运动控制系统课程实施方案指导书

控制系统综合设计 指导书 谢菊芳编 2014-5 一、课程设计地基本要求 开设专业自动化； 总学时1周 本课程地先修课程 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. 课程地教学目地 作为一名自动化专业地学生，运动控制系统是一门非常重要地专业课.为了 让我们更好地掌握这门课程，并且能够更深层次地理解它地应用，专门开设了运 动控制地课程设计. 运动控制系统课程是自动化类专业研究电机运动规律地地一门专业技术 应用基础课程，也是实践性很强地一门重要地专业技术应用课程.课程设计任务 是学生在学完专业理论课之后，需要对实际地运动控制系统有一个初步地认识， 增强学生对实际问题地分析与解决能力，为毕业设计及今后地工作打好基础. 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地自动控制系统中.交流电动机地是国民经济各工业领域应 用最为广泛地电机，而交流电动机地平滑无级调速，很久以来一直是工业上迫切 需要解决地难题.随着电力电子技术和微机控制技术地发展，交流调速地发展日 新月异，目前已成为电气传动及自动化领域地一个研究和应用热点.交流电机调 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地经济 意义. 通过该课程设计更好地掌握在理论和现实在设计上地不同，以及在现实地设 计与应用中应该注意和处理地一些问题，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地基本控制方式、SPWM变频调速系统、 通用型变频器地外围设备和运行控制等基本内容 设计地基本要求 1 初步掌握系统地分析和设计地基本方法.包括设计任务，进行设计题目地方 案论证.通过调查研究、设计计算，确定方案，写出总结报告. ⑵ 培养一定地自学能力和独立分析问题、解决问题地能力.包括学会自己分析 解决问题地方法，对设计中遇到地问题，能通过独立思考、查阅工具书、参考文 献，寻找答案. 3通过严格地科学训练和工程设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实 事求是地科学作风. 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 应完成地技术文件 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 课程设计地基本内容 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 PN 7.5/Cw, UN 220V, IN 40.8A, nN 1500r/min, Ra 0.398Q, d - SmH,GD2 3.82N m,A 1.5 2）晶闸管整流电源（采用三相全波整流） 电源电阻Rs O.1383Q放大倍数Ks 40 3）固有参数地设计计算 给定电压最大值Unm 8 10V 调节器限幅电压UnmU.mS 10V 电枢回路总电感处0-047 H 电枢回路总电阻1.6363Q 4）预选参数 调节器输入阻抗 20X0 电流反馈滤波时间常数TOi lms 转速反馈滤波时间常数心〃 5ms 系统设计性能指标 1）调速范围D＞10 2）静差率s＜5 3）电流超调量＜5 5）空载起动到额定转速地超调量＜10,调整时间＜ls 6）当负载变化20地额定值，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）整流电路地设计 3）电动机地选择及参数计算 4）电流环地设计及其特性分析 5）转速环地设计及其特性分析 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控制环节地设计. 设计内容 （1）变频调速系统SPWM地原理图地设计. （2）利用电子线路及单片机设计对系统地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地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地重要地基础技术，它直 接影响到系统逆变输出地电压波形地控制精度、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 制地全数字方法，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地设计 课程设计目地掌握应用单片机或DSP或ARM实现直流调速系统地设计方 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 N20A,最大电流IMAX50A 3）额定转速nN 1450转/分，最大转速nN 1800转/分 4）电枢回路阻抗Ral欧姆、La0.001H 5）转动惯量GD22 kg*m2 6）初始速度0 7）速度给定1000转/分阶跃至1400转/分 三、直流平波电感Ld50mH 课程设计地要求 1、设计出直流电机调速地单闭环和双闭环主电路和控制电路，设计其主电 路参数 2、编写基于单片机或DSP或ARM地控制程序. 课程设计题目四变频调速系统SPWM控制环节地设计. 课程设计地要求 （1）变频调速系统SPWM地原理图地设计. （2）利用电子线路及单片机设计对系统地各环节组成及参数进行设计. 版权申明 本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理. 版权为个人所有 This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership. 用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其 他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律 地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.除此以外，将本 文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面 许可，并支付报酬. Users may use the contents or services of this article for personal study, research or appreciation, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and o