重庆大学运动控制系统设计.docx

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1、重庆大学本科学生课程设计（论文）运动控制系统课程设计汇报直流可逆调速系统设计指导教师：XXX学生：XXX学号：XXX专业：自动化班级：02班设计日期:2023.9.222023.9.29重庆大学自动化学院2023年9月课程设计指导教师评估成绩表项目分值优秀(100x90)良好(90x80)中等(80x70)及格(70x60)不及格(x60)评分参照原则参照原则参照原则参照原则参照原则学习态度认学习态度比较学习态度尚学习态度学习马虎，真，科学作风认真，科学作好，遵守组尚可，能纪律松散，学习态度严谨，严格保风良好，能按织纪律，基遵守组织工作作风不15证设计时间并期圆满完毕任本保证设计纪律，能严谨,

2、不能按任务书中规务书规定的任时间，按期按期完毕保证设计时定H勺进度开展务完毕各项工任务间和进度各项工作作设计合理、理设计合理、理设计合理，设计基本设计不合论分析与计算论分析与计算理论分析与合理，理理，理论分对的，试验数对的，试验数计算基本对论分析与析与计算有据精确，有很据比较精确，的，试验数计算无大原则错误，技术强的!实际动手有较强的实际据比较精错，试验试验数据不水平能力、经济分动手能力、经确，有一定数据无大可靠，实际与实25析能力和计算济分析能力和的J实际动手错动手能力际能机应用能力，计算机应用能能力，重要差，文献引力文献查阅能力力，文献引文献引用、用、调查调强、引用合用、调查调研调查调研比

3、研有较大的理、调查调研比较合理、可较可信问题非常合理、可信信有重大改善或有较大改善或有一定改善有一定见观念陈旧创新10独特见解，有新奇日勺见解，或新的见解解一定实用价值实用性尚可构造严谨，逻构造合理，符构造合理，构造基本内容空泛，辑性强，层次合逻辑，文章层次较为分合理，逻构造混乱，论文清晰，语言精层次分明，语明，文理通辑基本清文字体现不(计算确，文字流言精确，文字顺，基本抵晰，文字清，错别字书、畅，完全符合流畅，符合规达规范化规尚通顺，较多，达不图纸)JyJ规范化规定，范化规定，书定，书写比勉强抵达到规范化规撰写书写工整或用写工整或用计较工整；图规范化规定；图纸不质量计算机打印成算机打印成纸比

4、较工定；图纸工整或不清文：图纸非常文；图纸工整、清晰比较工整晰工整、清晰整、清晰指导教师评估成绩:指导教师签名:自动化学院2023级自动化专业运动控制系统课程设计任务书一、课程设计的教学目的和任务运动控制系统是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量，来变化工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使多种工作机械按人们期望日勺规定运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。在电力、工业、交通、航空航天等诸多领域具有广泛的应用。运动控制技术不仅自身是一项高新技术，并且还是其他多项高新技术发展的基础。因此，提高学生的运动控制系统综合设计和应用能力是教学计划中必不可少的重要一环。通过运动控制系统日勺课程设计抵达如

5、下几种目B:1、培养学生文献检索日勺能力，尤其是运用互联网检索文献资料的能力。2、培养学生综合分析问题、发现问题和处理问题日勺能力。3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。4、提高学生的运动控制系统分析和设计能力。5、提高学生课程设计汇报撰写水平。二、课程设计的基本规定1、在整个设计中要注意培养灵活运用所学的运动控制系统有关知识和发明性日勺思维方式以及发明能力。课程设计从确定方案到系统设计规定有理有据，仿真过程规定图文并茂，论证充足。2、在整个设计中要注意培养独立分析和独立处理问题日勺能力。规定学生在教师的指导下，独力完毕课程设计日勺所有内容，严禁抄袭。3、课题设计汇报规定严格按照课程设计

6、排版规定规范格式，且文字通顺，逻辑性强。4、课题设计汇报内容部分字数规定为6000字左右。（A4纸打印8页左右）三、参照资料1、阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统运动控制系统（第4版）.北京：机械工业出版社,20232、洪乃刚.电力电子、电机控制系统日勺建模和仿真.北京：机械工业出版社,20233、林飞，杜欣.电力电子应用技术的JMATLAB仿真.北京：中国电力出版社,20234、顾春雷等，电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真，清华大学出版社，2023四、课程设计的工作计划课程设计时间总共5天。1、参照有关资料，消化设计内容（1天）；2、按规定完毕设计任务（2.5天）；3、按课程设计的规范规

7、定撰写设计汇报（1.5天）。五、备选题目1.带电流截止负反馈环节的直流调速系统设计为了处理转速反馈闭环调速系统起动和堵转时电流过大日勺问题，可以通过引入电流截止负反馈使得系统在电流大到保护阈值时自动限制电枢电流，而在正常的稳速运行时，电流自动伴随负载的增减而变化。本课程设计内容规定学生设计一种带电流截止负反馈环节的）直流调速系统，并基于MatlabZSimulink建立其仿真模型，分析电流截止负反馈功能对系统动、静态特性的J影响。重要设计内容：（1）查询文献资料或者结合某详细应用背景，自选直流电动机及电枢电路日勺参数，并设定系统预期性能指标（如调速范围及静差率等）及电流截止保护阈值；（2）确定

8、直流电源方案及电流负反馈方案，绘制系统构造框图，并进行有关参数计算；（3）控制器选型及控制参数设计；（4）建立系统仿真模型，验证设计成果并进行仿真分析。重要分析内容：（1）采用比例控制器，分析额定负载下的系统在阶跃给定下的控制器输出电压、电枢电流以及输出转速的响应特性，分析稳态误差并与理论计算成果相比较，分析比例控制系数Kp对系统稳定性的影响并验证理论临界放大系数；分析系统起动过程及过载状况下，电流截止负反馈功能对电枢电流日勺克制效果。（2）采用比例积分控制器，分析额定负载下日勺系统在阶跃给定下日勺控制器输出电压、电枢电流以及输出转速日勺响应特性；分析系统起动过程及过载状况下，电流截止负反馈功

9、能对电枢电流的克制效果，并与比例控制器下日勺成果进行对比。2.转速、电流双闭环直流调速系统设计在许多生成过程中，由于加工和运行的需要，电机常常处在起动、制动、反转的过渡过程，而过渡过程的时间长短在很大程度上决定了生产机械的生产效率。为了缩短时间，可以采用转速、电流双闭环直流调速系统来获得良好B静、动态性能。本课程设计内容规定学生设计一种转速、电流双闭环日勺直流调速系统，并基于Matlab/Simulink建立其仿真模型，以此研究不同样控制器参数下电机I月起动、制动过程。重要设计内容：（1）查询文献资料或者结合某详细应用背景，自选直流电动机及电枢电路日勺参数，并设定系统预期性能指标（如上升时间、

10、超调量、峰值时间和调整时间等）；（2）确定直流电源方案及闭环反馈方案，绘制系统构造框图，并进行有关参数计算；（3）控制器选型及控制参数设计；（4）建立系统仿真模型，验证设计成果并进行仿真分析。重要分析内容:（1）额定负载下，分析电机从静止到额定转速日勺起动过程，包括两个控制器输出电压、电枢电流以及输出转速B响应特性，列写出上升时间、超调量、峰值时间和调整时间等指标参数，并与预期值进行对比；分析电机制动过程中两个控制器输出电压、电枢电流以及输出转速日勺响应特性。（2）分析两个控制器的J比例、积分参数对输出转速的影响，并选择一组合适参数用于分析电网电压、负载电流对电枢电流、输出转速的J影响。3.直

11、流可逆调速系统设计实现直流电机日勺正向与反向旋转，是大多数直流调速系统日勺基本规定。对于动态性能规定较高的调速系统（例如目日勺追踪系统），还会规定系统有应用所需的转速反向能力。本课程设计规定学生设计一种可以实现正反转切换的调速系统，该系统可以实目前电机额定负载F,对于拖动性负载，由正向额定转速到反向额定转速的迅速变化。所需电动机请从Z4直流电机系列中选择。调速系统日勺基本构造必须基于转速电流双闭环构造。需对如下部分给出设计计算方案：（1）控制系统构造（2）控制器参数（3）对应的驱动电源并基于Simulink建立直流可逆调速系统仿真模型，并着重对转速反向动态过程进行分析。需要仿真分析阐明系统在额

12、定负载下，从正向额定转速变化到方向额定转速的过程中，如下有关量B动态变化状况:（1）系统给定值日勺变化;（2）电机转速B变化（3）电枢电流的变化（4）电流环给定值的变化（5）电流控制器输出值的变化以上变量均需以Simulink输出动态曲线作为阐明根据。并基于以上根据分析阐明（1）该过程中各个阶段能量B传播方向；（2）提高转速反向动态性能的方略4.转速开环变压变频调速系统设计转速开环恒压频比控制是交流电动机变频调速最基本日勺控制方式，能满足大多数场所交流电动机调速控制日勺规定，并且使用以便，是通用变频器日勺基本模式。变压变频调速系统由升降速时间设定、U/f曲线、PWM调制和驱动、逆变器以及交流电

13、动机等环节构成，本课程设计规定学生设计一种转速开环的变压变频交流调速系统，并基于MatlabZSimulink建立系统仿真模型，分析系统特性。重要设计内容：（1）查询文献资料或者结合某详细应用背景，自选交流异步电动机及电枢电路日勺参数，并设定系统预期性能指标；（2）确定逆变器控制方案（如SPWM、SVPWM或CFPWM等），绘制系统构造框图，并进行有关参数计算;（3）根据升降速时间规定设计积分电流给定算法；（4）根据负载需求设计低频电压赔偿算法，绘制U/f曲线；（5）建立系统仿真模型，验证设计成果并进行仿真分析。重要日勺分析内容：（1）不带低频电压赔偿的恒压频比控制方式下，分析系统在额定负载下

14、起动过程的J转速、逆变器输出电压、电流及频率响应特性，分析给定积分算法对起动电流的J限制效果；（2）带低频电压赔偿的恒压频比控制方式下，分析低频电压赔偿对系统机械特性日勺影响，计算赔偿前后的临界转矩并与仿真成果相比较。1 引言12 V-M可逆直流调速系统构成31.1 1主电路构造31.2 =配合控制31.3 系统原理框图43 V-M可逆直流调速系统的设计63.1 直流电动机的选择6电机参数6设计参数指标63.2 双闭环系统EQ设计63.3 电流调整器ACR设计7电流环构造图的简化7电流调整器ACR的选择7电流调整器ACR的参数计算8电流调整器ACR的作用93.4 转速调整器ASR设计93.4.1 转