《电力拖动自动控制系统》课程设计报告

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。

电⼒拖动⾃动控制系统实验报告电⼒拖动⾃动控制系统实验实验⼀转速反馈控制直流调速系统的仿真⼀、实验⽬的1、了解MATLAB下SIMULINK软件的操作环境和使⽤⽅法。

2、对转速反馈控制直流调速系统进⾏仿真和参数的调整。

⼆、转速反馈控制直流调速系统仿真根据课本的操作步骤可得到如下的仿真框图：图 1 仿真框图1、运⾏仿真模型结果如下：图2 电枢电流随时间变化的规律图3 电机转速随时间变化的规律2、调节参数Kp=0.25 1/τ=3 系统转速的响应⽆超调但调节时间长3、调节参数Kp=0.8 1/τ=15 系统转速的响应的超调较⼤，但快速性较好实验⼩结通过本次实验初步了解了MATLAB下SIMULINK的基本功能，对仿真图的建⽴了解了相关模块的作⽤和参数设置。

并可将其⽅法推⼴到其他类型控制系统的仿真中。

实验⼆转速、电流反馈控制直流调速系统仿真⼀、实验⽬的及内容了解使⽤调节器的⼯程设计⽅法，是设计⽅法规范化，⼤⼤减少⼯作计算量，但⼯程设计是在⼀定近似条件下得到的，⽤MATLAB仿真可根据仿真结果对设计参数进⾏必要的修正和调整。

转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态性能优良、应⽤最⼴泛的直流调速系统，对于需要快速正、反转运⾏的调速系统，缩短起动、制动过程的时间成为提⾼⽣产效率的关键。

为了使转速和电流两种负反馈分别起作⽤，可在系统⾥设置两个调节器，组成串级控制。

⼀、双闭环直流调速系统两个调节器的作⽤1)转速调节器的作⽤（1）使转速n跟随给定电压*mU变化，当偏差电压为零时，实现稳态⽆静差。

（2）对负载变化起抗扰作⽤。

（3）其输出限幅值决定允许的最⼤电流。

2)电流调节器的作⽤（1）在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压*iU变化。

（2）对电⽹电压波动起及时抗扰作⽤。

（3）起动时保证获得允许的最⼤电流，使系统获得最⼤加速度起动。

（4）当电机过载甚⾄于堵转时，限制电枢电流的最⼤值，从⽽起⼤快速的安全保护作⽤。

当故障消失时，系统能够⾃动恢复正常。

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。

二○一一～二○一二学年第二学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：电力拖动自动控制系统程设计班级：自动化2009级 2 班学号：200904134064姓名：指导教师：二○一二年六月一、题目、任务及要求题目：在一个由晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机的额定数据为：P N=60 KW，U N=220 V，I N=308 A，n N=1000 r/min，电动势系数Ce=0.196 V∙min/t，主回路电阻R=0.18 Ω，触发整流环节的放大倍数K s=35，等效惯性时间常数T s=0.00333 s。

电磁时间常数T l=0.012 s，机电时间常数T m=0.12 s，电流反馈滤波时间常数T oi=0.0025 s，转速反馈滤波时间常数T on=0.015 s。

额定转速时的给定电压(U n∗)N=10 V，调节器ASR，ACR 饱和输出电压U im∗=10 V，U cm=6.5 V。

系统的静、动态指标为：稳态无静差，调速范围D=10，电流超调量δi≤5%，空载启动到额定转速时的转速超调量δn≤10%。

任务：1)用工程设计方法，设计双闭环调速系统的电流和转速调节器，相应的调节器放大电路，并进行频率校验。

2)用simulink进行双闭环系统性能验证。

二、设计步骤规范化要求按如下步骤，双闭环调速系统的电流和转速调节器的设计。

1. 确定电流反馈系数β（假设启动电流在339 A以内）和转速反馈系数α；2. 设计电流调节器ACR，计算其参数R i、C i和C oi，已知调节器的输入回路电阻R0=40 KΩ；3. 设计转速调节器ASR，计算其参数R n、C n和C on，已知调节器的输入回路电阻R0=40 KΩ；4. 进行频率校验；5. 计算电动机带40%额定负载启动到最低转速时的转速超调量。

6. 计算空载启动到额定转速的时间。

7. 用simulink对所设计闭环系统进行仿真验证；8. 总结本次课程设计的收获体会。

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。

电力拖动自动控制系统仿真实验报告课程名称：电力拖动自动控制系统课程编号：年级/专业/班：姓名：学号：任课老师：实验总成绩：电力拖动自动控制系统仿真实验报告实验项目名称：转速反馈控制直流调速系统实验指导老师：一、实验目的：1、进一步学习利用MA TLAB下的SIMULINK来对控制系统进行仿真。

2、掌握转速、电流反馈控制直流调速系统的原理。

3、学会利用工程的方法设计ACR、ASR调节器的方法。

二、仿真实验电路模型：比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型三、实验设备及使用仪器：安装windows系统和MATLAB软件的计算机一台四、仿真实验步骤（按照实际建模操作过程填写）：1、打开模型相关编辑窗口：通过单击SIMULINK工具栏中新模型的图标或选择File —New—Model菜单项实现。

复制相关原器件：双击所需要子模块图标，以鼠标左键选中所需的子模块，拖入模型编辑窗口。

2、模块连接：以鼠标左键单击起点模块输出端，拖动鼠标至终点模块输入端处，则在两模块间产生—>线。

修改相关参数：双击模型图案，则出现关于该图案的对话框，通过修改对话框内容来设定模块的参数。

3、仿真过程的启动：单击启动仿真工具的按钮或选择Simulation—Strat菜单栏，则可启动仿真过程，再双击Scope模块就可以显示仿真结果。

4、仿真参数的设置：为了清晰地观测仿真结果，需要对示波器显示格式作一个修改，对示波器的默认值注意改动，这里把Strat time和Stop time栏分别填写仿真的起始时间和结束时间，把默认时间从10.0s修改为0.6s。

重新启动仿真。

5、调节其参数的调整：根据工程的要求，选择一个合适的PI参数。

Kp=0.25,1/t=3,系统转速的相应无超调，但调节时间很长；当Kp=0.8，1/t=15，系统转速的相应的超调较大，但快速性较好。

五、实验数据、图表或计算等：修改控制参数后的仿真结果Kp=0.25,1/t=3,系统转速的相应无超调，但调节Kp=0.8，1/t=15，系统转速的相应的超调较大，但快速性较好。

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设报告课设题目：电动自行车调速控制电路的设计小组成员：目录摘要一、概述二、电动车电机的调速及电路设计（一）永磁无刷直流电机结构及基本工作原理（二）永磁无刷直流电机调速系统设计（三）驱动设计（四）无刷直流电机接线图摘要电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具，不仅在能源、环境方面有其独特的优越性和竞争力，而且能够更方便地采用现代控制技术实现其机电一体化的目标，因而具有广阔的发展前景。

随着永磁材料和功率电子元器件的不断进步,永磁无刷直流电动机得到了快速的发展,它们被广泛地用于变速驱动、伺服驱动、兵器、航空、航天和工业自动化等各个领域。

因此,合理正确地设计永磁无刷直流电动机是一个越来越重要的课题。

从本期起分期介绍无刷直流电动机的设计,主要有:无刷直流电动机的结构和工作原理,以及连接方式;分数槽绕组;磁路计算;电路系统的计算等内容。

关键字：电动车、无刷直流电机、双闭环直流调速系统、控制器系统。

一、概述人类与环境共存和全球经济的可持续发展使人们迫切希望寻求到一种既能代替人力又低排放和有效利用资源的交通工具，电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具，不仅在能源、环境方面有其独特的优越性和竞争力，因此使用电动车无疑是一种很有希望的方案。

现代电动车是融合了电力、电子、机械控制、材料科学以及化工技术等多种高新技术的综合产品。

整体的运行性能、经济性等首先取决于电池系统和电机驱动控制系统。

电动车的电机驱动系统一般由4个主要部分组成，即控制器、功率变换器、电动机及传感器。

目前电动车中使用的电动机一般有直流电动机、感应电动机、开关磁阻电动机以及永磁无刷电动机等。

二、系统要求2.1电动车对电动机的基本要求电动车的运行，与一般的工业应用不同，非常复杂。

因此，对驱动系统的要求是很高的。

主要有如下几大方面：1 电动车用电动机应具有瞬时功率大，过载能力强、过载系数应为(3～4)，加速性能好，使用寿命长的特点。