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电气与电子信息工程学院《控制系统课程设计》课程设计报告名称：直流调速系统设计及仿真和串级调速系统建模及仿真专业名称：电气工程及其自动化班级：学号：姓名：指导教师：设计地点：课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作部门：一、课程设计题目：直流调速系统设计及仿真和串级调速系统建模及仿真二、设计目的：《控制系统课程设计》是继“自动控制系统”课之后开设的实践性环节课程。
由于它是一门理论深、综合性强的专业课，单是学习理论而不进行实践将不利于知识的接受及综合应用。
本课程设计将起到从理论过渡到实践的桥梁作用,通过该环节训练达到下述教学目的：1、通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课方面的基本知识、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决问题的能力。
2、通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，达到培养学生综合应用所学知识能力、培养学生实际查阅相关设计资料能力的目的、培养学生工程绘画和编写设计说明书的能力。
3、通过课程设计，提高学生理论联系实际，综合分析和解决实际工程问题的能力。
通过它使学生理论联系实际，以实际系统作为实例，对系统进行分析设计，掌握控制系统设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范、设计步骤方法及系统调试步骤。
通过设计培养学生严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风。
培养学生的创新意识和创新精神，为今后走向工作岗位从事技术打下良好基础。
三、课程设计内容（含技术指标）1．直流调速系统设计及仿真题目和设计要求：(2)技术数据１．电枢回路总电阻取Ｒ＝２Ｒa ；总飞轮力矩：225.2a GD GD =。
２．其他参数可参阅教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的有关数据。
３．要求：调速范围Ｄ＝10，静差率Ｓ≤５％：稳态无静差，电流超调量%5%≤i σ；启动到额定转速时的转速退饱和超调量%10≤n σ。
《运动控制系统设计》课程设计报告设计题目：转速、电流双闭环直流调速系统设计与实践班级：04 级自动化一班学号:姓名：指导教师：设计时间：2007.11.20 —2007.12.14目录摘要第一章概述第二章设计任务及要求2.1设计任务：2.2设计要求：2.3理论设计3.1方案论证3.2系统设计3.2.1电流调节器设计3.2.1.1确定时间常数3.2.1.2 选择电流调节器结构3.2.1.3计算电流调节器参数3.2.1.4 校验近似条件3.2.1.5 计算调节器电阻和电容3.2.2速度调节器设计3.2.2.1 确定时间常数3.2.2.2 选择转速调节器结构3.2.2.3 计算转速调节器参数3.2.2.4 校验近似条件3.2.2.5 计算调节器电阻和电容3.2.2.6 校核转速超调量第三章系统建模及仿真实验4.1MATLAB 仿真软件介绍4.2仿真建模及实验4.2.1单闭环仿真实验4.2.2双闭环仿真实验4.2.3仿真波形分析第四章实际系统设计及实验5.1 系统组成及工作原理5.2 设备及仪器5.3 实验过程5.3.1 实验内容5.3.2 实验步骤第五章总结与体会参考文献摘要从七十年代开始，由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到广泛应用。
双闭环直流调速系统就是一个典型的系统，该系统一般含晶闸管可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速控制电路、以及缺相和过流保护电路等．给定信号为0～10V直流信号，可对主电路输出电压进行平滑调节。
由于其机械特性硬，调速范围宽，而且是无级调速，所以可对直流电动机进行调压调速。
动静态性能好，抗扰性能佳。
速度调节及抗负载和电网扰动，采用双PI调节器，可获得良好的动静态效果。
电流环校正成典型I型系统。
为使系统在阶跃扰动时无稳态误差，并具有较好的抗扰性能，速度环设计成典型Ⅱ型系统。
根据转速、电流双闭环调速系统的设计方法，用Simulink做了带电流补偿的电压负反馈直流调速系统进行仿真综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真波形图。
电力拖动自动控制系统1. 介绍1.1 任务背景电力拖动自动控制系统是一种能够通过电力传动实现自动控制的技术系统。
该系统通过电动机驱动机械传动装置，实现对机械设备的运动控制和工作过程的自动化。
在工业生产中，电力拖动自动控制系统被广泛应用于各种生产过程中，提高了生产效率、质量和安全性。
1.2 目标本教案旨在介绍电力拖动自动控制系统的原理、应用和发展趋势，帮助学生理解和掌握该技术的基本概念、工作原理和应用场景，并培养学生的动手实践能力和解决问题的能力。
2. 原理2.1 电力拖动原理电力拖动自动控制系统的核心是电动机，通过电动机的转动来驱动机械设备。
电动机将电能转化为机械能，通过机械传动装置将动力传递给工作设备。
电动机的转速和扭矩可以通过控制电机的电压、电流等参数来实现调节。
2.2 控制原理电力拖动自动控制系统通过控制电动机的参数来实现对设备的自动控制。
控制系统可以根据预设的工艺要求和工作条件，自动调节电动机的转速、运行时间等参数。
控制系统通常包括传感器、执行器、控制器和人机界面等组成部分。
3. 应用3.1 工业应用电力拖动自动控制系统在工业领域有广泛的应用，例如生产线上的输送系统、机械加工设备、装配线等。
通过电力拖动自动控制系统，可以实现设备的精确控制，提高生产效率和质量，同时减少人力投入和工作风险。
3.2 交通运输应用电力拖动自动控制系统在交通运输领域也有重要的应用。
例如，电动车、地铁、高铁等交通工具都采用了电力拖动自动控制系统来驱动车辆。
通过该系统，可以实现对车辆的自动运行、刹车和悬挂等控制，提高了交通运输的安全性和舒适性。
4. 发展趋势4.1 智能化随着人工智能和物联网技术的发展，电力拖动自动控制系统也呈现出智能化的趋势。
未来的电力拖动自动控制系统将更加智能化，能够自动学习和优化控制策略，实现更高效、更精准的控制。
4.2 节能环保电力拖动自动控制系统也将朝着节能环保的方向发展。
通过优化控制策略和节能设备的应用，可以减少能源消耗和环境污染，实现可持续发展。
电力拖动自动控制系统课设一、引言电力拖动自动控制系统是一种用于控制和驱动电力动力设备的自动化系统。
它通过将电力传递到动力设备上，实现自动控制和驱动，在工业生产中起到重要的作用。
本文将介绍电力拖动自动控制系统的设计和实施。
二、系统设计2.1 系统需求分析在设计电力拖动自动控制系统之前，首先需要进行需求分析。
根据实际情况和用户要求，明确电力拖动自动控制系统所需的功能和性能。
2.2 系统功能设计基于系统需求分析的结果，确定电力拖动自动控制系统的功能设计。
包括控制模块、驱动模块、传感模块等，以实现系统的自动化控制和驱动。
2.3 系统硬件设计根据系统功能设计的结果，进行系统硬件设计。
选择适当的硬件设备，包括计算机、PLC、电机、传感器等，以满足系统的需求，并确保硬件设备的稳定性和可靠性。
2.4 系统软件设计在系统硬件设计的根底上，进行系统软件设计。
包括编写控制程序、驱动程序和界面程序等，以实现系统的自动化控制和监控。
3.1 系统搭建根据系统设计的结果，进行系统搭建。
连接硬件设备，安装软件程序，并进行测试和调试，确保系统能够正常工作。
3.2 系统运行在系统搭建完成后，进行系统运行。
对系统进行实际操作和测试，验证系统的功能和性能是否符合需求。
3.3 系统优化在系统运行过程中，发现问题和缺乏之处，进行系统优化。
对硬件设备和软件程序进行调整和改进，提高系统的性能和稳定性。
电力拖动自动控制系统广泛应用于工业生产中，具有自动化程度高、效率高、平安可靠等优点。
例如，在生产线上实现自动化装配和操作，提高生产效率和产品质量。
五、系统总结电力拖动自动控制系统是一种重要的自动化系统，能够满足工业生产中对于控制和驱动设备的需求。
本文介绍了电力拖动自动控制系统的设计和实施过程，包括系统需求分析、功能设计、硬件设计、软件设计、系统搭建、系统运行和系统优化等。
通过系统的实施和应用，可以提高生产效率和产品质量，为工业生产带来重要的价值。
《电力拖动自动控制系统》课程设计报告(1)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊目录一﹑前言 (2)1. 1设计目的 (2)1. 2设计内容 (2)二﹑伺服系统的基本组成原理及电路设 (2)1.伺服系统基本原理及系统框图 (2)三﹑调试后的图 (8)四﹑设计心得与体会 (13)五﹑参考文献 (14)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊《电力拖动自动控制系统》课程设计报告一、前言1.1设计目的和要求1.使学生进一步掌握电力拖动自动控制系统的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；2.使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；3.熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
1.2设计内容1、分析和设计具有三环结构的伺服系统，用绘图软件（matlab）画原理图还有波形图；2、分析并理解具有三环结构的伺服系统原理。
二﹑伺服系统的基本组成原理及电路设计2．1伺服系统基本原理及系统框图伺服系统三环的PID控制原理以转台伺服系统为例,其控制结构如图2-1所示,其中r为框架参考角位置输入信号, 为输出角位置信号.┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊图2-1 转台伺服系统框图伺服系统执行机构为典型的直流电动驱动机构,电机输出轴直接与负载-转动轴相连,为使系统具有较好的速度和加速度性能,引入测速机信号作为系统的速度反馈,直接构成模拟式速度回路.由高精度圆感应同步器与数字变换装置构成数字式角位置伺服回路.转台伺服系统单框的位置环,速度环和电流环框图如图2-2,图2-3和图2-4所示.图2-2 伺服系统位置环框图┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊图2-3 伺服系统速度环框图图2-4 伺服系统电流框图图中符号含义如下：r为位置指令；θ为转台转角；u K为PWM功率放大倍数；d K为速度环放大倍数；v K为速度环反馈系数；i K为电流反馈系数；L为电枢电感；R为电枢电阻；m K为电机力矩系数；e C为电机反电动势系数；J为等效到转轴上的转动惯量；b为粘性阻尼系数，其中J=m J+L J，b=m b+L b，m J和L J分别为电机和负载的转动惯量，m b和L b分别为电机和负载的粘性阻尼系数；f T为扰动力矩，包括摩擦力矩和耦合力矩。
HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING实训报告题目十机架连轧机分部传动直流调速系统的设计学生姓名李东盼专业班级电气工程1222 学号************系部电气信息工程学院指导教师程辉完成时间 2014年 1 月 3 日实训报告评语一、实训期间个人表现□1.尊敬师长，团结他人，能吃苦耐劳。
□2.在现场能坚持不迟到，不早退，勤奋学习。
□3.出现少于3次迟到和早退现象，表现一般。
□4.能主动向指导老师提问，能积极做好各项设计任务。
□5.在实训中能灵活运用相关专业知识，有较强的创新意识。
二、实训报告内容完成质量□1.能按时完成报告内容等实训成果资料，无任务遗漏。
□2.能按时完成报告内容等实训成果资料，有少许任务遗漏。
□3.不能按时完成报告内容等实训成果资料，有多处任务遗漏。
□4.条理清晰，书写规范工整，图文并茂，报告内容全面，主要内容阐述详细，能体现实训过程中做了大量工作，与专业相关知识能紧密联系，认识体会深刻，起到了实训的作用。
□5.条理清晰，书写规范工整，图文并茂，报告内容全面，主要内容阐述详细，能体现实训过程中做了大量工作，与专业相关知识能较紧密联系，认识体会较深刻，起到了实训的作用。
□6.条理清晰，书写较规范工整，报告内容全面，主要内容阐述较详细，能体现实训工作过程，能与专业相关知识联系起来，认识体会较深刻，起到了实训的作用。
□7.条理较清晰，书写较规范工整，报告内容较全面，主要内容阐述较详细，能体现实训过程中的相关工作，与专业相关知识不能紧密联系，认识体会不太深刻，基本起到了实训的作用。
□8.内容有雷同现象。
三、成绩不合格原因□1.实训期间旷课超过3次。
□2.报告有严重抄袭现象。
□3.未同时上交实训报告。
四、需要改进之处□1.进一步端正实训态度。
□2.加强报告书写的规范化训练，对主要内容要加强理解。
□3.加强相关专业知识的学习，深刻理解各设计步骤具体的要求。
五、其他说明等级：评阅人：职称：讲师年月日交直流调速系统的设计摘要直流调速系统具有调速范围广精度高动态性能好和易于控制等优点，因此本设计运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出可行的直流调速系统，并详细分析系统的原理及其静态和动态性能，且利用SIMULINK对系统进行各种参数的给定下的仿真。
电力拖动与控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电力拖动的基本原理，掌握常用电动机的工作特性。
2. 学生能够阐述控制电路的构成及工作原理，掌握基本的控制电路分析方法。
3. 学生能够解释电力拖动系统中常见的故障及排除方法。
技能目标：1. 学生能够设计简单的电力拖动与控制电路，进行电路连接和调试。
2. 学生能够运用所学知识分析电力拖动与控制电路故障，并提出解决方案。
3. 学生能够运用电力拖动与控制技术解决实际工程问题。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习电力拖动与控制课程，培养对电气工程领域的兴趣，增强探索精神。
2. 学生能够认识到电力拖动与控制在工业生产中的重要性，增强社会责任感和使命感。
3. 学生在团队协作中培养沟通、协作能力，形成良好的工程素养。
课程性质分析：本课程为电气工程及其自动化专业核心课程，旨在培养学生掌握电力拖动与控制技术的基本理论、分析和设计能力。
学生特点分析：学生已具备基础电路、模拟电子技术等基础知识，具有一定的电路分析和动手能力。
教学要求：1. 结合实际工程案例，提高学生的理论联系实际能力。
2. 强化实践环节，培养学生的动手能力和创新能力。
3. 注重团队协作，提高学生的沟通与协作能力。
4. 通过课程学习，使学生具备电力拖动与控制领域的基本素养。
二、教学内容1. 电力拖动基本原理- 电动机工作特性- 电力拖动系统概述- 常用电动机类型及特性分析2. 控制电路原理与分析- 控制电路基本元件- 常用控制电路类型- 控制电路分析方法3. 电力拖动与控制电路设计- 设计原则与步骤- 控制电路的设计方法- 电路仿真与调试4. 故障分析与排除- 电力拖动系统常见故障- 故障诊断方法- 排除故障的步骤与技巧5. 实践教学环节- 实验项目设置- 实验操作指导- 实践成果评价6. 课程案例分析- 典型电力拖动与控制工程案例- 案例分析与讨论- 案例启示与应用教学内容安排与进度：第1-2周：电力拖动基本原理及电动机工作特性第3-4周：控制电路原理与分析第5-6周：电力拖动与控制电路设计第7-8周：故障分析与排除第9-10周：实践教学环节第11-12周：课程案例分析及总结教材章节关联：《电力拖动与控制》第1章：电力拖动基本原理《电力拖动与控制》第2章：控制电路原理与分析《电力拖动与控制》第3章：电力拖动与控制电路设计《电力拖动与控制》第4章：故障分析与排除《电力拖动与控制》第5章：实践环节及案例分析三、教学方法为了提高教学效果，激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：教师通过系统讲解电力拖动与控制的基本理论、原理和关键技术，使学生掌握课程的核心知识。
一．课程设计的目的与内容1．1课程设计的目的电力拖动自动控制系统课程设计是自动化专业的一门专业课，它是一次综合性的理论与实际相结合的训练，也是本专业的一次基本技能训练，其主要目的是：（1）理论联系实际，掌握根据实际工艺要求，设计直流拖动自动控制系统的基本方法；（2）对典型的直流拖动自动控制系统进行综合性的实验，掌握各部件和整个系统的调试步骤与方法，加强基本技能训练；（3）掌握参数变化对系统性能影响的规律，培养灵活运用所学理论解决控制系统中各种实际问题的能力；(4)培养分析问题、解决问题的能力，学会实验数据的分析与处理，编写设计说明和技术总结报告。
1．2课程设计的内容本课程的具体对象是直流调速系统，其主要内容为：（1）测定综合实验中所用控制对象的参数；（2）根据给定指标设计调速系统的调节器，并选择各环节参数；（3）按设计结果组成系统，进行系统调试以满足给定指标；（4）研究参数变化对系统性能的影响；（5）在不可逆系统调试的基础上，组成可逆系统并进行调试；（6）设计并计算主回路参数；（7）书写课程设计论文一份（6000-10000字），绘制双闭环逻辑无环流可逆调速系统原理图一张（2#图）。
二．主电路的设计2．1主电路电气原理图及说明主电路采用转速电流双闭环调速系统，是电流环（ACR）作为控制系统的内环，转速环（ASR）作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。
二者串级连接，即把电流调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转速调节器的输出控制电力电子变换器UPE，从而改变电机的转速，通过电流和转速反馈电路来实现电动机无静差地运行。
2．2整流变压器参数的选择变压器副边电压采用如下公式进行计算：已知Udmax=220V,取Ut=1V,n=2,A=2.34In/I2n=1 C=0.5 则U2=110V由此得：变压器的变化为：K=U1/U2=380/110=3.45一次侧电流和二次侧电流I1、I2的计算：I1=1.05*287*0.861/3.45=75AI2=0.861*287=247A变压器容量的选择：S1=M1U1I1=85.5KV AS2=M2U2I2=81.5KV AS=0.5*(S1+S2)=83.5KV A因此整流变压器的参数为：变化K=3.45，容量S=83.5KV A2．3平波电抗器参数的确定Ud=2.34U2cosαUd=Un=220V, 取α=0U2=Ud/2.34cos0=94.0171VId min=(5%-10%)In,这里取10%，则有：L=0.693*U2/I d min=37.2308mHα=U*min/n N=0.0067β=U*im/2In=0.28752．4晶闸管参数的计算晶闸管的额定电压通常选取断态重复峰值电压U DRM和反向重复电压U RRM 中较小的值作为该器件的额定电压。
电力拖动自动控制系统课程设计电力拖动自动控制系统课程设计是电力工程专业的一门重要课程。
该课程旨在培养学生的电力拖动系统设计与控制能力，为学生今后从事相关工作打下坚实的基础。
本文将对电力拖动自动控制系统课程设计进行详细介绍。
1.课程设计目标：本课程设计旨在通过理论与实践相结合的方式，培养学生综合运用所学知识进行电力拖动控制系统的设计与调试的能力。
重点培养学生的动力电气控制技术、电动机的控制与保护技术、传感器与信号处理技术以及自动化控制系统的设计与实现能力。
2.课程设计内容：本课程设计主要包括以下几个方面的内容：(1)电力拖动系统的基本原理与构成要素。
(2)电动机的类型、特性及其控制方法。
(3)传感器与信号处理技术在电力拖动控制系统中的应用。
(4)自动化控制系统的设计与实现。
(5)电力拖动系统的运行与维护。
3.课程设计过程：(1)学生通过自主学习，查阅相关资料，掌握电力拖动系统的基本原理与构成要素。
(2)学生根据所学知识，设计一套电力拖动自动控制系统。
(3)学生搭建实验平台，完成电力拖动自动控制系统的硬件连接与软件编程。
(4)学生进行实验测试，对系统进行调试与优化，确保系统的正常运行。
(5)学生撰写课程设计报告，详细介绍自己设计的电力拖动自动控制系统的原理、设计过程与实验结果。
4.课程设计评价：学生的课程设计成绩将根据以下几个方面进行评价：(1)设计方案的合理性与可行性。
包括电力拖动系统的设计思路、硬件选型与连接方案等。
(2)实验结果的准确性与稳定性。
包括系统调试过程中的测试数据与系统运行的稳定性。
(3)报告内容的完整性与条理性。
包括设计思路的论述、实验步骤的说明以及实验结果的分析等。
综上所述，电力拖动自动控制系统课程设计是一门重要的实践性课程。
通过该课程的学习和实践，学生将能够全面掌握电力拖动系统的设计与调试技术，并具备工程实践能力。
同时，本课程也为学生今后从事相关工作提供了一定的实践基础和理论指导。
一、 设计题目：双闭环V-M 调速系统中主电路，电流调节器及转速调节器的设计。
二、 已知条件及控制对象的基本参数：（1）已知电动机参数为：nom p =3kW ，nom U =220V ，nom I =17.5A ，nom n =1500r/min ，电枢绕组电阻a R =1.25Ω，2GD =3.532N m 。
采用三相全控桥式电路，整流装置内阻rec R =1.3Ω。
平波电抗器电阻L R =0.3Ω。
整流回路总电感L=200mH 。
（2）这里暂不考虑稳定性问题，设ASR 和ACR 均采用PI 调节器，ASR 限幅输出im U *=－8V ，ACR 限幅输出ctm U =8V ，最大给定nm U *=10V ，调速范围D=20，静差率s=10%，堵转电流 dbl I =2.1nom I ，临界截止电流 dcr I =2nom I 。
（3）设计指标：电流超调量δi %≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量δn≤10%，空载起动到额定转速的过渡过程时间 t s ≤0.5。
三、 设计要求（1）用工程设计方法和[西门子调节器最佳整定法]* 进行设计，决定ASR 和ACR 结构并选择参数。
（2）对上述两种设计方法进行分析比较。
（3）设计过程中应画出双闭环调速系统的电路原理图及动态结构图 （4）利用matlab/simulink 进行结果仿真。
* 为可选作内容四、 设计方法及步骤：Ⅰ 用工程设计方法设计（1） 系统设计的一般原则：直流双闭环调速系统中设置了两个调节器，即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR)，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。
按照设计多环控制系统的先内环后外环的一般原则，从内环开始，逐步向外扩展。
在双闭环系统中，应该首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。
图1双闭环直流调速系统的稳态结构图α一转速反馈系数;β一电流反馈系数（2）主电路的主要参数的计算 1）22:(1~1.2)2.34cos 00.9dU U U =⨯⨯=114.9V 其中系数0. 9为电网波动系数，系数1-1. 2为考虑各种因素的安全系数，这里取1. 10（2）电流环设计2）电动势系数:22017.5 1.250.132min/1500N N e N U I R C V r n --⨯===∙3） 转矩系数：301.26/m e C C kg m A π==4）由题意得，平波电抗器电阻L R =0.3Ω5）机电时间常数：223.530.30.1693753750.13230m e m GD R T s C C π⨯=∙=∙=⨯ （3）电流环调节器的参数计算 1) 确定时间常数a.整流装置滞后时间常数s T 。
《电力拖动自动控制系统》教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：Automation Control System by Power Driving2、课程类别：专业方向课程3、课程学时：总学时64，实验学时84、学分：45、先修课程：《电路原理》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电力电子技术》、《电机学》、《控制电机》、《自动控制原理》、《电力拖动基础》等专业基础课程6、适用专业：电气工程及其自动化二、课程的目的与任务课程的教学目的：本课程是电气工程及其自动化专业的专业特色课程。
通过本课程的学习，了解和掌握电力拖动自动控制系统的设计、校正和综合方法，为今后的工作打下专业基础。
课程教学的任务：了解直流电力拖动自动控制系统的特点，调速方法，调速系统的静态动态性能指标。
掌握直流转速单闭自动控制系统和转速、电流双闭环自动控制系统的静、动态设计方法，深刻领会和掌握控制系统的工程设计方法，能够熟练应用典型Ⅰ型、典型Ⅱ系统的设计和校正方法，了解可逆直流调速系统和位置随动系统的特点和设计方法。
了解交流电力拖动自动控制系统的特点，调速方法，特别是重点了解和掌握笼型异步电动机变压变频调速系统的原理、特点和设计方法，了解矢量控制技术在异步电动机变压变频调速系统的应用，了解同步电动机变压变频调速系统的特点和设计方法。
三、课程的基本要求本课程是所有专业基础课程的综合应用，特别是对《电力电子技术》、《电机学》、《控制电机》、《自动控制原理》、《电力拖动基础》以及《模拟电子技术》、《数字电子技术》的基础知识应用较多，学生必须在这些专业基础课程学习过后，才能开设本课程。
教师在授课中必须引导学生对专业基础课程的综合应用，按照系统的控制规律为主线，由简入繁、由低及高的循序深入，思路必须清楚，引导学生学习和掌握系统设计与分析的方法，培养学生对工程问题的处理方法，同时要认真进行和完成课程实验，并且通过课程设计，要求学生能够对简单的电力拖动自动控制系统进行性能分析和设计。
电力拖动整体课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电力拖动的概念、分类及在工业生产中的应用；2. 掌握电力拖动系统中常用电动机的类型、结构、原理及特性；3. 学会分析简单电力拖动电路，并能进行基本的计算。
技能目标：1. 能够正确使用万用表、示波器等工具进行电力拖动系统的检测；2. 能够根据实际需求，设计简单的电力拖动控制系统；3. 能够解决电力拖动系统中的常见故障，并进行基本的维护。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力拖动技术的兴趣和热情，提高学生的专业认同感；2. 培养学生严谨、细致的科学态度，树立安全意识；3. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与交流能力。
课程性质：本课程为电气工程及其自动化专业核心课程，具有较强的理论性和实践性。
学生特点：学生已具备一定的电路分析基础和电机原理知识，具有一定的动手实践能力。
教学要求：结合课程性质、学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程中，为今后从事电力拖动相关领域工作打下坚实基础。
教学过程中，注重培养学生的安全意识、团队协作能力和创新能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 电力拖动基本概念与分类：介绍电力拖动的定义、作用及分类，以教材第一章内容为基础，使学生建立电力拖动系统的整体认识。
- 电动机类型及原理- 电力拖动系统的基本组成2. 常用电动机结构与特性：分析交流异步电动机、直流电动机的结构、原理及特性，结合教材第二章内容，进行详细讲解。
- 电动机的结构与工作原理- 电动机的运行特性与控制方法3. 电力拖动控制系统设计：讲解电力拖动控制系统设计原则、方法及步骤，以教材第三章内容为参考，引导学生学会设计简单控制系统。
- 控制系统设计原则与要求- 控制系统设计方法与步骤4. 电力拖动电路分析与计算：分析典型电力拖动电路，并进行基本计算，以教材第四章内容为主，提高学生分析问题和解决问题的能力。
电力拖动自动控制系统教案教学目标•了解电力拖动自动控制系统的基本原理和工作方式；•掌握电力拖动自动控制系统的常见元件及其功能；•能够设计和调试简单的电力拖动自动控制系统；•培养学生的团队合作、实践操作和问题解决能力。
教学内容第一节：电力拖动自动控制系统概述1.电力拖动自动控制系统的定义和应用领域；2.电力拖动自动控制系统的基本组成部分。
第二节：电力拖动自动控制系统元件1.电机及其种类；2.变频器及其作用；3.控制器及其功能；4.传感器及其种类。
第三节：电力拖动自动控制系统工作原理1.电机驱动原理；2.变频器工作原理；3.控制器工作原理。
第四节：设计和调试实验1.根据给定的要求，设计一个简单的电力拖动自动控制系统；2.使用提供的元件进行实验搭建；3.进行系统调试和性能测试。
教学方法1.讲授法：通过讲解理论知识，向学生介绍电力拖动自动控制系统的基本概念、元件和工作原理；2.实践操作：组织学生进行实验搭建和调试，培养他们的实际操作能力；3.小组讨论：分成小组进行讨论，解决实验中遇到的问题，培养团队合作和问题解决能力；4.案例分析：通过分析实际应用案例，帮助学生理解电力拖动自动控制系统在工程领域中的应用。
教学评价方式1.实验报告：要求学生完成实验报告，包括设计方案、实验过程、数据记录和结果分析等内容；2.实验成绩：根据实验搭建和调试的情况进行评价；3.课堂表现：评估学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的能力；4.综合评价：综合考虑以上几个方面的表现，给予学生综合评价。
教学流程第一节：电力拖动自动控制系统概述•介绍电力拖动自动控制系统的定义和应用领域；•介绍电力拖动自动控制系统的基本组成部分。
第二节：电力拖动自动控制系统元件•介绍电机及其种类，如直流电机、交流异步电机等；•介绍变频器及其作用，如调节电机转速、改变运行方向等；•介绍控制器及其功能，如控制电机启停、调节转速等；•介绍传感器及其种类，如温度传感器、压力传感器等。
电力拖动自动控制系统课程设计电力拖动自动控制系统课程设计基于转速负反馈闭环调速系统的matlab7.1仿真基于转速、电流反馈控制直流调速系统的matlab7.1仿真学院班级：自动化学院09电本二指导老师：xxx姓名：邹xx学号：20091041xxx日期： 2012-6-14（一）基于转速负反馈闭环调速系统的matlab7.1 仿真一、设计思路转速闭环控制可以降低转速降落，降低转差率，扩大调速范围。
根据自动控制原理，采用了PI调节器，加大比例系数可以减少静差，积分环节的加入有助于消除系统静差。
但Kp过大时，会使动态品质变坏；而在Kp不变的情况下，积分时间过小，将使稳定性降低，振荡加剧等。
总的来说，matlab只需要调节两个参数：（1）比例系数Kp，参数由小到大调节（2）积分系数Ki（1/τ），1/τ参数是倒数，所以由小到大调节（下面把Ki定义为Ti）二、系统的各环节参数设置1、直流电动机：额定电压U N = 220V额定电流I dN = 55 A额定转速nN = 1000r/ min电动机电势系数Ce = 0.192V ⋅min/ r2、晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数K s = 44滞后时间常数Ts = 0.00167s3、电枢回路总电阻R = 1.0Ω电枢回路电磁时间常数T l = 0.00167s电力拖动系统机电时间常数Tm = 0.075s4、转速反馈系数 α = 0.01V ⋅min /r5、对应额定转速时的给定电压U n = 10V6、PI调节器的直暂定为Kp=0.56 ,Ti=1/τ=11.43三、比例积分控制的直流调速系统的仿真框图四、建立 matlab 仿真模块模块地方数目Step（阶跃输入模块）Source 组1个Sum （加法器模块）Math Operations组3个Gain（增益模块）Math Operations组4个Transfer Fcn（控制器模块）Continuous 组3个Integrator(积分模块) Continuous 组1个Scope（示波器模块）Sinks 组2个五、仿真图初值效果1.系统框图2.参数设计(1)在本例中，额定转速的给定是10V，所以修改step time=1,final time=10(2)PI调节器的比例环节的Kp初值=0.56，积分时间Ti初值=11.43（3）把积分饱和值改为-10～10，键入传递函数模块数据，键入增益比值，仿真时间修改为0～0.6s。
如下图所示。
（4）效果图如下：超调量大六、调节比例积分参数Kp，Ti（1）比例系数Kp，参数一般是由小到大调节（2）积分系数Ki（1/τ），因为是倒数，所以参数一般是由小到大调节1.只调节kp时，由小变大调节，会发现加大kp，会加快系统的响应，但超调量大。
2.只调节Ti时，由大变小调节，会发现静差变小，甚至消除静差，实现无静差调速。
3.同时调节参数kp，Ti，发现要消除静差，就要牺牲快速性；因为没有引进微分，所以会存在一定的超调，是不可避免的。
当kp=0.8，Ti=14时响应的超调略微小，快速性适中。
七、与暂定值比较（二）基于转速、电流反馈控制直流调速系统的matlab7.1仿真一、设计思路设计转速、电流反馈控制直流调速系统的原则是先内环后外环。
1、从电流环（内环）开始，对其进行必要的变换和近似处理，然后根据电流环的控制要求确定把它校正成哪一类典型系统。
2、再按照控制对象确定电流调节器的类型，按动态性能指标要求确定电流调节器的参数。
3、电流环设计完成后，把电流环等效成转速环（外环）中的一个环节，再用同样的方法设计转速环。
总体来说：matlab仿真主要做：（1）电流调节器（内环）（2）把电流环等效成转速环（外环）二、系统的各环节参数设置双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路的参数1、直流电动机：220V，136A，1460r/min，Ce=0.132Vmin/r，允许过载倍数λ=1.5；2、晶闸管装置放大系数：Ks=40；3、电枢回路总电阻：R=0.5Ω；4、时间常数：Ti=0.03s，Tm=0.18s；5、电流反馈系数：β=0.05V/A（≈10V/1.5IN）、α=0.07Vmin/r（≈10V/nN）三、电流环、转速环的设计1.设计电流调节器，要求超调量бi《5%。
（1）时间常数（由上图可知Ts）三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.00167s。
（2）电流滤波时间常数 Toi。
由上表知道 Tsmax=3.33，为了基本滤平波头，应有(1~2)Toi=3.33ms,因此我们取 Toi=2ms=0.002s.（3）电流环小时间常数之和TΣi。
按小时间常数近似处理，取TΣi=Ts+Toi=0.00367s。
（4）各模块的设置（除 ACR 模块）1/(T oi s+1)=1/(0.002s+1);Ks/(T s s+1)=40/(0.00167s+1);(1/R)/(T l s+1)=(1/0.5)/(0.03s+1)=2/(0.03s+1);R/T m s=0.5/0.18s;β/(T oi s+1)=0.05/(0.002s+1)（5）ACR参数设置电流调节器超前时间常数为：τi=Tl=0.03s。
电流环开环增益：要求σi≦5%时，按上表可得KT=0.5，sK I11.135-≈那么 ACR 的比例关系为：那么ACR的传递函数为：化简：WACR（S）=Ki+Ki/τis （6）ACR模块的matlab 7.1参数为Ki=1.013；Ki/τis=1.013/0.03s=33.767/s电流环的matlab仿真模块（我以matlab7.1为例）模块地方数目Step（阶跃输入模块） Source组1个Sum （加法器模块）Math Operations组3个Gain（增益模块）Math Operations组2个Transfer Fcn（控制器模块）Continuous组5个Integrator(积分模块)Continuous组1个Scope（示波器模块）Sinks组1个2.设计转速调节器（1）确定时间常数电流环的等效时间常数1/KI 。
由上面可知取KITΣi=0.5，则 1/KI=2TΣi=0.0074s转速滤波时间常数Ton=0.01s转速环小时间常数TΣn =1/KI+Ton=0.0174s（2）模块设置1）函数式为α/(Tons+1)=0.007/(0.01s+1) 2）函数式1/Ce=1/0.132=7.576（3）ASR的模块其传递函数为化简的WASR (S)=Kn+Kn/τns（4）ASR参数设置取h=5，则ASR的超前时间常数为转速环开环增益：ASR的比例系数为（5）ASR模块的matlab参数为Kn=11.7Kn/τns=134.5/s转速环的matlab仿真模块（我以matlab7.1为例）模块地方数目Step（阶跃输入模块）Source组2个Sum （加法器模块）Math Operations组6个Gain（增益模块）Math Operations组5个Transfer Fcn（控制器模块）Continuous组6个Integrator(积分模块) Continuous组2个Scope（示波器模块）Sinks组1个四、转速、电流反馈控制的直流调速系统的仿真框图（双闭环）五、建立 matlab 仿真模块1.电流环仿真（1）系统框图（2）参数设计在本例中，额定转速的给定是10V，所以修改step time=1,final time=10把电流环调节器的参数键入，把积分饱和值改为-10～10，键入传递函数模块数据，键入增益比值，仿真时间修改为0～0.6s。
如下图所示。
（3）效果图2.转速环仿真（1）系统框图（2）参数设计在本例中，额定转速的给定是10V，所以修改step time=1,final time=10空载，step1是用来输入负载电流的把电流环调节器的参数保持KT=0.5不变，把转速环参数键入，把积分饱和值改为-10～10，键入传递函数模块数据，键入增益比值，仿真时间修改为0～0.7s。
如下图所示。
（3）效果图电力拖动运动控制课程设计（三）总结1.通过比例积分控制的转速负反馈闭环调速系统的仿真，利用matlab的simulink软件进行十分简单和直观的。
一开始遇到的问题倒是不多，主要是在调节比例积分参数的时候，翻阅了电力拖动运动控制和计算机控制系统两本书，以及进行关键字的百度，我本来是认为比例参数应该是由小变大，积分参数是由大变小的，一时之间只是对着书去仿真，就没多想了，后面发现因为积分参数在这里是倒数，所以也是由小变大的去调节的。
原本是想降低超调量，乃至于消除，可是在调节的过程中一直达不到效果，翻阅了相关书籍才发现，没有微分作用，是不可能消除超调量的。
而比例积分的作用是快速响应系统，积分的作用是消除静差，在比例积分的环节中，始终调节不到无静差，因为有两个变量需要调节，积分环节是以牺牲快速性来消除静差的，这恰好与比例环节矛盾，比例环节是Kp越大，响应系统的快速性越好，所以在比例积分中，调节无静差是需要牺牲时间的。
2.通过转速、电流反馈控制的直流调速系统，同样是运用了PI调节器。
双闭环结构比较复杂，一开始我一直调不出空载波形，也不知道怎样去设置阶跃step 来达到效果。
搞了很久都没进展，也特别纠结于饱和值的设置参数，现在弄懂了就觉得之前断断续续搞了好几个小时没弄出来真可悲，真的是懂了的人觉得没什么，对于一开始不懂的人来说，真是比喝水还困难。
平时很少是自己独立做完课程设计的，都是分组一起做的，所以自己做，还是有点难度，重点还是一开始没人做这两个，没得问比较悲哀。
虽然说是做课本上的例题，相对来说，比较轻松简单，但可能是自己对于simulink本身并不熟悉，所以在理解上面增加了点难度。
不过觉得最重要的是自己收获了知识，也对simulink的操作多了一层熟悉。
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