《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱

《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》教學(xué)大綱課程代碼：ABJD0420課程中文名稱:運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程英文名稱：MotionControlSystem課程類型：限選課程學(xué)分?jǐn)?shù)：2.5學(xué)分課程學(xué)時(shí)數(shù)：40學(xué)時(shí)適用專業(yè)：自動(dòng)化專業(yè)先修課程：自動(dòng)控制原理電力電子學(xué)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)等一、課程簡介本課程的目的是綜合運(yùn)用自動(dòng)控制元件、電力電子技術(shù)和自動(dòng)控制原理等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，通過學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，使學(xué)生掌握運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成和控制規(guī)律；使學(xué)生掌握靜動(dòng)態(tài)特性以及控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法；使學(xué)生掌握分析、研究和設(shè)計(jì)各類運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的能力。本課程秉承理論與實(shí)際相結(jié)合的理念，應(yīng)用自動(dòng)控制理論解決運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問題，以轉(zhuǎn)矩和磁鏈（或磁通）控制規(guī)律為主線，由簡入繁、由低及高地循序深入，論述系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)性能。著重培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)綜合分析能力和解決工程實(shí)際問題的能力。通過課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握現(xiàn)代交、直流電動(dòng)機(jī)控制理論和基本方法，獲得運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)計(jì)算能力。二、教學(xué)基本內(nèi)容和要求1.緒論—運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)基本知識(shí)課程教學(xué)內(nèi)容：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、分類、主要應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展歷史，轉(zhuǎn)矩與磁鏈控制規(guī)律，課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)意義。課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成部分。課程教學(xué)要求：掌握運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的定義、結(jié)構(gòu)、及其分類；理解運(yùn)動(dòng)控制的必要性；理解轉(zhuǎn)矩與磁鏈控制規(guī)律；了解運(yùn)動(dòng)控制的主要應(yīng)用領(lǐng)域；了解運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史及趨勢(shì)2.閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容：直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源；V-M系統(tǒng)的特殊問題；脈寬調(diào)制變換器及調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題；反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析和設(shè)計(jì)；反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)；比例積分控制規(guī)律和無靜差調(diào)速系統(tǒng)；電壓反饋、電流補(bǔ)償控制的調(diào)速系統(tǒng)。課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析和設(shè)計(jì)；反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)課程教學(xué)要求：掌握直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法和調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；理解反饋控制規(guī)律；掌握晶閘管觸發(fā)整流環(huán)節(jié)、PWM控制與變換器環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型；掌握閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)；掌握轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算；掌握帶電流截止反饋環(huán)節(jié)的調(diào)速系統(tǒng)靜特性3.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法課程教學(xué)內(nèi)容：轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其靜態(tài)特性；雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及其動(dòng)態(tài)性能分析；調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法；按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器；轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制—轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋；弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法課程教學(xué)要求：掌握轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其靜態(tài)特性；掌握轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)性能分析；掌握控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)和調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法4.直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制課程教學(xué)內(nèi)容：微型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的主要特點(diǎn)；微機(jī)數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件；數(shù)字測(cè)速；數(shù)字PI調(diào)節(jié)器課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：微機(jī)數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)課程教學(xué)要求：了解微型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的主要特點(diǎn)；掌握微機(jī)數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件；掌握M/T數(shù)字測(cè)速方法；理解數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法及其飽和限幅作用5.可逆直流調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動(dòng)系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容：可逆直流調(diào)速系統(tǒng)；位置隨動(dòng)系統(tǒng)。課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：調(diào)速系統(tǒng)與隨動(dòng)系統(tǒng)的工作機(jī)理分析課程教學(xué)要求：掌握單片微機(jī)控制的PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)；掌握兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路的四象限運(yùn)行特性；理解可逆V-M線路中環(huán)流的定義、分類及其產(chǎn)生與抑制機(jī)理；掌握а=β配合控制的有環(huán)流可逆V-M系統(tǒng)的工作原理及其制動(dòng)過度過程分析；6.閉環(huán)控制的異步電機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容：交流調(diào)速系統(tǒng)概述；異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速電路；異步電動(dòng)機(jī)改變電壓時(shí)的機(jī)械特性；閉環(huán)控制的變壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性；轉(zhuǎn)差功率損耗分析；變壓控制在軟起動(dòng)器和輕載降壓節(jié)能運(yùn)行中的應(yīng)用。課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速電路設(shè)計(jì)，閉環(huán)控制的變壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性課程教學(xué)要求：掌握異步電動(dòng)機(jī)采用不同調(diào)速方法時(shí)的轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)化規(guī)律；掌握異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的原理及其性能；掌握晶閘管交流調(diào)壓電路的工作原理；理解異步電機(jī)軟啟動(dòng)原理及其特性；理解異步電機(jī)輕載降壓運(yùn)行的節(jié)能原理7.繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容：異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理，異步電動(dòng)機(jī)在次同步電動(dòng)狀態(tài)下的雙饋系統(tǒng)—串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和起動(dòng)方式。課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性課程教學(xué)要求：掌握異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速原理；掌握異步電機(jī)雙饋調(diào)速的五種工況；掌握異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理及其機(jī)械特性。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及基本要求本課程培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用自動(dòng)控制等相關(guān)理論進(jìn)行系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的能力，通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法和調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解掌握反饋控制規(guī)律；熟練掌握調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，掌握控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法；掌握可逆直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解產(chǎn)生環(huán)流的原因和解決措施，掌握有環(huán)流可逆V-M系統(tǒng)的四象限運(yùn)行特性；了解交流異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的基本性質(zhì)和坐標(biāo)變換方法，理解掌握矢量控制系統(tǒng)和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)工作原理和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；理解繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速原理及其五種工況，掌握串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的基本原理和結(jié)構(gòu)。本課程教學(xué)重點(diǎn)在于使學(xué)生能熟練掌握各種電力拖動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，明確各個(gè)部件在整個(gè)系統(tǒng)中的功能；難點(diǎn)在于將傳統(tǒng)經(jīng)典的電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)做適當(dāng)?shù)淖赃m應(yīng)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。四、教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：采用提問式、啟發(fā)式、探索式、研究式等靈活多樣的教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)習(xí)效果。五、教學(xué)學(xué)時(shí)分配章節(jié)與內(nèi)容課時(shí)作業(yè)量備注緒論2閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)62轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法63直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制62可逆直流調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動(dòng)系統(tǒng)82閉環(huán)控制的異步電機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)62繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)63合計(jì)4014六、考核方式與成績?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 1、學(xué)生成績的構(gòu)成：平時(shí)成績（30%）、期末成績（70%