自动控制系统教学大纲.docx

自动控制系统教学大纲目 录一课程简介3二课程性质目的与任务3三教学基本内容与基本要求4四教学方法与教学手段4五课程内容及学时分配4绪论40. 1运动控制系统40. 2运动控制系统的基本组成40.3运动控制系统的发展过程及应用40.4运动控制系统的发展趋势40.5课程的目的和主要内容4第1章直流电机原理及单闭环调速系统41. 1基本电磁定律51.2 直流电机的工作原理及类型51.3 直流电机的模型51.4 他励直流电机的调速方法51.5 开环调压调速系统51.6 转速单闭环调速系统51.7 无静差调速系统和基本调节电路51.8 其它反馈环节的直流调速系统51.9 单闭环调速系统电流截止负反馈5第2章电流转速双闭环直流调速系统52.1 最佳过渡过程的基本概念52.2 电流转速双闭环调速系统52.3 电流转速双闭环调速系统的工程设计方法52.4 电流转速双闭环调速系统的工程设计52.5 弱磁控制的直流调速系统5第3章晶闸管-电动机可逆调速系统51.1 1晶闸管直流调速系统可逆运行方案51.2 两组晶闸管可逆线路中的环流及其处理原则51.3 有环流控制的可逆V-M系统51.4 无环流控制的可逆V-M系统5第4章 直流脉宽调速系统54.1 脉宽调制变换器64.2 脉宽调制系统的开环机械特性64.3 PWM变换器的控制电路64.4 PWM调速系统的电流脉动和转矩脉动分析6第5章交流调速系统基础65. 1概述65.2 交流异步电机基础65.3 交流调速的基本方法65.4 逆变器的分类及指标6第6章基于异步电机稳态模型的调速系统66.1 变压变频调速的基本控制方式66.2 异步电动机电压-频率协调控制时的机械特性66.3 交流脉冲宽度调制(PWM)技术66.4 转速开环恒压频比控制调速系统66.5 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统66.6 P州变频调速系统的几个问题6第7章基于异步电动机动态数学模型的调速系统67.1 交流异步电动机动态数学模型和坐标变换77.2 按转子磁链定向的矢量控制系统77. 3无速度传感器矢量控制系统77.4 直接转矩控制系统77.5 直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较77.6 直接转矩控制实例仿真7第8章多电平逆变器变频技术7第9章异步电动机串级调速系统7第10章同步电动机调速系统7第11章位置随动系统7第12章数字式运动控制系统7六、实践环节安排8七、课程设计9八、参考书目9一课程简介课程名称：自动控制系统课程编号：055208英文名称：Automatic Electric Drive Control System教 材：运动控制系统（第3版），贺昱耀主编，西安电子科技大学出版社、2009年1月课程性质：独立设课课程属性：专业必选课应开学期：第7学期学时学分：讲授学时56实验学时数 8 课程设计学时数 30 总计学时94学生类别：本科生适用专业：电气工程及其自动化先修课程：电路、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理、电机和拖动、自动 控制原理、电力电子技术。二课程性质目的与任务本课程是自动化专业的主要专业课。通过本课程的学习，不仅使学生掌握 各种直流和交流调速系统的组成、工作原理、性能和设计方法，并且注重培养学 生综合运用知识的能力和解决工程实际问题的能力。三 教学基本内容与基本要求本课程主要讲述工业上广泛应用的直流和交流电动机拖动自动控制系统。 在自动控制理论的基础上，以电机控制系统为对象，以研究系统的控制规律为主 线，讲述交、直流电机控制系统的结构、组成、工作原理和动静态性能。学习电 力拖动自动控制系统的设计方法，并介绍典型系统和应用实例。教学的基本要求 是使学生掌握现代交直流调速的主要方案，系统的组成和工作原理，基本的设计 方法，培养学生综合运用知识的能力和解决工程实际问题的能力。四教学方法与教学手段自动控制系统以课堂讲授为主，并和自动控制系统实验和设计一起 形成讲课、实验和设计较完整的学生学习和训练的教学过程。教学中采用板书和 多媒体相结合，讲授、实验与计算机仿真等多种教学方式，以达到更好的教学效 果，使学生不仅掌握提高电力拖动自动控制系统性能的方法，并能利用现代化的 手段来分析和设计系统。五课程内容及学时分配绪论重点：介绍自动控制系统的组成，发展历史及其发展方向。图文说明自动控制 系统在各行业的应用情况。0.1运动控制系统0.2运动控制系统的基本组成0.3运动控制系统的发展过程及应用0.4运动控制系统的发展趋势0.5课程的目的和主要内容第1章直流电机原理及单闭环调速系统重点：直流电机的原理、闭环调速系统的意义。1.1 基本电磁定律1.2 直流电机的工作原理及类型1.3 直流电机的模型1.4 他励直流电机的调速方法1.5 开环调压调速系统1.6 转速单闭环调速系统1.7 无静差调速系统和基本调节电路1.8 其它反馈环节的直流调速系统1.9 单闭环调速系统电流截止负反馈作业：矿井提升机调速系统的现状与发展趋势第2章电流转速双闭环直流调速系统重点：让学生理解调速系统的工作过程，电气时间常数、机电时间常数的物理意 义。2.1 最佳过渡过程的基本概念2.2 电流转速双闭环调速系统2.3 电流转速双闭环调速系统的工程设计方法2.4 电流转速双闭环调速系统的工程设计2.5 弱磁控制的直流调速系统作业：电流转速双闭环直流调速系统第3章晶闸管-电动机可逆调速系统重点：讲清有环流调速系统、无环流调速系统，及其应用情况。3.1 晶闸管直流调速系统可逆运行方案3.2 两组晶闸管可逆线路中的环流及其处理原则3.3 有环流控制的可逆V-M系统3.4 无环流控制的可逆V-M系统 习题与思考题第4章直流脉宽调速系统重点：脉宽调制电路及其工作波形。4.1 脉宽调制变换器4.2 脉宽调制系统的开环机械特性4.3 PWM变换器的控制电路4.4 PWM调速系统的电流脉动和转矩脉动分析 习题与思考题第5章交流调速系统基础重点：异步电机的工作原理及其调速方法。5.1 概述5.2 交流异步电机基础5.3 交流调速的基本方法5.4 逆变渊的分类及指标习题与思考题第6章基于异步电机稳态模型的调速系统 重点：说清楚变频器的基本控制方式，稳态模型。6.1 变压变频调速的基本控制方式6.2 异步电动机电压频率协调控制时的机械特性6.3 交流脉冲宽度调制(PWM)技术6.4 转速开环恒压频比控制调速系统6.5 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统6.6 PWM变频调速系统的几个问题习题与思考题第7章基于异步电动机动态数学模型的调速系统重点：动态模型，矢量控制，直接转矩控制7.1 交流异步电动机动态数学模型和坐标变换7.2 按转子磁链定向的矢量控制系统7.3 无速度传感器矢量控制系统（不讲）7.4 直接转矩控制系统7.5 直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较7.6 直接转矩控制实例仿真作业：交（直）流调速系统主电路及其控制系统设计第8章多电平逆变器变频技术重点：三电平逆变器，五电平逆变器，级联多电平逆变器第9章异步电动机串级调速系统重点：转子串入附加电源调速的原理。第10章同步电动机调速系统重点：同步机与异步机的区别、同步机调速方法第11章位置随动系统（不讲）第12章数字式运动控制系统重点：计算机控制系统结构，交直流调速系统的主电路设计；电源电路及其隔离 技术，电流检测、电压检测、速度检测技术，数字流波方法，设计案例分析。教学课时分配表章次课时分配（学时）授课实验课程 设计3备 注绪论2第1章直流电机原理及单闭环调速系统4第2章电流转速双闭环直流调速系统40第3章晶闸管-电动机可逆调速系统42第4章直流脉宽调速系统62第5章交流调速系统基础6第6章基于异步电机稳态模型的调速系统62第7章基于异步电动机动态数学模型的调速62系统第8章多电平逆变器变频技术4第9章异步电动机串级调速系统4第10章同步电动机调速系统4第12章数字式运动控制系统6合计56830总授课学时数94六、实践环节安排实验是教学的重要环节。通过实验来验证、巩固课堂所学的理论知识，培养 锻炼学生的实践能力，进一步提高学生的分析问题解决问题的能力。本课程采用 ABB公司生产的直流调速系统，矢量控制通用变频器，直接转矩控制控制通用变 频器，四象限变频器开设实验课程。学生可以了解最先进的交直流调速系统。基本要求：1 .每次实验课前，学生应预习实验讲义，明确实验目的和任务，拟定实验 步骤，并认真复习与实验内容相关的理论。2 .实验过程中严格按实验规程操作。爱护实验仪相设备。3 .实验完成后要写出实验报告，其内容包括实验数据的整理和计算，对实 验结果及实验中出现的问题的分析讨论，对实验方法的建议等。4 .实验报告一律用规定的格式书写。本课程实验共8学时4个实验，课时结束后有一个周的单片机实训。实验具 体内容如下。实验课时分配表七、课程设计实验内容实验学时ABB传动系统熟悉实验2ABB PLC编程实验2DriveWindow软件操作变频器实验2PLC和PP836面板操作变频器实验2合计8课程设计目的是让学生理论联系实际，进一步消化教科书中的重点内容。通 过课程设计解决以下问题：1、学生通过课程设计，学会科技文章写作的基本方 法；2、学会用worad画框图、用protel软件画原理图印制板图、用autocad 画工程图。课程设计题目：1、双闭环晶闸管直流调速系统设计；2、PWM-H桥直流调速 系统设计；3、通用变频器调速系统设计。以上题目学生人选一个。八、参考书目（1）叶斌.电力电子应用技术M.清华大学出版社（1）邱阿瑞.电机与电力拖动M.电子工业出版社（3）张爱民.自动控制系统M.清华大学出版社（4）刘锦波.电机与拖动M.清华大学出版社（5）李华德.电力拖动控制系统M.电子工业出版社