《運動控制》課程設(shè)計封面任務(wù)書

1、湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計課程設(shè)計報告名 稱： 專業(yè)名稱： 自動化 班 級： 學(xué)號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間： 2014年12月22日2015年1月2日 設(shè)計地點： 6教-312 課程設(shè)計任務(wù)書20142015學(xué)年第一學(xué)期學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 侯玉寶 工作部門： 自動化系 一、課程設(shè)計題目：二、設(shè)計目的：運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計是繼“運動控制系統(tǒng)”課之后開設(shè)的實踐性環(huán)節(jié)課程。由于它是一門理論深、綜合性強(qiáng)的專業(yè)課，單是學(xué)習(xí)理論而不進(jìn)行實踐將不利于知識的接受及綜合應(yīng)用。本課程設(shè)計將起到從理論過渡到實踐的橋梁作用,通過該環(huán)節(jié)訓(xùn)練達(dá)到下述教學(xué)目的：1、通過

2、課程設(shè)計，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)充在交直流調(diào)速及相關(guān)課方面的基本知識、基本理論和基本技能，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、分析和解決問題的能力。2、通過課程設(shè)計，讓學(xué)生獨立完成一項直流或交流調(diào)速系統(tǒng)課題的基本設(shè)計工作，使學(xué)生熟悉設(shè)計過程，了解設(shè)計步驟，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識能力、培養(yǎng)學(xué)生實際查閱相關(guān)設(shè)計資料能力的目的、培養(yǎng)學(xué)生工程繪畫和編寫設(shè)計說明書的能力。3、通過課程設(shè)計，提高學(xué)生理論聯(lián)系實際，綜合分析和解決實際工程問題的能力。通過它使學(xué)生理論聯(lián)系實際，以實際系統(tǒng)作為實例，對系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計，掌握控制系統(tǒng)設(shè)計必須遵循的原則、基本內(nèi)容、設(shè)計程序、設(shè)計規(guī)范、設(shè)計步驟方法及系統(tǒng)調(diào)試步驟。通過設(shè)計培

3、養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和實事求是的工作作風(fēng)。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，為今后走向工作崗位從事技術(shù)打下良好基礎(chǔ)。三、課程設(shè)計內(nèi)容（含技術(shù)指標(biāo)）（一）直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計及仿真題目和設(shè)計要求：1.直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計選題(1)電機(jī)數(shù)如下表：機(jī)架序號電動機(jī)型號Pn（KW）Un（V）In（A）nn（r/min）Ra（）GDa2（Nm2）極對數(shù)Z2-926723029114500.268.601Z2-914823020914500.358.021Z2-823523015214500.431.361Z2-812623011314500.527.441Z2-721923082.5514500.711.761

4、Z2-71142306114500.89.81Z2-621123047.814500.96.391Z2-618.52303714501.05.491Z2-52623026.114501.13.92110Z2-514.223018.2514501.23.431(2)技術(shù)數(shù)據(jù)電樞回路總電阻取a；總飛輪力矩：。其他參數(shù)可參閱教材中“雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計舉例”的有關(guān)數(shù)據(jù)。要求：調(diào)速范圍10，靜差率：穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量；啟動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速退飽和超調(diào)量。要求系統(tǒng)具有過流、過壓、過載和缺相保護(hù)。要求觸發(fā)脈沖有故障封鎖能力。要求給拖動系統(tǒng)設(shè)置給定積分器。(3)設(shè)計的內(nèi)容1.調(diào)速的方案選擇（）

5、 直流電動機(jī)的選擇（根據(jù)上表按小組順序選擇電動機(jī)型號）（） 電動機(jī)供電方案的選擇（要求通過方案比較后，采用晶閘管三相全控整流器供電方案）；（） 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇（要求通過方案比較后，采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）；（） 確定直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。2.主電路的計算（可參考“電力電子技術(shù)”中有關(guān)主電路技術(shù)的章節(jié)）（） 整流變壓器計算，二次側(cè)電壓計算；一、二次側(cè)電流的計算；容量的計算。（） 晶閘管元件的選擇。晶閘管的額定電壓、電流計算。（） 晶閘管保護(hù)環(huán)節(jié)的計算。a)交流側(cè)過電壓的保護(hù)；b)阻容保護(hù)、壓敏電阻保護(hù)計算；c)直流側(cè)過電壓保護(hù)；d)晶閘管及整流二極管兩端的過電壓保護(hù)；e)過電流保護(hù)。f

6、)交流側(cè)快速熔斷器的選擇,與元件全連的快速熔斷器的選擇,直流側(cè)快速熔斷器的選擇。（） 平波電抗器計算。.觸發(fā)電路的選擇與校驗觸發(fā)電路種類多，可直接選用，電路中元器件參數(shù)可參照有關(guān)電路進(jìn)行選用。4.控制電路設(shè)計計算：主要包括：給定電源和給定環(huán)節(jié)的設(shè)計計算、轉(zhuǎn)速檢測環(huán)節(jié)的設(shè)計與計算、調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算、調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算。5.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計：主要設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，可參閱雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計法進(jìn)行設(shè)計。6. 對系統(tǒng)進(jìn)行仿真校驗并上交設(shè)計說明書。 2. 直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計選題不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計：設(shè)計數(shù)據(jù)：直流電機(jī)額定功率PN=10KW；額定電壓UN=220

7、V, 額定電流IN=55A,極對數(shù)2P=4,轉(zhuǎn)速nN=1000r/min；電樞電感LD=7mH；電樞電阻Ra=0.5 ,勵磁電壓UL=220V, 勵磁電流IL=1.6A；要求系統(tǒng)調(diào)速范圍D=10,S 5%，電流脈動系數(shù)Si10%。設(shè)計要求:1、 調(diào)速方案選擇及確定2、 主電路計算和元件選擇3、 觸發(fā)電路設(shè)計選擇4、 控制回路設(shè)計元件選擇和指標(biāo)校驗5、 輔助電路設(shè)計及選擇6、 PCB板設(shè)計(選做)7、 調(diào)試方案制訂8、 對系統(tǒng)進(jìn)行仿真9、 上交設(shè)計說明書，原理圖3.直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計選題某晶閘管供電的雙閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計數(shù)據(jù)：直流電機(jī)額定功率PN=60KW；額定電壓UN=220V, 額定電流IN=

8、308A,轉(zhuǎn)速nN=1000r/min；電勢系數(shù)Ce=0.196V·min/r；主回路總電阻R=0.18 ,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)放大倍九Ks=35；電磁時間常數(shù)Tl=0.012s,機(jī)電時間常數(shù)Tm=0.12s, 電流反饋濾波時間常數(shù)Toi=0.0025s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)Ton=0.015s。各調(diào)節(jié)器限幅為8V， 勵磁電壓UL=110V, 勵磁電流IL=0.8A；要求系統(tǒng)調(diào)速范圍D=10,S 10%，電流超調(diào)量i%5%,轉(zhuǎn)速超調(diào)量n%12%.設(shè)計要求:1、 調(diào)速方案選擇及確定2、 電路計算和元件選擇3、 觸發(fā)電路設(shè)計選擇4、 控制回路設(shè)計元件選擇和指標(biāo)校驗5、 輔助電路設(shè)計及選擇6、 P

9、CB板設(shè)計(選做)7、 調(diào)試方案制訂8、 對系統(tǒng)進(jìn)行仿真9、 上交設(shè)計說明書，原理圖及PCB板圖4.直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計選題 直流電動機(jī)：型號Z3-51 額定功率PN=5.5kW，額定電壓UN=220v 額定電流IN=28.6A，額定轉(zhuǎn)速nN=1500r/min,，J=0.021kg·m2 勵磁方式：他勵，勵磁額定電流Iex=0.75A要求：(1)靜態(tài)指標(biāo)：調(diào)速范圍D=5，靜態(tài)指標(biāo)S<0.1%， (2)動態(tài)指標(biāo)：動態(tài)調(diào)整時間t2s，空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)n<=20%設(shè)計要求:1、 方案選擇及確定2、 電路計算和元件選擇3、 觸發(fā)電路設(shè)計選擇4、 控制回路設(shè)計元件選擇

10、和指標(biāo)校驗5、 輔助電路設(shè)計及選擇6、 PCB板設(shè)計(選做)7、 調(diào)試方案制訂8、 對系統(tǒng)進(jìn)行仿真9、上交設(shè)計說明書，原理圖（二）交流調(diào)速系統(tǒng)建模及仿真1.交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)建模及仿真：系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)：380V，50HZ，三相交流供電電源鼠籠式三相交流異步電動機(jī)，額定功率PN=2.2kW，額定電壓UN=380v， 額定電流IN=10A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,，J=0.255kg·m2，Rs=0.435，Rr=2，P=2。建立交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。做出仿真結(jié)果，上交說明書。2.串級調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)建模及仿真：系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)：380V，50HZ，三

11、相交流供電電源繞線式三相交流異步電動機(jī)，額定功率PN=2.2kW，額定電壓UN=380v， 額定電流IN=5A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,，J=0.045kg·m2，Rs=1.435，P=2。建立串級調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。做出仿真結(jié)果，上交說明書。3.交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真：系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)：380V，50HZ，三相交流供電電源鼠籠式三相交流異步電動機(jī)，額定功率PN=2.2kW，額定電壓UN=380v， 額定電流IN=10A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,，J=2kg·m2，Rs=0.435，Rr=3,P=2。建立交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿

12、真模型，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。做出仿真結(jié)果，上交說明書。4.矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真：系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)：380V，50HZ，三相交流供電電源鼠籠式三相交流異步電動機(jī)，額定功率PN=2.2kW，額定電壓UN=380v， 額定電流IN=10A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,，J=0.2kg·m2，Rs=0.087，Rr=0.228,P=2。建立磁鏈開環(huán)、轉(zhuǎn)速和電流閉環(huán)的異步電機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)仿真模型，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。做出仿真結(jié)果，上交說明書。5.直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的建模與仿真：系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)：380V，50HZ，三相交流供電電源鼠籠式三相交流異步電動機(jī)，額定功率PN=12

13、kW，額定電壓UN=380v， 額定電流IN=25A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,，J=0.02kg·m2，Rs=0.16891，Rr=0.13973,P=2。建立直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。做出仿真結(jié)果，上交說明書。6.轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真：系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)：380V，50HZ，三相交流供電電源鼠籠式三相交流異步電動機(jī)，額定功率PN=2.2kW，額定電壓UN=380v， 額定電流IN=10A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,，J=0.2kg·m2，Rs=0.087，Rr=0.228,P=2。建立調(diào)速系統(tǒng)仿真模型，并進(jìn)行

14、參數(shù)設(shè)置。做出仿真結(jié)果，上交說明書。四、課程設(shè)計基本要求通過課程設(shè)計，學(xué)生應(yīng)掌握控制系統(tǒng)工作原理、總體方案確定原則、主電路設(shè)計及元器件選型、控制回路設(shè)計及元器件選擇、輔助回路設(shè)計等。并能熟練應(yīng)用相應(yīng)軟件繪制原理圖，并能應(yīng)用控制系統(tǒng)仿真軟件對所設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行仿真實驗。1）本課程設(shè)計應(yīng)根據(jù)設(shè)計任務(wù)書以設(shè)計技術(shù)規(guī)程及規(guī)定進(jìn)行，完成內(nèi)容：1.根據(jù)設(shè)計課題的技術(shù)指標(biāo)和給定條件，能獨立而正確地進(jìn)行方案論證和設(shè)計計算，要求概念清楚、方案合理、方法正確、步驟完整。2.要求掌握直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容、方法、步驟和交流調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真。3.學(xué)會查閱有關(guān)參考資料和手冊，并能正確選擇有關(guān)元器件和參數(shù)。4.學(xué)會繪制有關(guān)

15、電氣系統(tǒng)原理圖和編制元器件明細(xì)表。5.學(xué)會編寫設(shè)計說明書。6.通過對所設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行仿真實驗，掌握系統(tǒng)仿真的方法。2）實施過程：1.學(xué)生分組、布置題目。按學(xué)號分組，然后下達(dá)課程設(shè)計任務(wù)書，原則上每小組一個題目。2.熟悉題目并選題，收集資料。設(shè)計開始，每個學(xué)生根據(jù)所選的題目，充分了解技術(shù)要求，明確設(shè)計任務(wù)，收集資料，包括參考書、手冊和圖表等，為設(shè)計做好準(zhǔn)備3.直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計及仿真。正確選定系統(tǒng)方案，并進(jìn)行主電路和保護(hù)電路設(shè)計、計算和元器件選型，認(rèn)真畫出系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖。4. 直流調(diào)速系統(tǒng)控制電路的方案選定、設(shè)計、計算和元器件選型，完成操作電路原理設(shè)計和元件選型，最后進(jìn)行仿真實驗并校驗是否達(dá)到要

16、求。5.交流調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真，先簡要講述基本原理，然后進(jìn)行建模仿真，給出仿真結(jié)果。6.校核整個系統(tǒng)設(shè)計，編制元件明細(xì)表。7.繪制正規(guī)系統(tǒng)原理圖，整理編制課程設(shè)計任務(wù)書。五、設(shè)計進(jìn)度安排1、進(jìn)度表序號設(shè)計內(nèi)容所用時間1布置任務(wù)，查閱資料及調(diào)研。12直流系統(tǒng)部分方案的選擇論證13直流部分主電路設(shè)計14直流部分控制電路設(shè)計15直流部分仿真實驗及校驗及繪制電路圖16針對交流部分任務(wù)查資料并進(jìn)行原理分析17交流部分建模18交流系統(tǒng)仿真調(diào)試19交流系統(tǒng)仿真調(diào)試答辯110答辯、撰寫設(shè)計報告書111合 計10天2、時間安排時間2014年12月22日2015年1月2日(共10天)11.2211.2311.2

17、411.2511.2611.2911.3011.311.31.4上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午安排查資料自行設(shè)計指導(dǎo)自行設(shè)計指導(dǎo)自行設(shè)計指導(dǎo)自行設(shè)計自行設(shè)計指導(dǎo)指導(dǎo)自行設(shè)計指導(dǎo)自行設(shè)計自行設(shè)計指導(dǎo)自行設(shè)計撰寫報告撰寫報告答辯地點設(shè)計指導(dǎo)地點：電力電子實驗室（6教312）查閱資料、自行設(shè)計地點：電力拖動實驗室（6教312）、圖書館、上網(wǎng)地點或其它答辯安排在第18周，如沒有全部完成資料整理，則答辯時間另行安排。3、執(zhí)行要求電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)大家也可以不用我給的，可以自己選則，設(shè)計題目和任務(wù)大家也可自己擬定。直流調(diào)速的選題范圍：帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)

18、速系統(tǒng)設(shè)計和轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計。交流調(diào)速系統(tǒng)的選題范圍：調(diào)壓調(diào)速（單閉環(huán)或雙閉環(huán)）、串級調(diào)速（單閉環(huán)或雙閉環(huán)）、變頻調(diào)速（轉(zhuǎn)速閉環(huán)）設(shè)計說明書的格式可按照教務(wù)處提供的畢業(yè)設(shè)計說明書的格式來寫。課程設(shè)計三人一組，直流調(diào)速設(shè)計的十三題（參數(shù)不一樣）、交流調(diào)速仿真六題任選一題。要求獨立完成，并在答辯過程中檢測。為了避免雷同，在設(shè)計中所采用的方案不能一樣。六、設(shè)計報告本課程設(shè)計的任務(wù)包括兩部分內(nèi)容：直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計并校驗和交流調(diào)速建模與仿真。(一)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計部分提交:1題目及技術(shù)要求2系統(tǒng)方案和總體結(jié)構(gòu)。3系統(tǒng)工作原理介紹。4具體設(shè)計說明：包括主電路和控制電路。5元件明細(xì)表。6系統(tǒng)原理圖：繪制原理圖紙一張。7.指標(biāo)校驗與仿真實現(xiàn)。8.仿真模型和仿真結(jié)果.9.畫PCB板圖(選做)。(二)交流部分提交對給定的調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行原理分析、建模與仿真,并提交仿真結(jié)果。七、考核方式及成績評定評定項目基本內(nèi)涵分值設(shè)計過程考勤10分自行設(shè)計、態(tài)度認(rèn)真、按進(jìn)度完成任務(wù)等10分設(shè)計報告完成設(shè)計任務(wù)30分報告規(guī)范性、參考文獻(xiàn)充分等情況10分設(shè)計報告創(chuàng)新性、雷同率等情況10分答 辯回答問題情況30分總分100分010