运动控制系统课设任务书.doc

《运动控制系统课设任务书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《运动控制系统课设任务书.doc（17页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、运动控制系统课程设计任务书勾厚政 郭永贞宿迁学院200611初稿 2007-7-6修定2008-10修编 2009-11重修2011-4-22011-10-102012/4/52012-9-6修编1教学目的本课程设计是培养学生的一个重要的理论联系实际的、包含实践性的教学环节；其目的是巩固学生课堂所学知识，进而培养学生查阅资料和文献的能力，锻炼学生运用所学知识分析问题、解决实际问题的能力；掌握利用MATLAB下的SIMULINK进行系统仿真和使用SimPower System Block Set的模块建立虚拟实验系统和进行虚拟实验的技巧。2设计步骤 理解任务书的给定条件和技术要求； 运用所学知识

2、，查阅相关文献资料，确定总体设计方案； 完成总体结构的初步设计：画出系统组成的原理图！要求手绘图：工整、规范；并且要求给以技术说明 选定或设计系统中的主要、关键环节：画出组成的原理图！要求手绘图：工整、规范；并且要求给以技术说明 系统静态参数计算、动态参数计算：要求步骤清晰、公式准确、计算认真、数据正确 画出系统动态结构图（手工绘制）； 按工程设计法确定调节器的结构并计算参数； 手工绘制带参数的动态结构图； 用MATLAB/SIMULINK对系统进行仿真、调试：验证或修改以确定参数；设计报告中，要求附交的是具有本人标志（课题名称、学号、姓名）的动态结构图和仿真曲线图； 用上述的结果，应用MAT

3、LAB/SIMULINK POWER SYSTEM BLOCKSET的模块，建立的虚拟实验系统；进行仿真。要求附交具有本人标志的虚拟实验系统图和仿真曲线图； 总结，完成设计报告。 3设计报告要求（参照设计步骤）课题名称； 给定任务、技术条件和技术要求； 课题分析；手工绘图：画出系统组成原理框图； 手工绘图：画出各关键环节的电路图：主电路、调节器等，并做简要技术说明； 静态参数计算、动态参数计算； 手工绘图：画出系统动态结构图；用工程设计法进行系统的动态设计：计算出调节器的参数（R0=20 k）； 根据系统的动态结构图进行的基于MATLAB的仿真，并进行参数的验证、调整、优化；根据仿真过程的纪录

4、进行分析整理，并打印出仿真结构图和能说明问题的仿真曲线图； 使用MATLAB中的POWER SYSTEM BLOCKSET的模块，建立虚拟实验系统，进行基于MATLB仿真实验；打印虚拟实验图、仿真曲线图，并进行分析整理； 小结：整理、书写、完成设计报告。 列出阅读过的参考文献。注：MATLAB的图上必须使用本人的课题计算数据！图上有本人的标志！任务书大课题一 单组VM双闭环不可逆直流调速系统的设计（VM：晶闸管枢控式直流电动机驱动单元）1设计要求（初步设计计算部分） 静态计算：计算、复验或补充系统设计所需的参数； 按二阶“最佳”设计电流环，确定电流调节器的结构与参数，（并计算在电网电压突然波动

5、引起的扰动Ud作用下电流的最大动态降落及恢复时间） ；要求%5%； 按 准则（取h = 5）设计速度环，确定速度调节器的结构与参数； 计算系统空载和额定负载下启动到额定转速时，启动过程的速度超调量和总起动时间。2给定条件整流装置采用单组晶闸管（可控硅）三相全控桥式电路；各子课题的给定技术参数见表一。3设计、计算过程中的几个相关的参考公式 供电电源相电压的计算公式： 电枢电感： P 磁极对数， C = 0.4或： P 磁极对数； 表一 V-M双闭环直流调速系统课程设计各子课题给定数据子 课题 号13/0113/0213/0313/0413/0513/0613/0713/0813/0913/10参

6、考给 定 条 件电动机PN / KW31.52512025104552.8452.2UN / V220220220220220220750220220220IN / A17,58.713662413653.576015.622612.5If /A15081360135175142212NN / Y/min15001500146075014601500375150017501500Ra / 1.252.750.20.01840.210.310.0881.50.041GD2 / N/m3.537841.52.121.51.51.521.51.251.21.5Tm / S0.3820.180.080

7、.1610.0420.1120.25变 流装 置Rrec / 1.31.96RL / 0.34.15R / 0.30.050.2640.4090.142.50.11.9L / mH20024215321654.34840Tl / S0.008Ks(40)444038403085504044设 计参 数U*nm / V108101010101012.51010U*im / V88107.51081010610Uctm / V88 77571010666Ton / S0.010.010.010.0050.010.010.020.010.010.02Toi / S0.0020.0010.0020.0

8、020.0020.0020.0020.0020.0020.002大课题二 PWMM双闭环直流调速系统的设计1设计要求（初步设计计算部分） 静态计算：计算、复验或补充系统设计所需的参数； 按二阶“最佳”设计电流环，确定电流调节器的结构与参数，并计算在电网电压突然波动引起的扰动Ud作用下电流的最大动态降落及恢复时间,i%5%； 按Mrmin准则（取h = 5）设计速度环，确定速度调节器参数； 计算系统空载和额定负载下启动到额定转速时，启动过程的速度超调量和总起动时间。2给定条件采用H型主电路，工作于双极性工作方式；各子课题的给定参数见表二。3几个相关的计算公式 电动机电枢电感的计算： p极对数；

9、或： p极对数， C = 0.4 保证电流连续且i(t)0，则开关的临界频率： 或应有： 电动机空载电流：表二 PWM-M双闭环直流调速系统课程设计各子课题给定数据子 课题 号13/2113/2213/2313/2413/2513/2613/2713/2813/2913/30参考给 定条 件电动机PN / KW0120253012054704551053500UN /V4811022048220440750220220440IN /A3729175373051807605353081240If /A03025170353015755030120nN r/min20024001500200100

10、095037515001000320Ra /3243.41.23240.0660.0930.0890.310.0780.018GD2 / N/m0.13723.921.2995.51.723221.51.51.51.51.14Tm / mS200889389798112120168变 流装 置Rrec/ 0.60.30.10.090.102RL /R /880.180.140.180.05L / mH60.4601202.16164.345.12.162.1Tl / ms50.031Ks816328304885254068设 计参 数U*nm / V10101010151010101010U*

11、im / V107.5810127.21010810Uctm / V108.5 810101010106.510Ton /S0.010.010.0050.0050.0140.010.020.010.0150.01Toi /S0.00050.0020.0010.0010.00220.0030.0010.0010.00250.003R0 / k402020202020402040205.课题分配表学号（尾数）01 214102 224203 234304 244405 254506 264607 274708 284809 294910 3050子课题号13/0113/0213/0313/0413

12、/0513/0613/0713/0813/0913/10“系统”单组VM双闭环直流调速系统学号（尾数）11 315112 325213 335314 345415 355516 365617 375718 385819 395920 40子课题 号13/2113/2213/2313/2413/2513/2613/2713/2813/2913/30“系统”PWM-M双闭环直流调速系统参考文献洪乃刚。电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真。机械工业出版社。2006黄忠霖。控制系统MATLAB计算及仿真。国防工业出版社。2004黄忠霖。控制系统MATLAB计算及仿真实训。国防工业出版社。200

13、4钱平。交直流传动控制系统。机械工业出版社。2001陈伯时。电力拖动自动控制系统运动控制系统。机械工业出版社。2006童福尧。电力拖动自动控制系统习题例题集。机械工业出版社。李世卿。自动控制系统。冶金工业出版社张明达。电力拖动自动控制系统。冶金工业出版社。20郭伯农。自动控制系统。上海科学技术文献出版社勾厚政 电力拖动运动控制系统实验与基于MATLAB的仿真虚拟实验 双闭环直流调速系统设计计算参考程序 系统各主要参数的估算有条件时应在现场实验测定！ 最低限度要了解的原始数据，一般要整理铭牌数据 派生参数效率： 电枢电阻： 整流电路电阻：变压器的短路比的参考数据： 变压器的次级相电压：V=变压器

14、的次级相电流回路总电阻： 恒定磁场之下的电势常数 恒定磁场之下的电势常数电枢电感 mHP 磁极对数 =68回路总电感VM系统三相桥式可控整流电路PWMM系统，双极性工作方式系统飞轮转矩电磁时间常数机电时间常数 系统参数可控调压装置等效时间常数可控调压装置等效时间常数速度反馈系数电流反馈系数速度反馈和给定滤波时间常数电流反馈和给定滤波时间常数 电流环的设计 选择典型型或选择近似典型型系统的依据：只能设计成典型型系统：要求给定响应快、跟随性能好、超调量小，则设计成典型型系统；要求抗扰动性能好，则设计成典型型系统：一般近似校正为典型型系统， 校正环节选择PI调节器 按典型型系统设计；取“工程最佳”参

15、数： 近似处理后，按典型型系统且按准则设计；取“最佳参数”： 近似处理后，按典型型系统且按准则设计；取“最佳参数”： 调节器参数计算 校验近似条件（按典型型系统设计）直流电压突降U时的电流动态降落Im（查表计算） 速度环的设计 校正环节选择PI调节器电流环是按典型型系统设计的、而且取二阶最佳参数的电流环，；电流环是按典型型系统设计的，电流环； 速度环按典型型系统设计；且按准则设计： 按典型型系统、且按准则设计；且取： 调节器参数计算 校验近似条件 校核退饱和时的超调量、计算启动时间查表计算评分标准评定项目要求得分（10分制）权系数满分原理图手工绘图；整洁、规范、正确110计算数据公式准确、计算

16、正确；列出汇总表220动态结构图手工绘图；整洁、规范、正确110MATLAB仿真图电脑打印图，附仿真曲线220MATLAB虚拟实验图电脑打印图，附仿真曲线220报告、说明书质量独立完成，文字表达能力220总分1100附注1：可以选用Z4系列的某一个直流电动机。部分Z4系列直流电动机技术数据型 号PNU NI Nn N P fR aL aGD 2kWVAr/minWmHkgm 2%Z4-100-1422021630002800.4376.50.04479.92213115001.4321.470.1159710002.7340.563.3Z4-112/2-15529430703100.2674.

17、150.07281.2317515200.9914.172.32214210001.8926.564.4Z4-112/4-11158230004700.1172.250.12883.55531215200.397.775.8424610000.7715.469.1附注2：为了节省时间，表征个人的劳动、水平、收获，便于公平的成绩评定，要求学生提前领习“课程设计报告”稿本，需要手书的报告部分建议：一气呵成，及时送交指导教师评阅、修正错误、提高设计水平，使得通过课程设计却有收获！附录：Simulink制图、操作的某些方法1改变模块对象的大小：用鼠标选择模块图标，再将鼠标移到模块对象四周的控制小快，按

18、住鼠标不放，拖拽鼠标2改变模块对象的方向：用鼠标选中模块对象，利用【Format】下拉菜单的【Flip Block】或者【Rotate Block】命令，【Flip Block】可将选中的模块旋转1800，【Rotate Block】将选中的模块顺时针旋转90O。3信号线折弯：对选中的信号线，按住【Shift】键，再用鼠标左键再要折弯的地方单击一下，在此处出现一个小圆圈，表示折点4信号线分支：按住【】Ctrl键，并在要建立分支的地方按住鼠标左键拉出即可5系统模型标题名称的标住与修改；将鼠标置于欲标住模型标题名称的空白处，双击左键，即拉出一个矩形框，其中有光标闪烁6【Format】下拉菜单的应用

19、【Font】字体设置【Text alignment】标题定位【Flip Name】模块名称换位【Background color】设置背景颜色7【Edit】下拉菜单的应用【Create subsystem】创建子系统【Mask subsystem】封装子系统【Look under mask 】详细察看封装模块的内部结构8【View】下拉菜单的应用【Zoom in】放大模型显示比例【Zoom out】缩小模型显示比例【Normal】正常比例显示模型9示波器的应用技巧图形缩放：点击放大镜、选取放大区，或X、Y轴分别放大坐标轴范围：在示波器窗口的图形部分点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“axes p

20、roperties”项打开Y轴范围的对话框，重新设置Y轴测量范围10Multimeter(万用表)模块：在电路模型中，拖进一个Multimeter(万用表)模块，双击其图标，打开读者界面，Multimeter(万用表)模块包括可选测量量列表（Available Measurements）和已选测量量列表（Selected Measurements）:利用按钮“”从可选测量量列表中选择测量量，点击“Update”来刷新Multimeter(万用表)模块中可选测量量 ；已选测量量列表，显示Multimeter(万用表)模块将要输出的测量量；可以利用“Up”、“Down”、“Remove”按钮来重新

21、安排、排列这些测量量。11PWM信号发生器（PWM Generator）：位于ExtrasControl Blocks中Generator Mode选择单桥臂、双桥臂、三桥臂Garrier frequency设置三角波的频率Internal generation of modulating signal选择三角波的来源：内部？外部？Modulation index设置调制系数：0！Frequency of output voltage设置正弦调制波的频率（只当Internal generation of modulating signal被选中时有效！）Phase of output voltage设置正弦调制波的相角（只当Internal generation of modulating signal被选中时有效！）参考进度计划（根据教室、机房的可行安排情况最终确定）课内学时：20学时；课外学时：不少于20学时。课内学时安排星期上午8：00：下午：晚间：初步设计个别答疑手书设计文稿评审、评定根据机房情况，适时调整上机时间！上机上机上机实践环节评阅上机实践环节评阅个人计算机补遗实践环节评阅整理数据、电脑图5个人书写报告个人书写报告参考图例