運(yùn)動控制系統(tǒng)課程設(shè)計(08電氣)

《運(yùn)動控制系統(tǒng)》課程設(shè)計指導(dǎo)湖南科技大學(xué)吳新開2011年12月《運(yùn)動控制系統(tǒng)》課程設(shè)計指導(dǎo)設(shè)計目的設(shè)計任務(wù)設(shè)計參數(shù)設(shè)計步驟課程設(shè)計報告要求時間安排參考資料一設(shè)計目的應(yīng)用所學(xué)的交、直流調(diào)速系統(tǒng)的基本知識與工程設(shè)計方法，結(jié)合生產(chǎn)實際，確定系統(tǒng)的性能指標(biāo)與實現(xiàn)方案，進(jìn)行運(yùn)動控制系統(tǒng)的初步設(shè)計。應(yīng)用計算機(jī)仿真技術(shù)，通過在MATLAB軟件上建立運(yùn)動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對控制系統(tǒng)進(jìn)行性能仿真研究，掌握系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。在原理設(shè)計與仿真研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用PROTEL進(jìn)行控制系統(tǒng)的印制板的設(shè)計，為畢業(yè)設(shè)計的綜合運(yùn)用奠定堅實的基礎(chǔ)。二設(shè)計課題1.帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速閉環(huán)的數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與設(shè)計2.帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速閉環(huán)的數(shù)字式可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與設(shè)計3.轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與設(shè)計4．轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的數(shù)字式可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與設(shè)計5．基于穩(wěn)態(tài)模型的轉(zhuǎn)差頻率控制的交流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與設(shè)計6．基于穩(wěn)態(tài)模型的恒壓頻比控制的交流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與設(shè)計7．基于交流電動機(jī)動態(tài)模型的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真與設(shè)計8．基于交流電動機(jī)動態(tài)模型的直接矢量控制系統(tǒng)的仿真與設(shè)計9．基于交流電動機(jī)動態(tài)模型的間接矢量控制系統(tǒng)的仿真與設(shè)計10．串級調(diào)速系統(tǒng)的仿真與設(shè)計設(shè)計參數(shù)

1.直流電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)直流電動機(jī)(1)：

輸出功率為:7.5Kw電樞額定電壓220V

電樞額定電流36A額定勵磁電流2A

額定勵磁電壓110V功率因數(shù)0.85

電樞電阻0.2歐姆電樞回路電感100mH

電機(jī)機(jī)電時間常數(shù)2S電樞允許過載系數(shù)1.5

額定轉(zhuǎn)速1430rpm直流電動機(jī)(2)：輸出功率為:10Kw電樞額定電壓220V

電樞額定電流50A額定勵磁電流2A

額定勵磁電壓110V功率因數(shù)0.85

電樞電阻0.15歐姆電樞回路電感100mH

電機(jī)機(jī)電時間常數(shù)2S電樞允許過載系數(shù)1.5

額定轉(zhuǎn)速970rpm1.直流電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)直流電動機(jī)(3)：輸出功率為:5.5Kw電樞額定電壓220V

電樞額定電流30A額定勵磁電流1A

額定勵磁電壓110V功率因數(shù)0.85

電樞電阻0.2歐姆電樞回路電感100mH

電機(jī)機(jī)電時間常數(shù)1S電樞允許過載系數(shù)1.5

額定轉(zhuǎn)速970rpm直流電動機(jī)(4)：輸出功率為:10Kw電樞額定電壓220V

電樞額定電流55A額定勵磁電流1A

額定勵磁電壓220V功率因數(shù)0.85

電樞電阻0.1歐姆電樞回路電感100mH

電機(jī)機(jī)電時間常數(shù)1S電樞允許過載系數(shù)1.5

額定轉(zhuǎn)速1430rpm1.直流電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)環(huán)境條件:電網(wǎng)額定電壓:380/220V;電網(wǎng)電壓波動:10%;環(huán)境溫度:-40~+40攝氏度;環(huán)境濕度:10~90%.控制系統(tǒng)性能指標(biāo): 電流超調(diào)量小于等于5%;空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于等于30%;調(diào)速范圍D＝20;靜差率小于等于0.03.2.交流電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)交流電動機(jī)(1)

額定輸出功率7.5KW；定子繞組額定線電壓380V；定子繞組額定相電流12A;定子繞組每相電阻0.5歐姆；定子繞組接線形式Y(jié)；轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速980rpm;

轉(zhuǎn)子形式:鼠籠式；轉(zhuǎn)子每相折算電阻:3歐姆；轉(zhuǎn)子折算后額定電流30A；額定功率因數(shù)：0.75；電機(jī)機(jī)電時間常數(shù)2S;電樞允許過載系數(shù)1.5；交流電動機(jī)(2)

額定輸出功率10KW；定子繞組額定線電壓380V；定子繞組額定相電流15A;

定子繞組每相電阻0.2歐姆；定子繞組接線形式Y(jié)；轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速980rpm;

轉(zhuǎn)子形式:鼠籠式；轉(zhuǎn)子每相折算電阻:3歐姆；轉(zhuǎn)子折算后額定電流30A；額定功率因數(shù)：0.75；電機(jī)機(jī)電時間常數(shù)1S;電樞允許過載系數(shù)1.5；2.交流電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)交流電動機(jī)(3)

額定輸出功率17KW；定子繞組額定線電壓380V；定子繞組額定相電流25A;

定子繞組每相電阻0.1歐姆；定子繞組接線形式Y(jié)；轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速1430rpm;

轉(zhuǎn)子形式:鼠籠式；轉(zhuǎn)子每相折算電阻:1歐姆；轉(zhuǎn)子折算后額定電流50A；額定功率因數(shù)：0.75；電機(jī)機(jī)電時間常數(shù)1S;

電樞允許過載系數(shù)1.5；交流電動機(jī)(4)

額定輸出功率10KW；定子繞組額定線電壓380V；定子繞組額定相電流22A;定子繞組每相電阻0.1歐姆；定子繞組接線形式Y(jié)；轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速1430rpm;

轉(zhuǎn)子形式:鼠籠式；轉(zhuǎn)子每相折算電阻:1歐姆；轉(zhuǎn)子折算后額定電流30A；額定功率因數(shù)：0.75；電機(jī)機(jī)電時間常數(shù)1S;電樞允許過載系數(shù)1.5；2.交流電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)環(huán)境條件:電網(wǎng)額定電壓:380/220V;電網(wǎng)電壓波動10%;環(huán)境溫度:-40~+40攝氏度;環(huán)境相對濕度:10~90%.控制系統(tǒng)性能指標(biāo):轉(zhuǎn)差率：3%；調(diào)速范圍：D＝20；電流超調(diào)量小于等于5%;空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于等于30%;穩(wěn)速精度：0.03.四

設(shè)計步驟1.選題（1）每個班選題的具體要求是： ①按學(xué)號尾數(shù)選擇相應(yīng)的題目；②按學(xué)號倒數(shù)第2位選擇相應(yīng)的電動機(jī)參數(shù)，即倒數(shù)第二位為0的選擇電機(jī)（1），為1的選擇電機(jī)（2），為2的選擇電機(jī)（3），為3的選擇電機(jī)（4）。③個別同學(xué)確實需要調(diào)換題目的，必須申明原因，并經(jīng)指導(dǎo)教師同意后，才能換題。（2）課題一經(jīng)選定，不準(zhǔn)更改課題。2查閱參考資料（1）應(yīng)去圖書館借閱相關(guān)參考資料：（2）應(yīng)去院資料室查閱相關(guān)雜志上的論文；（3）應(yīng)上網(wǎng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)。（4）參考文獻(xiàn)主要包括：直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)、電力電子技術(shù)、電子技術(shù)、半導(dǎo)體功率器件等方面3確定技術(shù)要求

根據(jù)所選控制系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)一步細(xì)化技術(shù)要求。首先確定控制系統(tǒng)方案，確定每一級的具體技術(shù)指標(biāo)（如放大倍數(shù)，輸入輸出電阻，電源電壓等）。4靜態(tài)設(shè)計

(1).確定控制系統(tǒng)采用的直流穩(wěn)壓電源電壓(可選擇).(2).確定整流裝置的放大倍數(shù).(需根據(jù)電樞電壓與控制電壓確定).并設(shè)計可控整流裝置及觸發(fā)電路.(3).確定電流反饋系數(shù).(4).確定轉(zhuǎn)速反饋系數(shù).(5).根據(jù)調(diào)速范圍與靜差率要求確定靜態(tài)速降及轉(zhuǎn)速反饋環(huán)的反饋系數(shù).5動態(tài)設(shè)計1

電流環(huán)設(shè)計①確定時間常數(shù);②選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu);③選擇電流調(diào)節(jié)器參數(shù);④校驗近似條件;⑤計算電流調(diào)節(jié)器電阻和電容.2

轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計①.確定時間常數(shù);②.選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu);③.選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù);④.校驗近似條件;⑤.計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電阻和電容;⑥.校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量.6

仿真研究(1).建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型;(2).在MATLAB下仿真,檢驗轉(zhuǎn)速超調(diào)量指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計要求;(3).修改調(diào)節(jié)器參數(shù),使之達(dá)到預(yù)期指標(biāo)要求.(4).多方案比較時，要對每一系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真7完成控制系統(tǒng)原理圖及印制板（PCB）圖PCB圖應(yīng)包括：可控整流電源觸發(fā)器控制系統(tǒng)電源調(diào)節(jié)器勵磁電源等五課程設(shè)計報告要求1.

課程設(shè)計報告應(yīng)詳細(xì)敘述控制系統(tǒng)各部件的方案選擇.如選擇什么樣的調(diào)節(jié)器,為什么?2.

課程設(shè)計報告應(yīng)詳細(xì)敘述控制系統(tǒng)的設(shè)計過程及參數(shù)選擇的理由.3.

設(shè)計報告應(yīng)包括控制系統(tǒng)原理圖一份(用A3圖紙),并附系統(tǒng)工作原理說明.4.

設(shè)計報告應(yīng)附仿真結(jié)果曲線圖,并要有性能分析.5.

設(shè)計報告應(yīng)有自己的設(shè)計感想.6.

設(shè)計報告除應(yīng)交文字版外,還應(yīng)遞交電子版.7.

設(shè)計報告必須在12月31日前交.六時間安排學(xué)生日程及教師值班安排周次星期任務(wù)地點指導(dǎo)教師17周一布置任務(wù)、選題信息樓二合班吳新開二查閱資料、確定參數(shù)數(shù)字電路室朱紅萍三確定參數(shù)、靜態(tài)設(shè)計數(shù)字電路室李燕四主電路及觸發(fā)驅(qū)動電路設(shè)計數(shù)字電路室吳新開五調(diào)節(jié)器設(shè)計、仿真研究數(shù)字電路室朱紅萍18周一調(diào)節(jié)器設(shè)計、仿真研究數(shù)字電路室李燕二工藝設(shè)計數(shù)字電路室吳新開三工藝設(shè)計數(shù)字電路室朱紅萍四撰寫課程設(shè)計報告數(shù)字電路室李燕五撰寫課程設(shè)計報告數(shù)字電路室朱紅萍六交設(shè)計報告及圖紙信息樓407室吳新開學(xué)生上機(jī)安排星期上午下午一1、2（1、3）1、3（2、3）二2、3（1、2）1、2（1、3）三1、3（2、3）2、3（1、2）四1、2（1、3）1、3（2、3）五2、31、2七參考資料1.《電力拖動自動控制系統(tǒng)》陳伯時.機(jī)械工業(yè)出版社.2.《電力拖動控制系統(tǒng)設(shè)計手冊》朱仁初.機(jī)械工業(yè)出版社.3.《電氣傳動自動化技術(shù)手冊》天津電氣傳動研究所.機(jī)械工業(yè)出