控制系统课程设计任务书Word下载.docx

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GDa2（Nm2）

Ｐ极对数

１

Z2-92

67

230

291

1450

1

２

Z2-91

48

209

３

Z2-82

35

152

４

Z2-81

26

113

５

Z2-72

19

６

Z2-71

14

61

７

Z2-62

11

８

Z2-61

37

９

Z2-52

6

10

Z2-51

（2）技术数据

１．电枢回路总电阻取Ｒ＝２Ｒa；

总飞轮力矩：

。

２．其他参数可参阅教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的有关数据。

３．要求：

调速范围Ｄ＝10，静差率Ｓ

５％：

稳态无静差，电流超调量

；

启动到额定转速时的转速退饱和超调量

４．要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。

５．要求触发脉冲有故障封锁能力。

６．要求给拖动系统设置给定积分器。

（3）设计的内容

1.调速的方案选择

（1）直流电动机的选择（根据上表按小组顺序选择电动机型号）

（2）电动机供电方案的选择（要求通过方案比较后，采用晶闸管三相全控整流器供电方案）；

（3）系统的结构选择（要求通过方案比较后，采用转速电流双闭环系统结构）；

（4）确定直流调速系统的总体结构框图。

2.主电路的计算（可参考“电力电子技术”中有关主电路技术的章节）

（1）整流变压器计算，二次侧电压计算；

一、二次侧电流的计算；

容量的计算。

（2）晶闸管元件的选择。

晶闸管的额定电压、电流计算。

（3）晶闸管保护环节的计算。

a）交流侧过电压的保护；

b）阻容保护、压敏电阻保护计算；

c）直流侧过电压保护；

d）晶闸管及整流二极管两端的过电压保护；

e）过电流保护。

f）交流侧快速熔断器的选择,与元件全连的快速熔断器的选择,直流侧快速熔断器的选择。

（4）平波电抗器计算。

３.触发电路的选择与校验

触发电路种类多，可直接选用，电路中元器件参数可参照有关电路进行选用。

4.控制电路设计计算：

主要包括：

给定电源和给定环节的设计计算、转速检测环节的设计与计算、调速系统的稳态参数计算、调速系统的稳态参数计算。

5.双闭环直流调速系统的动态设计：

主要设计转速调节器和电流调节器，可参阅双闭环调速系统调节器的工程设计法进行设计。

6.对系统进行仿真校验并上交设设说明书。

（二）直流调速系统的设计选题2

不可逆直流调速系统设计：

设计数据：

直流电机额定功率PN=10KW；

额定电压UN=220V,额定电流IN=55A,极对数2P=4,转速nN=1000r/min；

电枢电感LD=7mH；

电枢电阻Ra=Ω,励磁电压UL=220V,励磁电流IL=1.6A；

要求系统调速范围D=10,S≤5%，电流脉动系数Si≤10%。

设计要求:

1、调速方案选择及确定

2、主电路计算和元件选择

3、触发电路设计选择

4、控制回路设计元件选择和指标校验

5、辅助电路设计及选择

6、PCB板设计（选做）

7、调试方案制订

8、对系统进行仿真

9、上交设计说明书，原理图

（三）直流调速系统的设计选题3

某晶闸管供电的双闭环系统设计设计数据：

直流电机额定功率PN=60KW；

额定电压UN=220V,额定电流IN=308A,转速nN=1000r/min；

电势系数Ce=·

min/r；

主回路总电阻R=Ω,触发整流环节放大倍九Ks=35；

电磁时间常数Tl=,机电时间常数Tm=,电流反馈滤波时间常数Toi=,转速反馈滤波时间常数Ton=。

各调节器限幅为8V，励磁电压UL=110V,励磁电流IL=0.8A；

要求系统调速范围D=10,S≤10%，电流超调量σi%≤5%,转速超调量σn%≤12%.

2、电路计算和元件选择

9、上交设计说明书，原理图及PCB板图

（四）直流调速系统的设计选题4

直流电动机：

型号Z3-51

额定功率PN=，额定电压UN=220v

额定电流IN=28.6A，额定转速nN=1500r/min,，J=0.021kg·

m2

励磁方式：

他励，励磁额定电流Iex=0.75A

要求：

（1）静态指标：

调速范围D=5，静态指标S<

%，

（2）动态指标：

动态调整时间Δt≤2s，空载起动到额定转速时的转速超调бn<

=20%设计要求:

1、方案选择及确定

9、上交设计说明书，原理图

2．交流调速系统建模及仿真（交流调速系统选一题）

1、交流调压调速系统建模及仿真。

系统设计数据技术数据：

380V，50HZ，三相交流供电电源

鼠笼式三相交流异步电动机，额定功率PN=，额定电压UN=380v，额定电流IN=10A，额定转速nN=1460r/min,，J=·

m2，Rs=Ω，Rr=2Ω，P=2。

建立交流调压调速系统的仿真模型，并进行参数设置。

做出仿真结果，上交说明书。

2、串级调速系统系统建模及仿真：

绕线式三相交流异步电动机，额定功率PN=，额定电压UN=380v，额定电流IN=5A，额定转速nN=1460r/min,，J=·

m2，Rs=Ω，P=2。

建立串级调速系统的仿真模型，并进行参数设置。

3、交-交变频调速系统的建模与仿真：

鼠笼式三相交流异步电动机，额定功率PN=，额定电压UN=380v，额定电流IN=10A，额定转速nN=1460r/min,，J=2kg·

m2，Rs=Ω，Rr=3Ω,P=2。

建立交-交变频调速系统的仿真模型，并进行参数设置。

4、矢量控制变频调速系统的建模与仿真：

m2，Rs=Ω，Rr=Ω,P=2。

建立磁链开环、转速和电流闭环的异步电机矢量控制调速系统仿真模型，并进行参数设置。

5、直接转矩控制系统的建模与仿真：

鼠笼式三相交流异步电动机，额定功率PN=12kW，额定电压UN=380v，额定电流IN=25A，额定转速nN=1460r/min,，J=·

建立直接转矩控制系统的仿真模型，并进行参数设置。

6、转速开环恒压频比控制交流电机调速系统建模与仿真

建立调速系统仿真模型，并进行参数设置。

四、课程设计基本要求

通过课程设计，学生应掌握控制系统工作原理、总体方案确定原则、主电路设计及元器件选型、控制回路设计及元器件选择、辅助回路设计等。

并能熟练应用相应软件绘制原理图，并能应用控制系统仿真软件对所设计系统进行仿真实验。

1）本课程设计应根据设计任务书以设计技术规程及规定进行，完成内容：

1.根据设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。

2.要求掌握直流调速系统的设计内容、方法、步骤和交流调速系统建模与仿真。

3.学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数。

4.学会绘制有关电气系统原理图和编制元器件明细表。

5.学会编写设计说明书。

6.通过对所设计的系统进行仿真实验，掌握系统仿真的方法。

2）实施过程：

1.学生分组、布置题目。

按学号分组，然下达课程设计任务书，原则上每小组一个题目。

2.熟悉题目并选题，收集资料。

设计开始，每个学生根据所选的题目，充分了解技术要求，明确设计任务，收集资料，包括参考书、手册和图表等，为设计做好准备

3.直流调速系统设计及仿真。

正确选定系统方案，并进行主电路和保护电路设计、计算和元器件选型，认真画出系统总体结构框图。

4.直流调速系统控制电路的方案选定、设计、计算和元器件选型，完成操作电路原理设计和元件选型，最后进行仿真实验并校验是否达到要求。

5.交流调速系统的建模与仿真，先简要讲述基本原理，然后进行建模仿真，给出仿真结果。

6.校核整个系统设计，编制元件明细表。

7.绘制正规系统原理图，整理编制课程设计任务书。

五、设计进度安排

1、进度表

序号

设计内容

所用时间

布置任务，查阅资料及调研。

1天

2

直流系统部分方案的选择论证

3

直流部分主电路设计

4

直流部分控制电路设计

5

直流部分仿真实验及校验及绘制电路图

针对交流部分任务查资料并进行原理分析

7

交流部分建模

8

交流系统仿真调试

9

交流系统仿真调试答辩

答辩、撰写设计报告书

合计

10天

2、时间安排

时间

2014年10月27日～2013年11月7日（共2周）

星期一

星期二

星期三

星期四

星期五

上午

12节

下午

安排

查资料

指导

自行

设计

自行设计

编写报告

答辩

地点

设计指导地点：

K2一电力电子实验室，机房（自备计算机地点）

查阅资料、自行设计地点：

K2一电力电子实验室、图书馆、上网地点或其它

若在周五没有全部完成资料整理，则答辩时间可另行安排。

3、执行要求

（1）直流调速设计的十三题中选做一题，在交流调速仿真四题中选一题。

（2）要求独立完成，并在答辩过程中检测。

（3）为了避免雷同，在设计中所采用的方案不能一样。

六、设计报告

本课程设计的任务包括两部分内容：

直流调速系统的设计并校验和交流调速建模与仿真。

（一）直流调速系统设计部分提交:

1．题目及技术要求

2．系统方案和总体结构。

3．系统工作原理介绍。

4．具体设计说明：

包括主电路和控制电路。

5．元件明细表。

6．系统原理图：

绘制原理图纸一张。

7.指标校验与仿真实现。

8.仿真模型和仿真结果.

9.画PCB板图（选做）。

（二）交流部分提交

对给定的调系统进行原理分析、建模与仿真,并提交仿真结果。

七、考核方式及成绩评定

评定项目

基本内涵

分值

设计过程

考勤

10分

自行设计、态度认真、按进度完成任务等

设计报告

完成设计任务

30分

报告规范性、参考文献充分等情况

设计报告创新性、雷同率等情况

答辩

回答问题情况

总分

100分

0～100分：

优；

80～89分：

良；

70～79分：

中；

60～69分，及格；

60分以下：

不及格

六、参考资料

1、陈伯时.电力拖动自动控制系统，第３版.北京：

机械工业出版社，2004

2、石玉等.电力电子技术题例与电路设计指.北京：

机械工业出版社，1998

3、王兆安.电力电子技术.第4版．北京：

机械工业出版社，200０

4、王离九等.电力拖动自动控制系统.武汉：

华中科技大学出版社，1991

5、胡寿松.自动控制原理：

第4版.北京：

国防工业出版社

6、洪乃刚等。

　电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真。

机械工业出版社，2007。

7、李华德主编。

交流调速控制系统。

电子工业出版社，2003

8、胡崇岳等。

现代交流调速系统。

机械工业出版社，2001

控制系统课程设计成绩评定表

姓名

学号

专业班级

课程设计题目：

课程设计答辩记录：

成绩评定及依据：

1.课程设计考勤情况（20%）：

2.课程设计答辩情况（30%）：

3.完成设计任务报告规范性（50%，其中直流系统部分占60%，交流部分占40%）：

最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）：

指导教师签字：