33142205《運動控制系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱

一、課程概況

二、課程簡介

本課程包括兩個部分內(nèi)容。一部分以直流電動機為控制對象的直流拖動控制系統(tǒng)，介紹直流拖動自動控制系統(tǒng)的基本概念、基本組成環(huán)節(jié)和基本控制規(guī)律及自動控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法等。另一部分講述有關(guān)交流變頻調(diào)速的基本控制方式、SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)、通用型變頻器的外圍設(shè)備和運行控制等基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進一步研究異步電動機的多變量數(shù)學(xué)模型及坐標變換，按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng)，電壓空間矢量控制系統(tǒng)和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)以及微機控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，同步電動機調(diào)速系統(tǒng)、繞線式異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)等。

三、課程性質(zhì)、教學(xué)目標及教學(xué)要求

【課程性質(zhì)與教學(xué)任務(wù)】

本課程是自動化專業(yè)的專業(yè)限選課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解自動控制系統(tǒng)有關(guān)知識，掌握直流拖動自動控制系統(tǒng)的基本概念、基本組成環(huán)節(jié)和基本控制規(guī)律及自動控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法，以及以交流電動機為控制對象的交流拖動系統(tǒng)等。

【課程教學(xué)目標】

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解自動控制系統(tǒng)有關(guān)知識，掌握直流拖動自動控制系統(tǒng)的基本概念、基本組成環(huán)節(jié)和基本控制規(guī)律及自動控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法，以及以交流電動機為控制對象的交流拖動系統(tǒng)等，為今后走上工作崗位，從事運動控制相關(guān)工作打基礎(chǔ)。

【基本要求】

了解直流、交流調(diào)速自動控制系統(tǒng)的發(fā)展、應(yīng)用以及在本專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域的地位和作用、主要特點以及其基本控制原理；掌握直流、交流調(diào)速自動控制系統(tǒng)的工作原理、特性及應(yīng)用，直流、交流調(diào)速自動控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理、類型及主要控制策略，直流、交流調(diào)速自動控制系統(tǒng)控制方法的選擇。

【教學(xué)方式】

課堂教學(xué)為主，實踐教學(xué)為輔。

【教學(xué)手段】

以多媒體為主，輔以黑板教學(xué)。

四、理論教學(xué)內(nèi)容及要求

教學(xué)內(nèi)容要求標記符號: A - 需要掌握的內(nèi)容 B - 需要理解的內(nèi)容 C - 需要了解的內(nèi)容

（一）單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)(8學(xué)時)

1、開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及調(diào)速指標（A）；

2、轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)（A）；

3、帶電流截至負反饋環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（A）；

4、帶有電壓負反饋和電流正反饋的調(diào)速系統(tǒng)（A）；

5、無靜差調(diào)速系統(tǒng)及調(diào)節(jié)器（A）；

6、自動調(diào)速系統(tǒng)中的檢測環(huán)節(jié)（C）；

7、小容量有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用實例(C)；

【教學(xué)重點和難點】

開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及調(diào)速指標，轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)。

（二）多閉環(huán)和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)(4學(xué)時)

1、轉(zhuǎn)速負反饋、電流負反饋的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（A）；

2、帶電流變化率內(nèi)環(huán)的三閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（B）；

3、弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)（A）；

4、具有轉(zhuǎn)速自適應(yīng)調(diào)節(jié)的弱磁控制調(diào)速系統(tǒng)（C）；

【教學(xué)重點和難點】

轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。

（三）調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(2 學(xué)時)

1、控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標與工程設(shè)計的基本思想（A）；

2、典型系統(tǒng)（A）；非典型系統(tǒng)的典型化（B）；

3、按工程設(shè)計方法設(shè)計雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器（A）；

4、并聯(lián)微分校正——轉(zhuǎn)速微分負反饋（C）。

【教學(xué)重點和難點】

雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計方法。

（四）可逆直流調(diào)速系統(tǒng)(2學(xué)時)

1、晶閘管——電動機的可逆線路（A）；

2、晶閘管——電動機可逆系統(tǒng)的工作狀態(tài)和回饋制動（A）；

3、可逆系統(tǒng)中的環(huán)流及其控制方法（A）；

4、有環(huán)流電樞可逆調(diào)速系統(tǒng)（B）；

5、電樞可逆邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)（C）；

6、微機控制的直流可逆調(diào)速系統(tǒng)（C）。

【教學(xué)重點和難點】

可逆系統(tǒng)的工作狀態(tài)、回饋制動；環(huán)流的控制方法。

（五）直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)(2學(xué)時)

1、脈寬調(diào)制變換器（A）；

2、脈寬調(diào)制變換器的控制電路（C）；

3、雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)（C）；

4、直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)實例（C）。

【教學(xué)重點和難點】

PWM變換器。

（六）異步電動機的一般變頻調(diào)速系統(tǒng)(8學(xué)時)

1、異步電動機的一般變頻調(diào)速系統(tǒng)（A）；

2、靜止變頻裝置及其工作原理（A）；

3、轉(zhuǎn)速開環(huán)的變頻調(diào)速系統(tǒng)（B）；

4、轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)（A）；

5、脈寬調(diào)制型變頻調(diào)速系統(tǒng)（A）；

6、微機控制IGBT-PWM電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計（C）。

【教學(xué)重點和難點】

異步電動機的一般變頻調(diào)速系統(tǒng)；靜止變頻裝置及其工作原理；轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)；脈寬調(diào)制型變頻調(diào)速系統(tǒng)。

（七）異步電動機矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)及直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速系統(tǒng)(8學(xué)時)

1、矢量控制系統(tǒng)基本原理和應(yīng)用范圍（B）；

2、異步電動機的數(shù)學(xué)模型和坐標變換（B）；

3、帶速度傳感器的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)（A）；

4、無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和速度觀測理論（C）；

5、異步電動機的直接轉(zhuǎn)矩控制（B）。

【教學(xué)重點和難點】

矢量控制的基本原理；帶速度傳感器的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理。

（八）同步電動機調(diào)速系統(tǒng)(2學(xué)時)

1、同步電動機調(diào)速系統(tǒng)的概述（C）；

2、他控式同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)和矢量控制系統(tǒng)（C）；

3、永磁同步電動機調(diào)速系統(tǒng)（C）。

【教學(xué)重點和難點】

他控式同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)和矢量控制系統(tǒng)。

（九）繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的串級調(diào)速系統(tǒng)(2學(xué)時)

1、串級調(diào)速原理（A）；

2、串級調(diào)速系統(tǒng)的性能（B）；

3、閉環(huán)控制的串級調(diào)速系統(tǒng)（C）。

【教學(xué)重點和難點】

串級調(diào)速原理。

（十）其它方式的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)(2學(xué)時)

1、異步電動機的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)（A）；

2、滑差電機調(diào)速系統(tǒng)（C）。

【教學(xué)重點和難點】

異步電動機的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。

五、實驗教學(xué)內(nèi)容及要求

注:實驗內(nèi)容根據(jù)需要可做適當(dāng)調(diào)整。

六、課程考核要求

1、考核方式:考試，筆試（閉卷）。

2、成績評定方式:平時成績20 %+實驗（實習(xí)）成績10 %+期末成績 70%。

七、參考資料

1、陳伯時，《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第3版），北京:機械工業(yè)出版社，2006。

2、 馮垛生、鄧則名主編,《電力拖動自動控制系統(tǒng)》，廣州:廣東高等教育出版社,2003。

3、許大中，《交流電機調(diào)速理論》，杭州:浙江大學(xué)出版社，1991。

八、說明

教材根據(jù)最新出版進行更新，優(yōu)先選擇國家級規(guī)劃教材及電氣自動化類國家級特色專業(yè)系列規(guī)劃教材。