进行。1.5课程设计的主要参考资料[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统.第三版.北京：机械工业出版社,2003.5[2]段文泽,童明俶.电气传动控制系统及其工程设计.重庆：重庆大学出版社,1989.10-3-[3]高秀珍等编著.电机及控制系统实验.北京：国防工业出版社,2005.3[4]夏新顺.电力拖动自动控制系统

6、实验指导书.北京：机械工业出版社,1996[5]运动控制系统实验实验指导书.自动化系编，2010.10[6]电机原理与拖动基础实验指导书.自动化系编，2011.3-4-二．直流调速系统的工程设计方法2.1控制系统的设计控制系统的设计是根据系统要求确定系统做什么以及怎么做，根据控制系统的基本结构和控制器在受控过程中位置结构确定控制器的具体结构，按照系统设计目的确定控制器的参数。大部分控制器修正了控制系统的特性，所以又称之为校正。2.1.1控制系统设计要求——性能指标1）跟随性能指标在给定信号或参考输入信号的作用下，系统输出量的变化

7、情况可用跟随性能指标来描述。常用的阶跃响应跟随性能指标有：tr—上升时间σ—超调量ts—调节时间2）抗扰性能指标抗扰性能指标标志着控制系统抵抗扰动的能力。常用的抗扰性能指标有：∆Cmax—动态降落tv—恢复时间一般来说，调速系统的动态指标以抗扰性能为主，而随动系统的动态指标则以跟随性能为主。2.1.2控制系统的基本结构和控制器的结构1)控制系统基本结构调速系统的基本结构设计采用固定结构设计（校正）的方式，常用的带有校正控制器控制系统的结构有：a)串联校正（串级）是使用最广泛的一个结构；b)反馈校正c)前馈校正d)状态反馈校正多环

8、控制组合方法：在一个控制系统中，如果有多个被反馈的物理量需要构造闭环，而且这些被反馈物理量是由同一个物理量产生，那么延迟时间最短的那个被反馈物理量的反馈环建在最里面，延迟时间最长的那个被反馈物理量的反馈环建在最外面。外环是决定系统性能的根本因数，而内主要起改造对