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课程组A-----运动控制方向简介运动控制(motioncontrol)是以电机为对象，以电力电子变换器为弱电控制强电的媒质，以自动控制理论为分析和设计基础，以电子线路或计算机为控制系统实现的手段，实施物体位置、速度等物理量的控制。它是实现自动化的基石，学科交叉是运动控制技术的主要特点，从事该方向研究与应用的人员必须具备扎实的电路理论、自动控制理论、电机拖动基础、数字与模拟电子技术、电力电子技术、微机控制、计算机仿真、计算机网络等相关知识。运动控制技术在改善人类生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗等方面起着巨大作用，已广泛应用于数控机床、工业机器人、冶金、化工设备、雷达、军用装置、家电等领域。在机电一体化技术迅速发展、全球倡导节能环保和低碳经济的今天，运动控制技术作为其关键支撑技术，无疑将会得到前所未有的发展与应用。运动控制既是实用性很强的一门技术，同时也是一个重要的研究领域。因此，攻读该方向的本科学生毕业后既可在化工、电力、医药、轻工、通信、电子产品生产等行业，从事与自动化专业相关的开发设计、制造、管理、服务等方面的工作；也可选择在运动控制及相关领域进行深造。华中科技大学控制科学与工程系自动化研究所的主要研究方向就是运动控制，在该领域的研究水平处于国内前列。建议有志报考攻读该所研究生的学生修读运动控制方向的课程。课程组A由《电力拖动与电气控制》、《功率电子技术》、《运动控制系统》、《DSP原理及应用》四门课程和两门综合性实验课程组成。下面是课程组A的详细课程大纲。电力拖动与电气控制课程教学大纲一、课程名称：电力拖动与电气控制ElectricalMachinesDrivesandElectricalControl二、课程编码:0801511三、学时与学分：60+4/4四、先修课程：物理学、电路五、课程教学目标１、让学生了解交直流电动机在现代电气运动控制系统基本构成中的重要角色与作用。２、让学生掌握交直流电动机的运行原理和模型建立方法，以及通过平衡方程与等值电路分析电动机运行机械特性、机电能量转换关系的方法。３、让学生掌握运动控制系统中对交直流电动机的起动、调速和制动实施正确控制的基本原理与方法。六、适用学科专业自动化专业七、基本教学内容与学时安排第一章直流电动机原理（10学时）1.1直流电动机的基本工作原理与结构特征1.2电磁转矩与电枢电势1.3电势平衡方程1.4转速特性与机械特性第二章直流电力拖动原理（10学时）2.1直流电力拖动系统的运动方程式2.2起动2.3转速调节2.4制动2.5直流电力拖动系统的动态过程第三章变压器原理（6学时）3.1变压器的基本工作原理3.2变压器运行分析与等值电路3.3三相变压器3.4电力拖动中的特殊变压器第四章异步电动机原理（14学时）4.1异步电动机基本工作原理4.2定子绕组、磁通势与定子磁场4.3三相异步电动机运行分析4.4利用等值电路分析异步电动机的运行特征第五章三相异步电动机的起动（6学时）5.1异步电动机直接起动的问题与对策5.2绕线转子异步电动机的起动5.3笼型异步电动机的起动第六章三相异步电动机的调速（4学时）6.1改变转差率调速6.2变频调速第七章三相异步电动机的制动（6学时）7.1回馈制动7.2反接制动7.3能耗制动第八章微型电机与特殊电机（4学时）8.1微型电动机8.2其他特殊电机实验内容及学时安排实验1直流电动机运行实验（2学时）固有机械特性，人为机械特性（调压，串电阻，弱磁）实验2异步电动机（绕线式）运行实验(2学时)固有机械特性，转子串电阻人为机械特性，电动机等值电路参数测定。八、教材及参考书李浚源、秦忆、周永鹏，电力拖动基础，华中科技大学出版社，2000年九、考核方式考试＋作业＋实验功率电子技术课程教学大纲一、课程名称：功率电子技术PowerElectronics二、课程编码：0808453三、学时与学分：40+8/3四、先修课程：电路理论，模拟电路，数字电路，复变函数，控制理论，电力拖动基础五、课程教学目标：功率电子技术是工科引导性专业目录中电气工程与自动化专业的专业基础课，几乎所有与电力、电子有关的高科技领域都涉及到该技术，它应是专业人员从事相关工作所必须具有的基础知识。该课程的教学目标是：1、掌握几种常用电力半导体开关器件的工作原理、特点、特性、电气参数及应用。2、掌握几种基本电力电子变换电路的工作原理、波形分析、设计计算、控制方法。3、掌握该领域最基本的实验技能及测试方法。4掌握PWM控制技术和软开关技术。5、了解电力电子变换和控制技术在国民经济中的重要地位，以及发展方向和应用前景。6、培养学生利用经济技术指标来思考和解决工程问题。六、适用学科专业：自动化专业、电气工程及其自动化专业、机电一体化专业，及其它相关专业七、基本教学内容与学时安排：●第一章绪论（2学时）1.1电力电子技术的概念1.2电力电子技术的发展史1.3电力电子技术的应用1.4电力电子变换电路的基本类型●第二章电力电子器件（6学时）2.1电力二极管的工作原理、特性和主要参数2.2晶闸管SCR的工作原理、特性和主要参数2.3门极可关断晶闸管GTO的工作原理、特性和主要参数2.4电力晶体管GTR工作原理、特性和主要参数2.5电力场效应晶体管P-MOSFET工作原理、特性和主要参数2.6绝缘门极双极型晶体管IGBT工作原理、特性和主要参数●第三章电力电子器件的辅助电路（4学时）3.1电力电子器件的驱动3.2电力电子器件的保护3.3电力电子器件的串联和并联●第四章整流电路（12学时）4.1单相半波可控整流电路4.2单相全波可控整流电路4.3单相桥式可控整流电路4.4单相桥式半控整流电路4.5三相半波可控整流电路4.6三相桥式可控整流电路4.7变压器漏感对整流电路的影响4.8电容滤波对整流电路的影响4.9整流电路的谐波和功率因数4.10整流电路的有源逆变工作状态4.11整流电路的同步触发控制及定相问题●第五章直流斩波电路（4学时）5.1基本斩波电路（降压、升压、升降压、CUK）5.2桥式可逆斩波电路●第六章逆变电路（4学时）6.1电压型逆变电路6.2电流型逆变电路●第七章PWM控制技术（6学时）7.1PWM控制原理7.2PWM控制方法7.3PWM跟踪控制技术7.4PWM整流电路●第八章软开关技术（4学时）8.1软开关的基本概念8.2软开关电路的分类8.3典型的软开关电路●第九章组合变换电路（6学时）9.1间接交流变流电路9.2间接直流变流电路八、教材及参考书：王兆安、黄俊主编，电力电子技术（第4版），西安交通大学，机械工业出版社，2003年九、考核方式：书面考试+课堂小测验+作业+实验《运动控制系统》课程教学大纲一、课程名称：运动控制系统MotionControlSystem二、课程编码：0804293三、学时与学分：48+8/3四、先修课程：电路理论，模拟电路，数字电路，复变函数，控制理论，电力拖动与电气控制，功率电子技术五、课程教学目标：1.以电机为对象，以电力电子功率变换器为弱电控制强电的媒质，以自动控制理论为分析和设计基础，以电子线路或计算机为控制手段，掌握运动控制系统的控制规律及设计方法；2.通过相应的实验课程巩固理论知识，验证设计方法，提高学生的综合能力。以控制规律为主线，根据实际学时，按照循序渐进的原则组织教学内容。六、适用学科专业：自动化专业、电气工程及其自动化专业及其它相关专业七、基本教学内容与学时安排：●第一章闭环控制的直流调速系统（8学时）1.1直流调速系统用的可控直流电源(1学时)1.2V-M系统的主要问题(1学时)1.3PWM脉宽调速系统(1学时)1.4反馈控制闭环调速系统的稳态分析和设计(2学时)1.5反馈控制闭环调速系统的动态分析和设计(2学时)1.6无静差调速系统和积分、比例积分控制规律（1学时）●第二章转速、电流双闭环控制的直流调速系统（10学时）2.1转速、电流双闭环调速系统及其静态特性和动态性能(3学时)2.2调节器的工程设计方法(4学时)2.3按工程设计方法设计双闭环调速系统的转速调节器和电流调节器(3学时)●第三章调速系统的数字控制（4学时）3.1微型计算机数字控制的主要特点(1学时)3.2微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件(1学时)3.3数字测速(1学时)3.4数字PI调节器(1学时)●第四章位置随动系统（4学时）4.1位置随动系统的组成与特征（1学时）4.2位置传感器(1学时)4.3位置随动系统的动态校正与控制(2学时)●第五章异步电动机变压变频调速系统（22学时）5.1交流调速的基本类型(1学时)5.2变频调速的基本控制方式(1学时)5.3转速开环、恒压频比控制的变频调速系统(2学时)5.4转速闭环、转差频率控制的变频调速系统(2学时)5.5异步电动机的多变量数学模型和坐标变换(6学时)5.6矢量控制的变频调速系统(4学时)5.7空间电压矢量与直接转矩控制系统(4学时)5.8全数字矢量控制异步电动机调速系统实例（2学时)八、教材及参考书：1.电力拖动自动控制系统---运动控制系统（第3版），上海大学陈伯时主编，机械工业出版社，2003年九、考核方式：书面考试+平时小测验+作业DSP原理与应用课程教学大纲一、课程名称：DSP原理与应用PrincipleandApplicationofDSP二、课程编码：0804681三、学时与学分：24+8/2四、先修课程：微机原理或单片微机原理五、课程教学目标1.帮助学生熟悉数字信号处理器（DSP）的特征、工作原理、指令系统以及内部接口电路；2.培养学生在自动化、检测技术、信号处理以及电力传动等领域应用DSP的能力，培养学生设计和开发DSP系统的能力。六、适用学科专业自动化、测控技术及仪器、电气工程、电子科学及相关专业七、基本教学内容与学时安排●第一章DSP概述（2学时）1.1DSP芯片的特征1.2DSP芯片发展过程1.3TI公司DSP芯片的简介●第二章TMS320X240结构（4学时）2.1结构概述2.2TMS320X240CPU控制器2.3存储器管理2.4系统控制2.5I/O接口模块概述●第三章TMS320X240DSP系统资源（3学时）3.1系统功能3.2系统中断3.3PLL时钟3.4看门狗和实时中断●第四章TMS320X240的指令系统（6学时）4.1寻址方式4.2TMS320X240指令介绍●第五章集成开发环境简介（2学时）5.1常用伪指令5.2集成开发环境介绍5.3头文件及命令文件●第六章事件管理器模块（5学时）6.1事件管理器模块概述6.2通用定时器6.3比较单元6.4脉宽调制电路6.5捕捉单元6.6正交编码器脉冲电路6.7事件管理器中断●第七章模数转换器模块（1学时）7.1双10位模数转换器概述7.2模数转换器工作原理7.3模数转换器寄存器●第八章数字I/O端口模块（1学时）8.1数字I/O端口概述8.2数字I/O端口引脚功能8.3数字I/O端口控制寄存器●第九章实验（8学时）9.1通用定时器及中断9.2PWM的产生9.3数字I/O的操作八、教材及参考书何苏勤王忠勇TMS320C2000系列DSP原理及应用实例北京：电子工业出版社2003九、考核方式书面考试+作业+实践表现课程组B-----过程控制方向的研究内容：工业过程可以分为连续过程工业、离散过程工业和间隙过程工业。其中，连续过程工业所占的比重最大，涉及石油、化工、冶金、电力、轻工、纺织、医药、建材、食品等工业部门，连续过程工业的发展对于我国国民经济意义重大。过程控制主要是指连续过程工业的过程控制。生产过程是指物料经过若干加工步骤而成为产品的过程。该过程中通常会发生物理化学反应、生化反应、物质能量的转换与传递等等，或者说生产过程表现为物流变化的过程。伴随物流变化的信息包括体现物流性质(物理特性和化学成分)的信息和操作条件(温度、压力、流量、液位或物位等)的信息。生产过程的总目标，应该是在可能获得的原料和能源条件下，以最经济的途径将原物料加工成预期的合格产品。为了达到目标，必须对生产过程进行监