电力拖动自动控制系统课程设计教学文稿

安徽工程大学课程设计说明书课程设计名称：课程设计题目：指导教师：专业班级：学生姓名：学号：起止日期：总评成绩：某金属加工机床主轴运动控制系统，采用Z2—71型直流电动机拖动，参数如下：额定功率P nom = 10 Kw额定电压U nom = 220 V额定电流I nom = 55 A额定转速n nom=1000 r.p.m飞轮矩GD2 = 1.0 Kg-m2（考虑系统总飞轮矩扩大一倍）励磁方式采用他励（220V）根据生产工艺的要求，调速系统的性能指标为：调速范围 D = 20静差率S≤5 %电动机空载起动到额定转速的时间t s≤2秒负载基本为恒转矩性质，车间交流电源为三相五线制，试设计一个满足要求的机床主轴运动不可逆调速系统。

设计内容：（1）系统方案分析、比较、选择；（2）系统主电路设计及功率元件计算、选择；（3）控制电路设计及系统动、静态参数计算；（4）绘制系统原理图设计成品：设计说明书一份，系统原理图一张（A3号图纸）某金属加工机床主轴运动控制系统，采用Z2—52型直流电动机拖动，参数如下：额定功率P nom = 7.5 Kw额定电压U nom = 440 V额定电流I nom = 20 A额定转速n nom = 1500 r.p.m电枢电阻Ra=0.3飞轮矩GD2 = 0.5 Kg-m2（考虑系统总飞轮矩扩大一倍）励磁方式采用他励（220V）根据生产工艺的要求，调速系统的性能指标为：调速范围D = 30静差率S≤10 %电动机空载起动到额定转速的时间t s≤2秒负载基本为恒转矩性质，车间交流电源为三相五线制，试设计一个满足要求的机床主轴运动不可逆调速系统。

设计内容：（1）系统方案分析、比较、选择；（2）系统主电路设计及功率元件计算、选择；（3）控制电路设计及系统动、静态参数计算；（4）绘制系统原理图设计成品：设计说明书一份，系统原理图一张（A3号图纸）某金属加工机床主轴运动控制系统，采用Z2—42型直流电动机拖动，参数如下：额定功率P nom = 2.2 Kw额定电压U nom = 180 V额定电流I nom = 15.6 A额定转速n nom= 1000 r.p.m飞轮矩GD2 = 0.4 Kg-m2（考虑系统总飞轮矩扩大一倍）励磁方式采用他励（220V）根据生产工艺的要求，调速系统的性能指标为：调速范围 D = 25静差率S≤5 %电动机空载起动到额定转速的时间t s≤2秒负载基本为恒转矩性质，车间交流电源为三相五线制，试设计一个满足要求的机床主轴运动不可逆调速系统。

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设计目的本课程设计旨在让学生掌握电力拖动自动控制系统的基本原理和设计方法，通过实际操作和仿真，深化对电力拖动自动控制系统的理解和应用。

设计背景电力拖动自动控制系统被广泛应用于各种工业设备和交通工具中，通过自动电控技术实现设备的高效、安全和稳定运行。

本课程设计旨在让学生通过实际操作和仿真，深化对电力拖动自动控制系统的理解和应用。

设计内容本课程设计包括以下三个部分：1. 电力拖动自动控制系统的原理本部分主要介绍电力拖动自动控制系统的基本原理，包括：•电力拖动系统的结构和组成•电力拖动系统的各种传感器和执行器的工作原理•电力拖动系统的信号处理和控制方法2. 电力拖动自动控制系统的实际操作本部分主要介绍电力拖动自动控制系统的实际运行和操作方法，包括：•电力拖动系统的系统参数和性能测试•电力拖动系统的PID控制器的参数设置和校准•电力拖动系统的自动控制模式的设置和调试3. 电力拖动自动控制系统的仿真本部分主要介绍电力拖动自动控制系统的仿真和模拟方法，包括：•电力拖动系统的MATLAB/Simulink仿真模型的建立和调试•电力拖动系统的虚拟仿真平台的使用和应用案例分析设计流程本课程设计的流程如下：1.学习电力拖动自动控制系统的基本原理和相关知识。

2.利用实际设备进行电力拖动自动控制系统的实际操作和调试。

3.利用MATLAB/Simulink软件进行电力拖动自动控制系统的仿真模拟。

4.根据仿真结果进行电力拖动自动控制系统的优化和改进。

设计要求本课程设计的要求如下：1.学生需要按要求完成每个部分的实验和作业。

2.学生需要完成一份课程设计报告，内容应涵盖各个部分，报告格式为Markdown文本格式。

3.学生需要在规定时间内提交课程设计报告，否则视为未完成课程设计。

设计评价本课程设计的评价主要考核以下方面：1.学生是否达到了课程设计目的和要求。

2.学生对电力拖动自动控制系统的掌握程度和应用能力。

《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。

《电力拖动自动控制系统》课程实验教学教学大纲Auto-Control System of Electric Drive课程代码：020216课程类别：专业课适用专业：电气工程及自动化等学时数：实验学时：16学分数：先修课程：电路原理、电子技术、电力电子技术、自动控制原理、电机及电力拖动教材：《电力拖动自动控制系统实验指导书》孙茂松主编自编参考书目：《电力拖动自动控制系统》陈伯时主编机械工业出版社执笔：孙茂松审核：姚明林批准：关榆君一．课程性质与地位电力拖动自动控制系统是电气工程及自动化专业的一门专业课。

本课程着重研究电力拖动的基本规律，静、动态性能分析和工程设计方法。

通过本课程的学习是学生获得：直流调速系统的分析和设计方法；交流调速系统的分析和设计方法。

是一门综合性、理论性和实践性都很强的课程，使学生达到能综合运用学过的专业知识，根据生产工艺的具体要求，实现对电机的控制和对一般自动控制系统的分析和设计，从而培养学生独立分析、解决自动控制系统方面问题的能力。

二．课程教学目标本实验的目的是培养学生掌握电力拖动自动控制系统基本理论、分析和计算方法、实验技能，为从事实际电力拖动自动控制系统工作打下良好的基础。

因此实验在教学中占据着十分重要的位置。

通过实验使学生对所学理论知识有进一步深刻的理解，对电力拖动自动控制系统有一定的感性认识，并锻炼学生的实际动手能力。

三．实验项目及学时分配四．实验教学环节安排和考核办法1．实验环节和要求（1）主电路参数的测量，综合性，2学时，必做实验。

（2）单闭环不可逆直流调速系统实验，综合性，2学时，必做实验。

（3）双闭环不可逆直流调速系统实验，综合性，2学时，必做实验。

（4）串联二极管式电流型变频调速系统，综合性，2学时，选做实验。

（5）晶闸管直流调速系统主要单元的调试，综合性，4学时，选做实验。

（6）逻辑无环流可逆直流调速系统实验，综合性，4学时，选做实验。

2．实验内容简介（1）主电路参数的测量实验主要使学生掌握主电路参数的测量方法。

电力拖动与运动控制系统课程设计一、设计思路随着工业化生产的发展，机械设备制造与使用的效率和精度要求越来越高，因此电力拖动与运动控制系统的应用越来越得到重视。

本课程设计旨在通过学生的实践、深入研究和分析，把握电力拖动与运动控制系统的基本原理，提升学生的设计和研发能力，以满足市场需求。

本次课程设计以机械加工贸易公司的自动化生产线为背景，设计一套电力拖动与运动控制系统，使生产线的各项工作可以更加自动化、高效和稳定。

二、课程设计内容本次课程设计包括以下内容：1.系统概述：介绍电力拖动与运动控制系统的基本概念和相关技术，以及该系统在生产线中的应用。

2.系统需求分析：对生产线的各个工作站进行深入分析，确定系统的工作流程和流程控制。

3.系统硬件设计：根据系统需求，设计电力拖动与运动控制系统的硬件平台，包括传感器、执行器、控制模块等。

4.系统软件设计：进行控制算法和编程设计，包括编写系统程序、控制逻辑等。

5.系统测试与调试：对系统进行各项测试、模拟，调试系统，以确保其稳定运行。

6.系统优化：在实际运行中，每周对系统的故障率、稳定性和效率进行检测、优化。

三、学习目标通过本次课程设计，学生将实现以下学习目标：1.理解电力拖动与运动控制系统的基本原理和相关技术。

2.掌握系统工程设计的基本方法和流程，包括需求分析、硬件设计、软件设计等。

3.学习控制算法的设计和编程，掌握各种编程工具和语言。

4.熟悉系统测试与调试的方法和流程，解决实际问题。

5.了解工业产品的市场需求和技术趋势，提高创新和创造力。

四、课程实施本课程通过理论学习与实践相结合的方式，进行以下教学内容：1.系统概述的讲解。

2.指导学生进行案例分析，准确把握系统需求。

3.指导学生进行硬件和软件设计。

4.指导学生进行系统测试和调试。

5.以小组为单位，进行项目总结和展示。

五、总结通过本次课程设计，学生将掌握电力拖动与运动控制系统的基本原理和相关技术，提高了工程设计能力和团队合作精神。

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。

电力拖动自动课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握电力拖动自动控制的基本原理，了解电机运行特性及控制方法。

2. 学会分析电力拖动系统的电路图，并能正确识别主要部件及参数。

3. 掌握电力拖动自动控制系统的调试与维护方法。

技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的电力拖动自动控制电路。

2. 培养学生动手操作能力，学会使用相关工具和仪器进行电力拖动系统的调试。

3. 培养学生团队协作能力，提高问题分析和解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力拖动自动控制技术的兴趣，激发学习热情。

2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践操作的安全性和准确性。

3. 增强学生的环保意识，了解电力拖动系统在节能环保方面的应用。

本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确课程目标，旨在帮助学生掌握电力拖动自动控制的基本知识和技能，提高实践操作能力，培养学生团队协作意识和创新精神。

通过本课程的学习，使学生具备一定的电力拖动系统设计和维护能力，为未来从事相关领域工作打下坚实基础。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 电力拖动自动控制基本原理：介绍电力拖动系统的组成、工作原理及运行特性，涉及电机控制基础知识。

2. 电力拖动自动控制系统电路分析：分析常见电力拖动系统电路图，识别主要部件及参数，讲解各部分功能及其相互关系。

3. 电力拖动自动控制电路设计：根据实际需求，设计简单的电力拖动自动控制电路，培养学生实际操作能力。

4. 电力拖动自动控制系统调试与维护：学习调试方法，掌握维护技巧，提高系统运行稳定性。

教学内容安排如下：1. 第1周：电力拖动自动控制基本原理学习。

2. 第2-3周：电力拖动自动控制系统电路分析。

3. 第4-5周：电力拖动自动控制电路设计。

4. 第6-7周：电力拖动自动控制系统调试与维护。

教学内容与教材关联性如下：1. 教材第1章：电力拖动自动控制基本原理。

2. 教材第2章：电力拖动自动控制系统电路分析。

《电力拖动自动控制系统》课程设计——数字式直流双闭环PWM调速系统设计一、设计目的及要求1.1 课程设计的目的计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它不仅需要微型机控制理论、程序设计方面的基础知识，而且还需要具备一定的生产工艺知识。

设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、控制软件的设计等，以便使学生掌握微型计算机控制系统设计的总体思路和方法。

1.2 课程设计的预备知识熟悉计算机控制技术基本知识及直流控制系统的有关知识。

1.3 课程设计要求完成直流电机转速、电流控制系统设计。

1.设计控制系统主机、过程通道模板电路，包括元器件选择。

2.画出系统控制图。

3.控制系统软件设计。

转速、电流控制采用PI控制算法，设计增量式PI控制算法。

绘出程序流程图，设计算法程序。

1.4设计内容及要求为某生产机械设计一个调速范围宽、起制动性能好的直流双闭环系统，且拟定该系统由大功率晶体管调制放大器给电动机供电。

已知系统中直流电动机主要数据如下：1）直流电机型号：Z2-41型额定功率Pe=18kW；额定电压Ue=220V额定电流Ie=94A；额定转速ne=1000r/min电枢回路总电阻R=0.45Ω;电磁时间常数Tl=0.0297s;机电时间常数Tm=0.427s；电动势系数C=0.2059/（r.min-1 )晶体管PWM功率放大器：工作频率：2kHz；工作方式：H型双极性；直流电源电压：264V2）主要技术指标：调速范围0-1000 r/min 电流过载倍数：1.5倍速度控制精度 0.1%（额定转速时）3）主要要求：电动机控制电源采用晶体管PWM功率放大器，其占空比变化为0～0.5～1时，对应输出电压为-264V～0～264V，为电机最大提供25A电流。

速度检测采用光电编码器（光电脉冲信号发生器），且其输出的A、B两相脉冲经光电隔离辩相后获得每转1024个脉冲角度分辨力和方向信号。

电流传感器采用霍尔电流传感器，其原副边电流比为1000：1，额定电流50A。