2014运动控制系统课程设计-指导书

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1、控制系统综合设计-指导书控制系统综合设计指导书谢菊芳编2014-5第6页〔共6页〕控制系统综合设计-指导书一、课程设计的基本要求开设专业：自动化；   总学时：1周本课程的先修课程：电子技术基础、电机及拖动基础、自动控制理论、电力电子技术、运动控制系统。课程的教学目的：作为一名自动化专业的学生，运动控制系统是一门非常重要的专业课。为了让我们更好的掌握这门课程，并且能够更深层次的理解它的应用，专门开设了运动控制的课程设计。《运动控制系统》课程是自动化类专业研究电机运动规律的的一门专业技术应用基础课程，也是实践性很强

2、的一门重要的专业技术应用课程。课程设计任务是学生在学完专业理论课之后，需要对实际的运动控制系统有一个初步的认识，增强学生对实际问题的分析与解决能力，为毕业设计及今后的工作打好基础。近年来，交流调速系统发展很快，广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。交流电动机的是国民经济各工业领域应用最为广泛的电机，而交流电动机的平滑无级调速，很久以来一直是工业上迫切需要解决的难题。随着电力电子技术和微机控制技术的发展，交流调速的发展日新月异，目前已成为电气传动及自动化领域的一个研究和应用热点。交

3、流电机调速传动对于改善生产工艺、提高产品质量和大幅度节能增效具有十分重大的经济意义。通过该课程设计更好的掌握在理论和现实在设计上的不同，以及在现实的设计与应用中应该注意和处理的一些问题，使理论和实践相结合，从而更加了解交流调速系统，包括了有关交流变频调速的基本控制方式、SPWM变频调速系统、通用型变频器的外围设备和运行控制等基本内容设计的基本要求：第6页〔共6页〕控制系统综合设计-指导书（1）初步掌握系统的分析和设计的基本方法。包括设计任务，进行设计题目的方案论证。通过调查研究、设计计算，确定方案，写出总结报告。

4、（2）培养一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力。包括学会自己分析解决问题的方法，对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查阅工具书、参考文献，寻找答案。（3）通过严格的科学训练和工程设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风。教材和主要参考资料：[1]  阮毅陈维钧．运动控制系统．北京：清华大学出版社，第1版[2]陈伯时.电力拖动自动控制系统——运动控制系统.北京：机械工业出版社，第3版[3]尔桂花窦曰轩.运动控制系统.北京：清华大学出版社，第1版[4]李永东.交流电机数字控制系统.北京：机械工

5、业出版社，第1版[5]谭弗娃金如麟.大功率电子学和电机控制.上海：上海交通大学出版社，第1版应完成的技术文件1）设计说明书2）设计计算过程3）系统原理图4）实现过程和结果分析一、课程设计的基本内容设计题目一：采用工程设计方法设计转速电流双闭环直流调速系统。已知参数：1）直流电动机2）晶闸管整流电源（采用三相全波整流）第6页〔共6页〕控制系统综合设计-指导书电源电阻放大倍数3）固有参数的设计计算给定电压最大值*调节器限幅电压==电枢回路总电感=电枢回路总电阻4）预选参数调节器输入阻抗电流反馈滤波时间常数=转速反馈滤

6、波时间常数系统设计性能指标1）调速范围D>102)静差率s<5%3)电流超调量<5%5)空载起动到额定转速的超调量<10%，调整时间<1s6)当负载变化20%的额定值，电网波动10%额定值时，最大动态速降<10%,动态恢复时间<0.3s设计内容1）设计双闭环调速系统原理图2）整流电路的设计3）电动机的选择及参数计算4）电流环的设计及其特性分析5）转速环的设计及其特性分析6）系统动态结构图及其仿真分析课程设计题目二：变频调速系统SPWM控制环节的设计。第6页〔共6页〕控制系统综合设计-指导书设计内容：（1）变频调速

7、系统SPWM的原理图的设计。（2）利用电子线路及单片机设计对系统的各环节组成及参数进行设计。SPWM正弦脉宽调制技术已经广泛的应用于交流电机调速系统、交流逆变电源、UPS电源等场合,SPWM是电力电子技术应用中的重要的基础技术,它直接影响到系统逆变输出的电压波形的控制精度、电源品质等指标。本课程设计利用MCS-51单片机来产生实现三相正弦波脉宽调制SPWM控制的全数字方法,具有硬件电路简单、控制精确、等特点,需要设计出硬件连接图和程控软件架构图。课程设计题目三：数字直流调速系统的设计课程设计目的：掌握应用单片机或

8、DSP或ARM实现直流调速系统的设计方法。已知参数：1、三相电源电压：380/50HZ.2、他励直流电机参数： 1）额定电压 U N =230V 2）额定电流 I N =20A，最大电流 IMAX=50A 3）额定转速 n N =1450 转/分，最大转速 n N =1800转/分 4）电枢回路阻抗：Ra=1 欧姆、La=0.001H 5）转动惯量：GD2=2 kg*m2