控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)年第一學(xué)期學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師： 工作部門：一、課程設(shè)計(jì)題目：直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真和 此處根據(jù)自己做的題寫名稱二、設(shè)計(jì)目的：控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是繼“自動(dòng)控制系統(tǒng)” 課之后開設(shè)的實(shí)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(shí)踐將不利于知識(shí)的接受及綜合應(yīng)用。 本課 程設(shè)計(jì)將起到從理論過渡到實(shí)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、通過課程設(shè)計(jì)， 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(shí)、 基本理論和基本技能，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析和解決問題的能力。2、通過課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生獨(dú)立完成一項(xiàng)直流或交流調(diào)

2、速系統(tǒng)課題的基本設(shè)計(jì)工作，使學(xué)生 熟悉設(shè)計(jì)過程， 了解設(shè)計(jì)步驟， 達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)能力、 培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際查閱相關(guān)設(shè) 計(jì)資料能力的目的、培養(yǎng)學(xué)生工程繪畫和編寫設(shè)計(jì)說明書的能力。3、通過課程設(shè)計(jì)，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，綜合分析和解決實(shí)際工程問題的能力。通過它 使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際， 以實(shí)際系統(tǒng)作為實(shí)例， 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)， 掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須遵循 的原則、基本內(nèi)容、設(shè)計(jì)程序、設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)步驟方法及系統(tǒng)調(diào)試步驟。通過設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán) 肅認(rèn)真、 一絲不茍和實(shí)事求是的工作作風(fēng)。 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)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(jì)內(nèi)容 （含技術(shù)指標(biāo)）1 直流

3、調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真題目和設(shè)計(jì)要求： （直流調(diào)速系統(tǒng)選項(xiàng)一題）（ 一 ） 直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選題 1（1） 電機(jī)數(shù)如下表：機(jī)架序號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)Pn（ KW）Un（V）I n（ A）nn（ r/min ）Ra（）GDa 2（ Nm2）極對(duì) 數(shù)Z2-926723029114501Z2-914823020914501Z2-823523015214501Z2-812623011314501Z2-721923014501Z2-71142306114501Z2-621123014501Z2-612303714501Z2-5262301450110Z2-5123014501（2） 技術(shù)數(shù)據(jù)電樞回路總電阻取 a；

4、總飛輪力矩： GD 2 2.5GDa2 。 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(jì)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i% 5% ；啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速退飽和超調(diào)量 n 10% 。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(dòng)系統(tǒng)設(shè)置給定積分器。（3） 設(shè)計(jì)的內(nèi)容1. 調(diào)速的方案選擇（） 直流電動(dòng)機(jī)的選擇（根據(jù)上表按小組順序選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)）（） 電動(dòng)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

5、直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。2. 主電路的計(jì)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(jì)算，二次側(cè)電壓計(jì)算；一、二次側(cè)電流的計(jì)算；容量的計(jì)算。（） 晶閘管元件的選擇。晶閘管的額定電壓、電流計(jì)算。（） 晶閘管保護(hù)環(huán)節(jié)的計(jì)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(jì)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） 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(jì)算。 . 觸發(fā)電路的選擇與校驗(yàn) 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

6、路進(jìn)行選用。4. 控制電路設(shè)計(jì)計(jì)算： 主要包括：給定電源和給定環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算、轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù) 計(jì)算、調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算。5. 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)： 主要設(shè)計(jì)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(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。6. 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真校驗(yàn)并上交設(shè)設(shè)說明書。（ 二 ） 直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選題 2不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：直流電機(jī)額定功率PN=10KW；額定電壓 UN=220V, 額定電流 I N=55A,極對(duì)數(shù) 2P=4, 轉(zhuǎn)速 nN=1000r/min ；電樞電感 LD=7mH；電樞電阻 Ra= , 勵(lì)磁電壓 UL=220V,

7、勵(lì)磁電流 I L=1.6A ；要求系統(tǒng)調(diào)速范圍 D=10,S 5%，電流脈動(dòng)系數(shù) Si 10%。設(shè)計(jì)要求 :1、調(diào)速方案選擇及確定2、主電路計(jì)算和元件選擇3、觸發(fā)電路設(shè)計(jì)選擇4、控制回路設(shè)計(jì)元件選擇和指標(biāo)校驗(yàn)5、輔助電路設(shè)計(jì)及選擇6、PCB板設(shè)計(jì) （ 選做 ）7、調(diào)試方案制訂8、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真9、上交設(shè)計(jì)說明書，原理圖） 直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選題 3某晶閘管供電的雙閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)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 I N=308A, 轉(zhuǎn)速 nN=1000r/min ；電勢(shì)系數(shù) Ce=·min/r ；主回路總電阻 R= , 觸發(fā)整流環(huán)節(jié)放

8、大倍九 Ks=35；電磁時(shí)間常數(shù) Tl=,機(jī)電時(shí)間常數(shù) Tm=, 電流反饋濾波時(shí)間常數(shù) Toi=, 轉(zhuǎn)速反饋濾波 時(shí)間常數(shù) Ton=。各調(diào)節(jié)器限幅為 8V， 勵(lì)磁電壓 UL=110V, 勵(lì)磁電流 I L=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(jì)要求 :1、調(diào)速方案選擇及確定2、電路計(jì)算和元件選擇3、觸發(fā)電路設(shè)計(jì)選擇4、控制回路設(shè)計(jì)元件選擇和指標(biāo)校驗(yàn)5、輔助電路設(shè)計(jì)及選擇6、PCB板設(shè)計(jì) （ 選做 ）7、調(diào)試方案制訂8、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真9、上交設(shè)計(jì)說明書，原理圖及 PCB板圖（四）直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選題 4直流電動(dòng)機(jī)：型號(hào) Z3-5

9、1額定功率 PN=，額定電壓 UN=220v額定電流 I N=28.6A ，額定轉(zhuǎn)速 nN=1500r/min, ，J=0.021kg ·m2 勵(lì)磁方式：他勵(lì)，勵(lì)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<%，（2） 動(dòng)態(tài)指標(biāo)：動(dòng)態(tài)調(diào)整時(shí)間 t 2s，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)n<=20%設(shè)計(jì)要求 :1、方案選擇及確定2、電路計(jì)算和元件選擇3、觸發(fā)電路設(shè)計(jì)選擇4、控制回路設(shè)計(jì)元件選擇和指標(biāo)校驗(yàn)5、輔助電路設(shè)計(jì)及選擇6、PCB板設(shè)計(jì) （ 選做 ）7、調(diào)試方案制訂8、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真9、上交設(shè)計(jì)說明書，原理圖2 交流調(diào)速系統(tǒng)建模

10、及仿真（交流調(diào)速系統(tǒng)選一題）1、交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)建模及仿真。系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)，額定功率PN=，額定電壓 UN=380v ， 額定電流 I N=10A，額定轉(zhuǎn)速2 nN=1460r/min, ， J=· m，Rs=， 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(jí)調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)建模及仿真： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)： 380V， 50HZ，三相交流供電電源 繞線式三相交流異步電動(dòng)機(jī)，額定功率PN=，額定電壓 UN=380v ， 額定電流 I N=5A，額定轉(zhuǎn)速2n

11、N=1460r/min, ， J=· m，Rs=， P=2。建立串級(jí)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(jì)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(dòng)機(jī)，額定功率PN=，額定電壓 UN=380v ， 額定電流 I N=10A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min, ，J=2kg·m2，Rs=，Rr=3,P=2。建立交 - 交變頻調(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。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(jì)數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)： 380V， 50H

12、Z，三相交流供電電源 鼠籠式三相交流異步電動(dòng)機(jī)，額定功率PN=，額定電壓 UN=380v ， 額定電流 I N=10A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min, ，J=·m2，Rs=， Rr= ,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(jì)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(dòng)機(jī)，額定功率PN=12kW，額定電壓 UN=380v， 額定電流 I N=25A，額定轉(zhuǎn)速 nN=1460r/min, ， J=·m2， Rs=， Rr

13、= ,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(jì)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(dòng)機(jī)，額定功率PN=，額定電壓 UN=380v ， 額定電流 I N=10A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min, ，J=·m2，Rs=， Rr= ,P=2 。建立調(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。四、課程設(shè)計(jì)基本要求通過課程設(shè)計(jì)， 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(jì)及元器件選 型、控制回路設(shè)計(jì)及元器件選擇、輔

14、助回路設(shè)計(jì)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(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。1）本課程設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書以設(shè)計(jì)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(jì)課題的技術(shù)指標(biāo)和給定條件， 能獨(dú)立而正確地進(jìn)行方案論證和設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)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(huì)查閱有關(guān)參考資料和手冊(cè)，并能正確選擇有關(guān)元器件和參數(shù)。4. 學(xué)會(huì)繪制有關(guān)電氣系統(tǒng)原理圖和編制元器件明細(xì)表。5. 學(xué)會(huì)編寫設(shè)計(jì)說明書。6. 通過對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，掌握系統(tǒng)仿真的方法。2）實(shí)施過程：1. 學(xué)生分組、布置

15、題目。按學(xué)號(hào)分組，然下達(dá)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，原則上每小組一個(gè)題目。2. 熟悉題目并選題，收集資料。設(shè)計(jì)開始，每個(gè)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(jì)任務(wù)，收集資料，包括參考書、手冊(cè)和圖表等，為設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備3. 直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)、 計(jì)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(jì)、計(jì)算和元器件選型，完成操作電路原理設(shè)計(jì)和 元件選型，最后進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)并校驗(yàn)是否達(dá)到要求。5. 交流調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真，先簡(jiǎn)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(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，編制元件明細(xì)表。7.

16、 繪制正規(guī)系統(tǒng)原理圖，整理編制課程設(shè)計(jì)任務(wù)書。五、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排1、進(jìn)度表序號(hào)設(shè)計(jì)內(nèi)容所用時(shí)間1布置任務(wù)，查閱資料及調(diào)研。1天2直流系統(tǒng)部分方案的選擇論證1天3直流部分主電路設(shè)計(jì)1天4直流部分控制電路設(shè)計(jì)1天5直流部分仿真實(shí)驗(yàn)及校驗(yàn)及繪制電路圖1天6針對(duì)交流部分任務(wù)查資料并進(jìn)行原理分析1天7交流部分建模1天8交流系統(tǒng)仿真調(diào)試1天9交流系統(tǒng)仿真調(diào)試答辯1天10答辯、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告書1天11合計(jì)10 天2、時(shí)間安排時(shí) 間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星期一星期二星期三星期四星期五上 午 12 節(jié)下 午上 午下 午上 午下 午上 午下 午上 午

17、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 料指 導(dǎo)指 導(dǎo)自 行 設(shè)計(jì)指 導(dǎo)自 行 設(shè)計(jì)指 導(dǎo)自 行 設(shè)計(jì)指 導(dǎo)自 行 設(shè)計(jì)指 導(dǎo)自 行 設(shè)計(jì)指 導(dǎo)自 行 設(shè)計(jì)自 行 設(shè)計(jì)指 導(dǎo)自 行 設(shè)計(jì)編 寫 報(bào) 告編 寫 報(bào) 告答 辯地 點(diǎn)設(shè)計(jì)指導(dǎo)地點(diǎn)： K2 一電力電子實(shí)驗(yàn)室，機(jī)房（自備計(jì)算機(jī)地點(diǎn)） 查閱資料、自行設(shè)計(jì)地點(diǎn)： K2 一電力電子實(shí)驗(yàn)室、圖書館、上網(wǎng)地點(diǎn)或其它答 辯若在周五沒有全部完成資料整理，則答辯時(shí)間可另行安排。3、執(zhí)行要求 （1）直流調(diào)速設(shè)計(jì)的十三題中選做一題，在交流調(diào)速仿真四題中選一題。（ 2）要求獨(dú)立完成，并在答辯過程中檢測(cè)。 （3）為了避免雷

18、同，在設(shè)計(jì)中所采用的方案不能一樣。六、設(shè)計(jì)報(bào)告本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)包括兩部分內(nèi)容：直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并校驗(yàn)和交流調(diào)速建模與仿真。 （ 一 ） 直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)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(yàn)與仿真實(shí)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(duì)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(jī)?cè)u(píng)定評(píng)定項(xiàng)目基本內(nèi)涵分值設(shè)計(jì)過程考勤10分自行設(shè)計(jì)、態(tài)度認(rèn)真、按進(jìn)度完成任務(wù)等10分設(shè)計(jì)報(bào)告完成設(shè)計(jì)任務(wù)30分報(bào)告規(guī)范性、參考文獻(xiàn)充分等情況10分設(shè)計(jì)報(bào)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0100分：優(yōu)； 80 89分：良； 7079分：中； 6069分，及格； 60分以下：不及格六、參考資料1、陳伯時(shí) . 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，第版 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20042、石玉等 . 電力電子技術(shù)題例與電路設(shè)計(jì)指 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 19983、王兆安 . 電力電子技術(shù) . 第 4 版北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004、王離九等 . 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) . 武漢：華中科技大學(xué)出版社，