1、运动控制系统课程设计指导,运动控制系统课程设计指导,设计目的 设计任务 设计参数 设计步骤 课程设计报告要求 时间安排 参考资料,一 设计目的,应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行运动控制系统的初步设计。 应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。 在原理设计与仿真研究的基础上，应用PROTEL进行控制系统的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础。,二 设计课题,1. 转速电流双闭环可逆直流调速系统的仿真与设计 2. 转速电流双闭环的数字式可
2、逆直流调速系统的仿真与设计 3.基于稳态模型的数字式恒压频比控制的交流调速系统的仿真与设计,三 设计参数 1.交直流电机实例,直流电机： (1)光驱 (2)按摩椅 (3)电钻 (4)榨汁机,交流电机： (1)自动化流水线 (2)自动门 (3)洗衣机 (4)数控机床,设计参数 2.直流电动机控制系统设计参数,直流电动机(1)： 输出功率为:7.5Kw 电枢额定电压220V 电枢额定电流 36A 额定励磁电流2A 额定励磁电压110V 功率因数0.85 电枢电阻0.2欧姆 电枢回路电感100mH 电机机电时间常数2S 电枢允许过载系数1.5 额定转速 1430rpm,直流电动机(2)： 输出功率为
3、:10Kw 电枢额定电压220V 电枢额定电流 50A 额定励磁电流2A 额定励磁电压110V 功率因数0.85 电枢电阻0.15欧姆 电枢回路电感100mH 电机机电时间常数2S 电枢允许过载系数1.5 额定转速 970rpm,直流电动机(3)： 输出功率为:5.5Kw 电枢额定电压220V 电枢额定电流 30A 额定励磁电流1A 额定励磁电压110V 功率因数0.85 电枢电阻0.2欧姆 电枢回路电感100mH 电机机电时间常数1S 电枢允许过载系数1.5 额定转速 970rpm,直流电动机(4)： 输出功率为:10Kw 电枢额定电压220V 电枢额定电流55A 额定励磁电流1A 额定励磁
4、电压220V 功率因数0.85 电枢电阻0.1欧姆 电枢回路电感100mH 电机机电时间常数1S 电枢允许过载系数1.5 额定转速1430rpm,环境条件: 电网额定电:380/220V; 电网电压波动:10%; 环境温度:-40+40摄氏度; 环境湿度:1090%.,控制系统性能指标: 电流超调量小于等于5%; 空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%; 调速范围D20; 静差率小于等于0.03.,3.交流电动机控制系统设计参数,交流电动机(1) 额定输出功率7.5KW； 定子绕组额定线电压380V； 定子绕组额定相电流12A; 定子绕组每相电阻0.5欧姆； 定子绕组接线形式Y； 转子
5、额定转速980rpm; 转子形式:鼠笼式； 转子每相折算电阻:3欧姆； 转子折算后额定电流30A； 额定功率因数：0.75； 电机机电时间常数2S; 电枢允许过载系数1.5；,交流电动机(2) 额定输出功率10KW； 定子绕组额定线电压380V； 定子绕组额定相电流15A; 定子绕组每相电阻0.2欧姆； 定子绕组接线形式Y； 转子额定转速980rpm; 转子形式:鼠笼式； 转子每相折算电阻:3欧姆； 转子折算后额定电流30A； 额定功率因数：0.75； 电机机电时间常数1S; 电枢允许过载系数1.5；,交流电动机(3) 额定输出功率17KW； 定子绕组额定线电压380V； 定子绕组额定相电流2
6、5A; 定子绕组每相电阻0.1欧姆； 定子绕组接线形式Y； 转子额定转速1430rpm; 转子形式:鼠笼式； 转子每相折算电阻:1欧姆； 转子折算后额定电流50A； 额定功率因数：0.75； 电机机电时间常数1S; 电枢允许过载系数1.5；,交流电动机(4) 额定输出功率10KW； 定子绕组额定线电压380V； 定子绕组额定相电流22A; 定子绕组每相电阻0.1欧姆； 定子绕组接线形式Y； 转子额定转速1430rpm; 转子形式:鼠笼式； 转子每相折算电阻:1欧姆； 转子折算后额定电流30A； 额定功率因数：0.75； 电机机电时间常数1S; 电枢允许过载系数1.5；,环境条件: 电网额定电压
7、:380/220V; 电网电压波动10%;环境温度:-40+40摄氏度;环境相对湿度:1090%.,控制系统性能指标: 转差率：3%； 调速范围：D20； 电流超调量小于等于5%; 空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%; 稳速精度：0.03.,四 设计步骤,1. 选题 （1）每个班选题的具体要求是：按学号尾数选择相应的题目,学号为1、4、7、0的选题1；学号为2、5、8的选题2；学号为3、6、9的选题3。按学号倒数第2位选择相应的电动机参数，即倒数第二位为0的选择实例（1），为1的选择实例（2），为2的选择实例（3），为3的选择实例（4）。选择好相应的应用实例后，再根据后面的提供的电
8、机选择电机（可自行选择其他电机）。个别同学确实需要调换题目的，必须申明原因，并经指导教师同意后，才能换题。 （2）课题一经选定，不准更改课题。,2 查阅参考资料,（1）应去图书馆借阅相关参考资料。 （2）应上网查阅相关文献。 （3）参考文献主要包括：直流调速系统、交流调速系统、电力电子技术、电子技术、半导体功率器件等方面。,3 确定技术要求,根据所选控制系统的技术参数进一步细化技术要求。首先确定控制系统方案，确定每一级的具体技术指标（如放大倍数，输入输出电阻，电源电压等）。,4 静态设计,(1).确定控制系统采用的直流稳压电源电压(可选择). (2).确定整流装置的放大倍数.(需根据电枢电压与
9、控制电压确定).并设计可控整流装置及触发电路. (3).确定电流反馈系数. (4).确定转速反馈系数. (5).根据调速范围与静差率要求确定静态速降及转速反馈环的反馈系数.,5 动态设计,5.1 电流环设计 确定时间常数;选择电流调节器结构;选择电流调节器参数;校验近似条件;计算电流调节器电阻和电容.,5.2 转速环设计 .确定时间常数;.选择转速调节器结构;.选择转速调节器参数;.校验近似条件;.计算转速调节器电阻和电容;.校核转速超调量,6 仿真研究,(1).建立控制系统的数学模型; (2).在MATLAB下仿真,检验转速超调量指标是否达到设计要求; (3).修改调节器参数,使之达到预期指
10、标要求. (4).多方案比较时，要对每一系统模型进行仿真,7完成控制系统原理图,可控整流电源触发器控制系统电源调节器励磁电源等,五 课程设计报告要求,1. 课程设计报告应详细叙述控制系统各部件的方案选择.如选择什么样的调节器,为什么? 2. 课程设计报告应详细叙述控制系统的设计过程及参数选择的理由. 3. 设计报告应包括控制系统原理图一份(用A3图纸),并附系统工作原理说明. 4. 设计报告应附仿真结果曲线图,并要有性能分析. 5. 设计报告应有自己的设计感想. 6. 设计报告除应交文字版外,还应递交电子版.,六 时间安排,学生日程及教师值班安排,七 参考资料,1.伺服系统 钱平.机械工业出版社 2.电力拖动自动控制系统陈伯时.机械工业出版社. 3.电力拖动控制系统设计手册朱仁初.机械工业出版社. 4.电气传动自动化技术手册天津电气传动研究所.机械工业出版社. 5.电力电子变流技术黄俊.机械工业出版社. 6.电力拖动自动控制系统张明达.冶金工业出版社. 7.电力传动控制系统原理与应用冯信康.水利电力出版社. 8.电气传动控制系统的设计周德泽.机械工业出版社. 9.控制系统课程设计吴新开.中南大学出版社,
