33142205《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱

一、課程概況

二、課程簡(jiǎn)介

本課程包括兩個(gè)部分內(nèi)容。一部分以直流電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象的直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)，介紹直流拖動(dòng)自動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)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(yùn)行控制等基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究異步電動(dòng)機(jī)的多變量數(shù)學(xué)模型及坐標(biāo)變換，按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)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(jī)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、繞線式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)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(biāo)及教學(xué)要求

【課程性質(zhì)與教學(xué)任務(wù)】

本課程是自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)限選課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解自動(dòng)控制系統(tǒng)有關(guān)知識(shí)，掌握直流拖動(dòng)自動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法，以及以交流電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象的交流拖動(dòng)系統(tǒng)等。

【課程教學(xué)目標(biāo)】

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解自動(dòng)控制系統(tǒng)有關(guān)知識(shí)，掌握直流拖動(dòng)自動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法，以及以交流電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象的交流拖動(dòng)系統(tǒng)等，為今后走上工作崗位，從事運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(diǎn)以及其基本控制原理；掌握直流、交流調(diào)速自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(biāo)記符號(hào): 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(shí))

1、開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及調(diào)速指標(biāo)（A）；

2、轉(zhuǎn)速負(fù)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(fù)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(fù)反饋和電流正反饋的調(diào)速系統(tǒng)（A）；

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

6、自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)中的檢測(cè)環(huán)節(jié)（C）；

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

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及調(diào)速指標(biāo)，轉(zhuǎn)速負(fù)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(shí))

1、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋、電流負(fù)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(diǎn)和難點(diǎn)】

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(jì)(2 學(xué)時(shí))

1、控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)與工程設(shè)計(jì)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(jì)方法設(shè)計(jì)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(fù)反饋（C）。

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

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

（四）可逆直流調(diào)速系統(tǒng)(2學(xué)時(shí))

1、晶閘管——電動(dòng)機(jī)的可逆線路（A）；

2、晶閘管——電動(dòng)機(jī)可逆系統(tǒng)的工作狀態(tài)和回饋制動(dòng)（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(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)（C）；

6、微機(jī)控制的直流可逆調(diào)速系統(tǒng)（C）。

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

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

（五）直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)(2學(xué)時(shí))

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(shí)例（C）。

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

PWM變換器。

（六）異步電動(dòng)機(jī)的一般變頻調(diào)速系統(tǒng)(8學(xué)時(shí))

1、異步電動(dòng)機(jī)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(kāi)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(jī)控制IGBT-PWM電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)（C）。

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(shí))

1、矢量控制系統(tǒng)基本原理和應(yīng)用范圍（B）；

2、異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)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(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和速度觀測(cè)理論（C）；

5、異步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制（B）。

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

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(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(2學(xué)時(shí))

1、同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的概述（C）；

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

3、永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（C）。

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

他控式同步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)(2學(xué)時(shí))

1、串級(jí)調(diào)速原理（A）；

2、串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的性能（B）；

3、閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)（C）。

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

串級(jí)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(shí))

1、異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)（A）；

2、滑差電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（C）。

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。

五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及要求

注:實(shí)驗(yàn)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(jī)?cè)u(píng)定方式:平時(shí)成績(jī)20 %+實(shí)驗(yàn)（實(shí)習(xí)）成績(jī)10 %+期末成績(jī) 70%。

七、參考資料

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

2、 馮垛生、鄧則名主編,《電力拖動(dòng)自動(dòng)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(jī)調(diào)速理論》，杭州:浙江大學(xué)出版社，1991。

八、說(shuō)明

教材根據(jù)最新出版進(jìn)行更新，優(yōu)先選擇國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材及電氣自動(dòng)化類國(guó)家級(jí)特色專業(yè)系列規(guī)劃教材。