运动控制系统课程设计.docx

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运动控制系统课程设计

设计题目1：

电流、转速双闭环调节器设计

设计内容：

1.转速调节器ASR及电流调节器ACR的设计

2.转速反馈和电流反馈电路设计

3.集成触发电路设计

4.主电路及其保护电路设计

设计要求：

1.转速调节器ASR（

）；2.电流调节器ACR（

）

设计题目2：

单闭环交流电机调压调速系统

设计内容：

1.实现交流电动机调压调速系统

2.实现交流电动机开环调速

3.实现交流电动机的闭环调速

设计要求：

1.交流电动机开环调速（n≤1500rpm）

2.交流电动机闭环调速（n≤1000rpm）

3.用MATLAB软件进行仿真

设计题目3：

基于矢量控制的PMSM高性能伺服调速系统

设计内容：

空间电压矢量的宽调制技术使得交流电机能够获得和直流电机相媲美的性能。

而PMSM矢量控制系统采用C语言Q格式编程技术使系统达到较高的性能指标，位置环30000个脉冲给定值（电机转3圈），调节时间为0.15s。

设计要求：

1.了解空间矢量脉宽调制原理。

2.了解永磁同步电机（PMSM）。

3.掌握基于矢量控制的PMSM高性能伺服调速系统的设计方法。

设计题目4：

绕线式异步电动机串级调速系统设计

设计内容：

本设计主要内容是绕线式异步电动机的串级调速系统主电路和触发电路的设计。

其中主电路的设计包括可控整流电路、不可控整流电路和逆变变压器；触发电路主要包括KC系列的移相触发电路和ULN2003。

考虑到系统运行时可能出现的问题，相应的设计了系统的保护电路。

设计要求：

1.设计串级调速主电路；

2.选择和设计串级调速触发电路；

3.针对过电压、过电流产生的原因采取恰当的保护措施，设计合适保护电路。

设计题目5：

无刷直流电机的数学建模与仿真

设计内容：

掌握无刷直流电机的工作原理，掌握无刷直流电机的数学建模方法

设计要求：

1.完成MATLAB中simulink环境下无刷直流电机的双闭环控制系统的仿真

设计题目6：

转速、直流双闭环调速系统

设计内容：

主电路采用三相可控晶闸管整流电路，整流装置采用三相桥式电路，用PI调节器控制，通过改变直流电动机的电枢电压进行调速，学会使用MATLAB软件的使用。

设计要求：

1.稳态指标：

无静差

2.动态指标：

电流超调量<=5％；空载启动到额定转速时转速超调量<=10％

设计题目7：

转速、电流双闭环调速系统设计

设计内容：

详细讨论直流电机调速系统的工程设计方法。

基于直流电机基本方程，建立直流电机转速、电流双闭环调速系统数学模型，给出系统动态结构图并进行了仿真研究，仿真结果验证了控制方案的合理性。

设计要求：

1.稳态指标：

稳态无误差 

2.动态指标：

电流超调量不大于5％;空载起动到额定转速时的转速超调量δ不大于10％

设计题目8：

2.2KW鼠笼电机变频调速系统设计

设计内容：

采用2.2KW鼠笼电机和韩国SOHO5.5KW变频器及外围器件组成变频调速实验系统，针对不同的负载特性，采用相应的控制方式和参数设置以达到预期的调试目标。

设计要求：

1.能够稳定的运行，具备完善的系统保护，对过电压过电流等有预防措施。

2.选择4极电机，其基频工作点设置在50Hz，频率0-50Hz（转速0-1480r/min）范围内电机作恒转矩运行，频率50-100Hz（转速1480-2800r/min）范围内电机作恒功率运行，整个调速范围为（0-2800r/min），基本满足一般驱动设备的要求。

设计题目9：

异步电动机开环直接转矩控制的研究

设计内容：

针对无速度传感器控制和速度辨识进行深入研究。

建立异步电机在αβ坐标系中的数学模型，分析直接转矩控制中的电压空间矢量，磁链控制。

设计要求：

1.画出异步电机Γ模型等效电路图，利用电机铭牌参数计算出速度辨识所需的参数。

2..用MATLAB进行仿真验证

设计题目10：

异步电动机转差频率间接矢量控制matlab仿真

设计内容：

电机额定有功

W，额定电压

=220V，额定频率

=50HZ,定子电阻

=0.435

，定子漏感

=0.002H,转子电阻

=0.816

，转子漏感

=0.002H，电机定转子互感

=0.069H，电机转动惯量

=

摩擦系数

电机极对数

。

设计要求：

1.能用转差频率的控制方法实现异步电动机的交流调速。

1..对异步电动机的转差频率间接矢量控制系统仿真。

设计题目11：

单闭环转速负反馈调速系统

设计内容：

解决反馈控制单闭环调速系统启动和堵转时电流过大的问题，在系统中引入自动限制电枢电流环节。

要求负反馈限流作用只在起动、堵转时存在，正常运行时，电流能自由地随负载增减。

设计要求：

1.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D=20；

静差率小于等于0.03。

2.电动机控制系统参数：

输出功率：

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

额定转速：

1430rpm

设计题目12：

转速开环变频调速系统

设计内容：

讲述交流电机替换直流电机的历史；介绍变频调速的基本控制方式，并通过不同规律进行电压，频率协调控制时的稳态机械特性，分析变频调速的原理

设计要求：

1.对交-直-交电压源变频组成的转速开环系统进行仿真和波形分析。

设计题目13：

非独立控制励磁的调速系统的研究

设计内容：

在阅读文献的基础上，掌握调压和弱磁控制时直流调速系统理论，设计调压和弱磁控制时调节器，熟悉调速系统的仿真工具（Matlab/Simulink），掌握调速系统的仿真研究过程。

设计要求：

对一个非独立控制励磁的直流调速进行仿真研究。

设计题目14：

带电压内环的三环直流调速系统设计与实践

设计内容：

带电压内环的三环直流调速系统具有过流、过压、过载和缺相保护。

触发脉冲有故障封锁能力。

设计要求：

1.调速范围D=10，静差率S≤5％；稳态无静差，电流超调量σi≤5%,；启动到额定转速时的转速退饱和超调量σn≤10％。

2.4.对拖动系统设置给定积分器。

设计题目15：

V-M双闭环不可逆直流调速系统设计

设计内容：

该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，，系统在工作范围内能稳定工作。

系统静特性良好，无静差。

调速系统中设置有过电压、过电流等保护，并且有制动措施。

设计要求：

1.具有较宽的调速范围（D≥10）。

2.动态性能指标：

转速超调量δn＜8%，电流超调量δi＜5%，动态速降Δn≤8-10

3.调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s

设计题目16：

α=β配合控制的直流可逆调速系统

设计内容：

交流电源160v，50HZ，电动机Un=220v,In=136v,n=1460r/min,λ=2，Rrec=1.3,Ra=0.21，La=0.000543H励磁电压：

Uf=220V，Rf=14.7，Lf=0，Lof=0.084H，J=2.29kg·㎡,电抗器：

L1~L4为0.002H，平波电抗器为0.015H，Toi=0.002s，Ton=0.014s，α=0.00685，β=0.037。

设计要求：

1.设计转速调节器、电流调节器参数。

2.建立仿真模型并进行仿真。

设计题目17：

带电流截止负反馈的闭环直流调速系统的分析与设计

设计内容：

分析电流截至负反馈的转速单闭环直流调速系统的工作原理，熟悉组成环节和每个环节的作用。

设计要求：

1、主回路方案确定。

2、控制回路选择：

调节放大器、触发器、电流截止环节，转速负反馈环节、调节器的设计、电流检测环节（须对以上环节画出线路图，说明其原理）。

3、变压器计算：

变压器原副边电压、电流、容量以及联接组别选择。

4、电力电子器件：

电压定额、电流定额计算及定额选择。

5、系统各主要保护环节的设计：

快速熔断器计算选择、阻容保护计算选择计算。

6、平波电抗器选择计算或滤波电路的选择。

7、电流检测环节

、Rs的计算。

8、转速调节器中

、

的计算。

（输入电阻均为40KΩ。

）

9、动态性能指标

、

、

计算。

设计题目18：

永磁同步电动机的直接转矩控制系统

设计内容及要求：

本设计是永磁同步电动机的直接转矩控制系统，通过控制永磁同步电动机的磁链和转矩控制实现变频调速。

设计要求：

1.采用空间矢量的分析方法。

2.借助于离散的两点式调节，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制。

3.在定子坐标下计算与控制交流电动机的转矩。

4.采用MATLAB进行仿真，验证控制方法的正确性。

设计题目19：

基于SVPWM的异步电动机变频调速的仿真设计

设计内容：

异步电动机与SPWM逆变器组成的普通功能型开环控制系统的仿真，构建了MATLAB仿真模型，完成了相关仿真工作。

设计要求：

1.异步电动机参数如下：

线电压380V，额定频率50HZ，定子内阻0.087Ω，定子漏感0.8mH，转子内阻0.2Ω，转子漏感0.8mH，定、转子漏感34.7，极对数为4。

2.异步电动机与SVPWM逆变器组成的变频调速控制系统的仿真。

仿真表明SVPWM可以电机转矩脉动变低，电流波形畸变减小。

3.

设计题目20：

转速、磁链闭环控制的矢量控制系统原理分析及MALAB仿真

设计内容：

转子磁链模型的计算参数设置为：

电动机380V,50HZ,对磁极2，定子内阻0.435Ω,定子漏感0.002mH,转子内阻0.816Ω,转子漏感0.002mH,定、转子互感0.069mH,J=0.19kgm2逆变器直流电源为510V,定子绕组自感0.071mH,转子绕组自感0.071mH,漏磁系数σ=0.056,转子时间常数Tr=0.087s。

ASR:

Kp=3.8,Ki=0.8,积分限幅±80，输出限幅±75；ATR：

Kp=4.5,Ki=12,积分限幅±60，输出限幅±60；AΨR:

Kp=1.8,Ki=100,积分限幅±15，输出限幅±13。

设计要求：

进行转差频率控制的异步电动机矢量控制系统原理分析，建立仿真模型，观测定子电流、转子电流、三相线电压、电磁转矩和转速。

设计题目21：

异步电动机转子磁场定向控制系统设计

设计内容：

分析异步电机+的数学模型、异步电机转子磁场定向控制的原理和磁链观测模型。

设计要求：

1.设计异步电机转子磁场定向控制系统，包括转速闭环、磁链闭环。

2.对异步电机转子磁场定向控制系统的动态性能进行MATLAB仿真。

设计题目22：

异步电动机CFPWM矢量控制系统仿真

设计内容：

对电流跟踪性异步电动机矢量控制系统进行分析，并用仿真建模的方法，应用MATLAB下的仿真工具箱SIMULINK对该系统进行仿真和研究。

设计要求：

1.对PWM电压的仿真波形进行分析研究；

2.对电流波形以及旋转磁场进行仿真分析；

3.对异步电动机的转矩波形以及转速波形进行仿真分析。

设计题目23：

直流双闭环调速系统设计

设计内容：

电流过载倍数

，电流滤波时间常数

，转速滤波时间常数

，

，电流超调量

，空载启动到额定转速时的转速超调量

。

设计要求：

1.设计直流双闭环调速系统的原理图；

2.设计电流环和转速环并对其进行调节；

3.绘制电流环和转速环结构框图；

4.分析系统的启动过程；

5.仿真曲线的绘制。

设计题目24：

永磁同步电机直接转矩控制系统的研究

设计内容：

解决能用到电能转换成机械能的装置。

交流电机伺服系统设计。

设计要求：

1.设计转速调节器、电流调节器参数。

2.使用matlab软件对所研究的调速系统进行仿真。

设计题目25：

异步电动机变压变频调速系统设计

设计内容：

设计SPWM控制正弦脉宽调制变频控制器，掌握系统结构和工作原理，理解SPWM控制方法

设计要求：

1.三相异步电机参数:

Pn=30kw,f=50Hz,Uab=380V,定子电流Is=60A，电流过载倍数为2，n=1470r/min。

2.进线交流电源：

三相380V，频率50Hz。

3.性能指标：

调速范围5:

1，转速稳态精度在10%以内，额定转速和额定负载时装置效率高于0.9，功率因数高于0.85，电网电压波动10%时，输出电压波动不大于5%。

设计题目26：

交流异步电动机矢量控制调速系统设计

设计内容：

对电机实现矢量控制，使电机满足一定的性能指标，Un=380V，f=50Hz，J=0.1284Nm.S^2，转速超调量σn<10%。

设计要求：

1.采用电流和转速负反馈控制方式。

2.对系统进行仿真，并使仿真模型简化。

3.实现转子磁链和电磁转矩的解耦控制。

设计题目27：

逻辑无环流直流可逆调速系统设计

设计内容：

该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作。

设计要求：

1.系统静特性良好，无静差（静差率s≤2）。

2.动态性能指标：

转速超调量δn＜8%，电流超调量δi＜5%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s。

3.系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。

设计题目28：

直流电动机斩波调速系统

设计内容：

本设计主要是直流电机斩波调速系统主电路和控制电路,以及各组成电路的设计设计。

.电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：

整流电路、斩波电路及保护电路。

控制电路主要环节：

触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保护电路。

设计要求：

1.用直流斩波实现直流调压，控制直流电动机的转速。

2.输入输出电压：

（AC）220（1+15%）、电流10A。

3.要求电机能实现单向无级调速，调速范围20-500rpm。

设计题目29：

异步电动机直接转矩控制及其数字仿真

设计内容：

使用给定的异步电动机设计一个转速PI控制、磁转矩滞环控制变频调速系统。

设计要求：

1.掌握异步电动机的基本工作原理及数字模型

2.掌握并完成了系统理论设计和仿真分析

3.完成系统电气原理图的设计

4.完成系统的软件设计及仿真结果分析

设计题目30：

转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真

设计内容：

转差频率控制的基本原理与方法及异步电动机数学模型的建立和矢量控制原理。

设计要求：

1.对异步电动机的转差频率间接矢量控制系统仿真。

2.掌握异步电动机工作的基本原理及相关数学模型并能用转差频率的控制方法实现异步电动机的交流调速。

3.能使用matlab软件对所研究的调速系统进行仿真。

设计题目31：

基于H型主电路直流PWM-M可逆调速系统设计

设计内容：

分析直流PWM-M可逆调速系统的原理。

设计要求：

2对该系统进行软件和硬件设计，并建立数学模型。

3.对该系统进行仿真，并分析仿真结果。

设计题目32：

恒压频比控制的交流异步电动机调速系统

设计内容：

应用MATLAB\SIMULINK仿真软件，实现转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统的仿真。

设计要求：

1.要求熟悉调速系统的结构，掌握调速系统的各项优缺点。

2.在基频以上及以下研究频率和最大转矩之间的关系。

3.满足电动机低频低压条件下，仍具有较大转矩的补偿方案，要求仿真波形接近理论分析，及分析波形曲线波动大的原因。

设计题目33：

空间矢量脉宽调制算法

设计内容：

本设计首先对脉宽调制技术的发展现状进行了综述，在此基础上分析了电压空间矢量脉宽调制技术的发展现状。

.接着对空间电压矢量脉宽调制技术（SVPWM）的基本原理进行了详细的分析和推导。

介绍了SVPWM的基本原理及其传统的实现算法。

设计要求：

1.通过SVPWM的算法构建了Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果验证了该算法的正确性和可行性。

设计题目34：

SVM-DTC控制的无轴承永磁电动机控制

设计内容：

本设计主要内容是基于SVM-STC控制的无轴承永磁电动机，主要内容有无轴永磁电机的数学模型和SVM-STC系统的结构框图。

设计要求：

1.完成无轴电机的数学模型并分析。

2.电机的静态特性好，无静差。

3.转速超调量<9%,电流调量<5%。

4.系统在5%负载以上变化的运行内电流连续。

设计题目1带电流截止负反馈的转速闭环数字式直流调速系统

设计内容：

本课题设计的是带电流截止负反馈的转速闭环数字式直流调速系统，控制对象电机参数为：

PN=3KW，nN=1460rpm，UN=220V，IN=136A，Ra=0.2。

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%。

设计内容包括：

①电流截止环节的意义和引出方法。

②电流截止环节对系统静动态特性的影响。

③稳态有静差，怎样减小静差。

4动态过程稳态条件的界定。

设计要求：

1.利用所学知识设计带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统；

2.设计过程中详细说明系统的组成，单闭环直流调速系统的调速方法和电流截止负反馈的整定；

3.使用MATLAB软件编写调试程序，分析调速系统的机械特性和转速单闭环调速系统的静态特性。

设计题目2十二相同步电动机交交变频调速系统的研究

设计内容：

本课题设计的是十二相同步电动机交交变频调速系统，对该系统进行了深入的理论研究和仿真研究。

设计要求：

①十二相同步电机的控制策略，建立数学模型。

②在数学模型的基础上建立基于SIMULINK的仿真模型和仿真算法。

③介绍了基于绝对式光电码盘的转子位置检测与转速测量的原理和方法。

设计题目3三相异步电动机变频调速设计

设计内容：

通过变频器改变电动机的供电频率来调节三相异步电动机的转速，以达到电动机的转速在一定范围内可以实现平滑稳定的上下调节。

设计要求：

1了解电动机的结构和工作原理。

2了解变频器的结构和原理，掌握变频器的调速方法及工作过程，使用电动机时要注意安全。

设计题目4永磁同步电动机矢量控制调速系统的Simulink仿真

设计内容：

介绍了正弦波永磁同步电动机的结构特点和数学模型，并阐述了永磁同步电动机矢量控制的思想和自控变频调速的方法。

设计要求：

1着重介绍了正弦波脉冲宽度调制、电流滞环跟踪和电压空间矢量PWM。

2这三种变频控制技术的永磁同步电动机矢量控制双闭环调速系统的Simulink仿真模型。

设计题目5带转速微分负反馈的双闭环直流调速系统设计

设计内容：

设计一个带转速微分负反馈的双闭环直流调速系统，利用晶闸管供电，整流装置采用三相桥式电路。

设计要求：

1.调速范围D=10，静差率S≤5％；稳态无静差，电流超调量σi≤5%,电流脉动系数Si≤10％；启动到额定转速时的转速退饱和超调量σn≤10％，空载起动到额定转速时的过渡过程时间ts≤0.5s。

2.系统具有过流、过压、过载和缺相保护。

3.触发脉冲有故障封锁能力。

4.对拖动系统设置给定积分器。

设计题目6晶闸管直流电动机不可逆调速系统

设计内容与要求：

直流电动机由单独的可调整流装置供电，调速系统采用三相桥式全控整流电路，通过调节触发延迟角a的大小来控制输出电压Ud的大小，从而改变电动机M的电源电压。

设计要求：

①转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行嵌套连接。

②要求系统获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。

设计题目7基于PWM的交流变频调速系统设计

设计内容：

单片机控制系统的交流变频调速系统主要是用于单片机实现对整个变频调速系统的检测、控制和保护等工作。

可用于风机、水泵、交流电梯等许多设备中。

设计要求：

1PWM控制原理。

2交流变频调速系统的设计。

设计题目8带电流截止负反馈的闭环直流调速系统设计

设计内容：

本次课程设计的内容是带电流截止至负反馈的闭环直流调速系统设计。

主要包括带电流截止至负反馈的闭环直流调速系统主电路的设计和控制电路的设计以及控制效果。

设计要求：

D=10，S<=5%。

设计题目9四辊可逆冷轧机的卷取机直流调速系统设计

设计内容：

1、根据工艺要求，论证、分析、设计主电路和控制电路方案

2、设计组成该系统的各单元，分析说明。

3、选择主电路的主要设备，计算其参数，并说明保护元件的作用。

4、设计电流环和转速环，确定ASR和ACR的结构，并计算其参数。

设计要求：

1.稳态无静差，电流超调量σi≤5%，

2.空载启动至额定转速时的转速超调量σn≤10%能实现快速制动。

设计题目10V-M双闭环直流调速系统的设计

设计内容：

设计一个双闭环V-M直流调速系统。

采用三相桥式全控整流电路，二次相电压有效值U2=110V。

已知一直他励直流电动机参数PN=55KW，UN=440V，IN=140A，Nn=1000R/min。

电枢总电阻Ra=R=0.25Ω，电枢回路电磁时间常数Tl=0.02s，系统的机电时间常数Tm=0.363s，系统的飞轮力矩GD2=90N.m，转速和电流给定电压最大值分别为U*nm=10V和U*im=10V。

设计要求：

1使调速系统的电流超调量σ%≤5%，

2空载启动到额定转速时转速超调量σ%≤10%，其过渡过程时间ts≤5s，稳态无静差。

设计题目11单闭环不可逆直流调速系统设计

设计内容：

本课题设计的是单闭环不可逆直流调速系统，控制对象电机参数为：

PN=3KW，nN=1500rpm，UN=220V，IN=17.5A，Ra=1.25。

①设计方案确定

②主电路设计

③控制电路设计

④系统动态结构图绘制

⑤调节器设计

5校正后系统动态结构图绘制

设计要求：

1.对直流电动机的调速指标进行深入研究并整出调节器的参数。

2.对所设计的系统进行仿真。

设计题目12基于H型主电路的直流PWM-M可逆调速系统设计

设计内容：

本课程设计分析了系统工作原理和提高调速性能的方法，研究了MOSFET模块应用中驱动、吸收、保护控制等关键技术。

设计要求：

在微机控制方面，讨论数字触发、数字测速、数字PWM调制器、双极式H型PWM变换电路、转速与电流控制器的原理，并给出了软硬件实现方案。

设计题目13转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统

设计内容：

1，分析交流异步电动机变频调速原理

设计要求：

1.分析基频以上和基频以下调速异同

2，写出详细仿真步骤

3，分析仿真结果

设计题目14双闭环直流晶闸管调速系统

设计内容：

1.直流电动机的额定参数PN=264W、UN=220V、IN=1.2A、nN=1600r/min，电枢电阻Ra=5.2Ω，电枢绕组电感La=6.6mH，电机飞轮矩GDd2=6.39N·m2，电流过载倍数λ=1.5。

2.电枢回路总电阻可取为R=2Ra=10.4Ω，系统总飞轮矩GD2=2.5GDd2。

。

设计要求：

稳态无静差，电流超调量σi％≤5%；空载起动到额定转速时的转速超调量σn％≤10％。

设计题目15龙门刨床电气控制系统的设计

设计内容：

本课程设计主要研究如何正确选择普通电压电器来控制龙门刨床电机的准确运行。

主要包括：

主拖动电机的容量的选择，主供电方式的选择，确定控制系统的组成与工作原