2011级运动控制系统课程设计

重庆大学本科学生课程设计（论文）运动控制系统课程设计报告带电流截止负反馈环节的直流调速系统设计指导教师：唐春森学生：学号：专业：班级：设计日期：2014.9.15—2014.9.19重庆大学自动化学院2014年9月课程设计指导教师评定成绩表项目分值优秀(100x≥90)良好(90x≥80)中等(80x≥70)及格(70x≥60)不及格(x60)评分参考标准参考标准参考标准参考标准参考标准学习态度15学习态度认真，科学作风严谨，严格保证设计时间并按任务书中规定的进度开展各项工作学习态度比较认真，科学作风良好，能按期圆满完成任务书规定的任务学习态度尚好，遵守组织纪律，基本保证设计时间，按期完成各项工作学习态度尚可，能遵守组织纪律，能按期完成任务学习马虎，纪律涣散，工作作风不严谨,不能保证设计时间和进度技术水平与实际能力25设计合理、理论分析与计算正确，实验数据准确，有很强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献查阅能力强、引用合理、调查调研非常合理、可信设计合理、理论分析与计算正确，实验数据比较准确，有较强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献引用、调查调研比较合理、可信设计合理，理论分析与计算基本正确，实验数据比较准确，有一定的实际动手能力，主要文献引用、调查调研比较可信设计基本合理，理论分析与计算无大错，实验数据无大错设计不合理，理论分析与计算有原则错误，实验数据不可靠，实际动手能力差，文献引用、调查调研有较大的问题创新10有重大改进或独特见解，有一定实用价值有较大改进或新颖的见解，实用性尚可有一定改进或新的见解有一定见解观念陈旧论文(计算书、图纸)撰写质量50结构严谨，逻辑性强，层次清晰，语言准确，文字流畅，完全符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸非常工整、清晰结构合理，符合逻辑，文章层次分明，语言准确，文字流畅，符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸工整、清晰结构合理，层次较为分明，文理通顺，基本达到规范化要求，书写比较工整；图纸比较工整、清晰结构基本合理，逻辑基本清楚，文字尚通顺，勉强达到规范化要求；图纸比较工整内容空泛，结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到规范化要求；图纸不工整或不清晰指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日自动化学院2011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，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。在电力、工业、交通、航空航天等很多领域具有广泛的应用。运动控制技术不但本身是一项高新技术，而且还是其它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。通过运动控制系统的课程设计达到以下几个目的：1、培养学生文献检索的能力，特别是利用互联网检索文献资料的能力。2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。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、提高学生课程设计报告撰写水平。二、课程设计的基本要求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相关知识和创造性的思维方式以及创造能力。课程设计从确定方案到系统设计要求有理有据，仿真过程要求图文并茂，论证充分。2、在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力。要求学生在教师的指导下，独力完成课程设计的所有内容，严禁抄袭。3、课题设计报告要求严格按照课程设计排版要求规范格式，且文字通顺，逻辑性强。4、课题设计报告内容部分字数要求为6000字左右。（A4纸打印8页左右）三、参考资料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,20092、洪乃刚.电力电子、电机控制系统的建模和仿真.北京:机械工业出版社,20103、林飞,杜欣.电力电子应用技术的MATLAB仿真.北京:中国电力出版社,20084、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，2011四、课程设计的工作计划课程设计时间总共5天。1、参考相关资料，消化设计内容（1天）；2、按要求完成设计任务（2.5天）；3、按课程设计的规范要求撰写设计报告（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解决转速反馈闭环调速系统起动和堵转时电流过大的问题，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，电流自动随着负载的增减而变化。本课程设计内容要求学生设计一个带电流截止负反馈环节的直流调速系统，并基于Matlab/Simulink建立其仿真模型，分析电流截止负反馈功能对系统动、静态特性的影响。主要设计内容：（1）查询文献资料或者结合某具体应用背景，自选直流电动机及电枢电路的参数，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）确定直流电源方案及电流负反馈方案，绘制系统结构框图，并进行相关参数计算；（3）控制器选型及控制参数设计；（4）建立系统仿真模型，验证设计结果并进行仿真分析。主要分析内容：（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结果相比较，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情况下，电流截止负反馈功能对电枢电流的抑制效果。（2）采用比例积分控制器，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；分析系统起动过程及过载情况下，电流截止负反馈功能对电枢电流的抑制效果，并与比例控制器下的结果进行对比。运动控制系统课程设计（论文）目录I目录引言...............................................................................................................11分析与设计................................................................................................21.1电流截止负反馈的分析与设计.......................................................................21.1.1问题的提出：.......................................................................................21.1.2解决方法...............................................................................................31.1.3系统稳态结构：...................................................................................41.1.4静特性的特点：..................................................................................41.2电源设计——使用晶闸管可控整流装置.......................................................61.3控制电路设计................................................................................................72参数计算.................................................................................................92.1设计参数...........................................................................................................92.2闭环直流调速系统稳态参数的计算...............................................................93仿真.....................................................................................................123.1比例控制..................................................................................................123.1.1单闭环直流系统的结构图..............................................................123.1.2分析....................................................................................................123.2比例积分控制................................................................................................143.3电流截止负反馈..........................................................................................154总结.........................................................................................................16参考资料.....................................................................................................16运动控制系统课程设计（论文）引言1引言为了提高直流调速系统的动态、静态性能，通常采用闭环控制系统（主要包括单闭环、双闭环）。而在对调速指标要求不高的场合，采用单闭环即可。闭环系统较之开环系统能自动侦测把输出信号的一部分拉回到输入端，与输入信号相比较，其差值作为实际的输入信号；能自动调节输入量，能提高系统稳定性。在对调速系统性能有较高要求的领域常利用直流电动机，但直流电动机开环系统稳定性不能够满足要求，可利用转速单闭环提高稳态精度，而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的，为了消除系统静差，可采用积分调节器代替比例调节器。而为了解决转速反馈闭环调速系统起动和堵转时电流过大的问题，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，电流自动随着负载的增减而变化。运动控制系统课程设计（论文）分析与设计21分析与设计1.1电流截止负反馈的分析与设计1.1.1问题的提出：（1）起动的冲击电流---直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电机换向不利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是不能允许的。（2）闭环调速系统突加给定起动的冲击电流---采用转速负反馈的闭环调速系统突然加上给定电压时，由于惯性，转速不可能立即建立起来，