運動控制系統(tǒng)課設(shè)任務(wù)書(共17頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計任務(wù)書勾厚政 郭永貞宿遷學院200611初稿 2007-7-6修定2008-10修編 2009-11重修2011-4-22011-10-102012/4/52012-9-6修編1教學目的本課程設(shè)計是培養(yǎng)學生的一個重要的理論聯(lián)系實際的、包含實踐性的教學環(huán)節(jié)；其目的是鞏固學生課堂所學知識，進而培養(yǎng)學生查閱資料和文獻的能力，鍛煉學生運用所學知識分析問題、解決實際問題的能力；掌握利用MATLAB下的SIMULINK進行系統(tǒng)仿真和使用SimPower System Block Set的模塊建立虛擬實驗系統(tǒng)和進行虛擬實驗的技巧。2設(shè)計步驟 理解任務(wù)書的給定條件

2、和技術(shù)要求； 運用所學知識，查閱相關(guān)文獻資料，確定總體設(shè)計方案； 完成總體結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計：畫出系統(tǒng)組成的原理圖！要求手繪圖：工整、規(guī)范；并且要求給以技術(shù)說明 選定或設(shè)計系統(tǒng)中的主要、關(guān)鍵環(huán)節(jié)：畫出組成的原理圖！要求手繪圖：工整、規(guī)范；并且要求給以技術(shù)說明 系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)計算、動態(tài)參數(shù)計算：要求步驟清晰、公式準確、計算認真、數(shù)據(jù)正確 畫出系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖（手工繪制）； 按工程設(shè)計法確定調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)并計算參數(shù)； 手工繪制帶參數(shù)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖； 用MATLAB/SIMULINK對系統(tǒng)進行仿真、調(diào)試：驗證或修改以確定參數(shù)；設(shè)計報告中，要求附交的是具有本人標志（課題名稱、學號、姓名）的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖和仿真曲線圖；

3、 用上述的結(jié)果，應(yīng)用MATLAB/SIMULINK POWER SYSTEM BLOCKSET的模塊，建立的虛擬實驗系統(tǒng)；進行仿真。要求附交具有本人標志的虛擬實驗系統(tǒng)圖和仿真曲線圖； 總結(jié)，完成設(shè)計報告。 3設(shè)計報告要求（參照設(shè)計步驟）課題名稱； 給定任務(wù)、技術(shù)條件和技術(shù)要求； 課題分析；手工繪圖：畫出系統(tǒng)組成原理框圖； 手工繪圖：畫出各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的電路圖：主電路、調(diào)節(jié)器等，并做簡要技術(shù)說明； 靜態(tài)參數(shù)計算、動態(tài)參數(shù)計算； 手工繪圖：畫出系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖；用工程設(shè)計法進行系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計：計算出調(diào)節(jié)器的參數(shù)（R0=20 k）； 根據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖進行的基于MATLAB的仿真，并進行參數(shù)的驗證、調(diào)整

4、、優(yōu)化；根據(jù)仿真過程的紀錄進行分析整理，并打印出仿真結(jié)構(gòu)圖和能說明問題的仿真曲線圖； 使用MATLAB中的POWER SYSTEM BLOCKSET的模塊，建立虛擬實驗系統(tǒng)，進行基于MATLB仿真實驗；打印虛擬實驗圖、仿真曲線圖，并進行分析整理； 小結(jié)：整理、書寫、完成設(shè)計報告。 列出閱讀過的參考文獻。注：MATLAB的圖上必須使用本人的課題計算數(shù)據(jù)！圖上有本人的標志！任務(wù)書大課題一 單組VM雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計（VM：晶閘管樞控式直流電動機驅(qū)動單元）1設(shè)計要求（初步設(shè)計計算部分） 靜態(tài)計算：計算、復(fù)驗或補充系統(tǒng)設(shè)計所需的參數(shù)； 按二階“最佳”設(shè)計電流環(huán)，確定電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，

5、（并計算在電網(wǎng)電壓突然波動引起的擾動Ud作用下電流的最大動態(tài)降落及恢復(fù)時間） ；要求%<5%； 按 準則（取h = 5）設(shè)計速度環(huán)，確定速度調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)； 計算系統(tǒng)空載和額定負載下啟動到額定轉(zhuǎn)速時，啟動過程的速度超調(diào)量和總起動時間。2給定條件整流裝置采用單組晶閘管（可控硅）三相全控橋式電路；各子課題的給定技術(shù)參數(shù)見表一。3設(shè)計、計算過程中的幾個相關(guān)的參考公式 供電電源相電壓的計算公式： 電樞電感： P 磁極對數(shù)， C = 0.4或： P 磁極對數(shù)； 表一 V-M雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計各子課題給定數(shù)據(jù)子 課題 號13/0113/0213/0313/0413/0513/0613/0

6、713/0813/0913/10參考給 定 條 件電動機PN / KW31.52512025104552.8452.2UN / V220220220220220220750220220220IN / A17,58.713662413653.576015.622612.5If /A15081360135175142212NN / Y/min15001500146075014601500375150017501500Ra / 1.252.750.20.01840.210.310.0881.50.041GD2 / N/m3.537841.52.121.51.51.521.51.251.21.5Tm

7、/ S0.3820.180.080.1610.0420.1120.25變 流裝 置Rrec / 1.31.96RL / 0.34.15R / 0.30.050.2640.4090.142.50.11.9L / mH20024215321654.34840Tl / S0.008Ks(40)444038403085504044設(shè) 計參 數(shù)U*nm / V108101010101012.51010U*im / V88107.51081010610Uctm / V88 77571010666Ton / S0.010.010.010.0050.010.010.020.010.010.02Toi / S0

8、.0020.0010.0020.0020.0020.0020.0020.0020.0020.002大課題二 PWMM雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計1設(shè)計要求（初步設(shè)計計算部分） 靜態(tài)計算：計算、復(fù)驗或補充系統(tǒng)設(shè)計所需的參數(shù)； 按二階“最佳”設(shè)計電流環(huán)，確定電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，并計算在電網(wǎng)電壓突然波動引起的擾動Ud作用下電流的最大動態(tài)降落及恢復(fù)時間,i%<5%； 按Mrmin準則（取h = 5）設(shè)計速度環(huán)，確定速度調(diào)節(jié)器參數(shù)； 計算系統(tǒng)空載和額定負載下啟動到額定轉(zhuǎn)速時，啟動過程的速度超調(diào)量和總起動時間。2給定條件采用H型主電路，工作于雙極性工作方式；各子課題的給定參數(shù)見表二。3幾個相關(guān)的計算

9、公式 電動機電樞電感的計算： p極對數(shù)； 或： p極對數(shù)， C = 0.4 保證電流連續(xù)且i(t)0，則開關(guān)的臨界頻率： 或應(yīng)有： 電動機空載電流：表二 PWM-M雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計各子課題給定數(shù)據(jù)子 課題 號13/2113/2213/2313/2413/2513/2613/2713/2813/2913/30參考給 定條 件電動機PN / KW0120253012054704551053500UN /V4811022048220440750220220440IN /A3729175373051807605353081240If /A03025170353015755030120nN r

10、/min20024001500200100095037515001000320Ra /3243.41.23240.0660.0930.0890.310.0780.018GD2 / N/m0.13723.921.2995.51.723221.51.51.51.51.14Tm / mS200889389798112120168變 流裝 置Rrec/ 0.60.30.10.090.102RL /R /880.180.140.180.05L / mH60.4601202.16164.345.12.162.1Tl / ms50.031Ks816328304885254068設(shè) 計參 數(shù)U*nm / V1

11、0101010151010101010U*im / V107.5810127.21010810Uctm / V108.5 810101010106.510Ton /S0.010.010.0050.0050.0140.010.020.010.0150.01Toi /S0.00050.0020.0010.0010.00220.0030.0010.0010.00250.003R0 / k402020202020402040205.課題分配表學號（尾數(shù)）01 214102 224203 234304 244405 254506 264607 274708 284809 294910 3050子課題號1

12、3/0113/0213/0313/0413/0513/0613/0713/0813/0913/10“系統(tǒng)”單組VM雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)學號（尾數(shù)）11 315112 325213 335314 345415 355516 365617 375718 385819 395920 40子課題 號13/2113/2213/2313/2413/2513/2613/2713/2813/2913/30“系統(tǒng)”PWM-M雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)參考文獻洪乃剛。電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的MATLAB仿真。機械工業(yè)出版社。2006黃忠霖?？刂葡到y(tǒng)MATLAB計算及仿真。國防工業(yè)出版社。2004黃忠霖。控制系統(tǒng)MATL

13、AB計算及仿真實訓(xùn)。國防工業(yè)出版社。2004錢平。交直流傳動控制系統(tǒng)。機械工業(yè)出版社。2001陳伯時。電力拖動自動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)。機械工業(yè)出版社。2006童福堯。電力拖動自動控制系統(tǒng)習題例題集。機械工業(yè)出版社。李世卿。自動控制系統(tǒng)。冶金工業(yè)出版社張明達。電力拖動自動控制系統(tǒng)。冶金工業(yè)出版社。20郭伯農(nóng)。自動控制系統(tǒng)。上?？茖W技術(shù)文獻出版社勾厚政 電力拖動運動控制系統(tǒng)實驗與基于MATLAB的仿真虛擬實驗 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計計算參考程序 系統(tǒng)各主要參數(shù)的估算有條件時應(yīng)在現(xiàn)場實驗測定！ 最低限度要了解的原始數(shù)據(jù)，一般要整理銘牌數(shù)據(jù) 派生參數(shù)效率： 電樞電阻： 整流電路電阻：變壓器的短路比的

14、參考數(shù)據(jù)： 變壓器的次級相電壓：V=變壓器的次級相電流回路總電阻： 恒定磁場之下的電勢常數(shù) 恒定磁場之下的電勢常數(shù)電樞電感 mHP 磁極對數(shù) =68回路總電感VM系統(tǒng)三相橋式可控整流電路PWMM系統(tǒng)，雙極性工作方式系統(tǒng)飛輪轉(zhuǎn)矩電磁時間常數(shù)機電時間常數(shù) 系統(tǒng)參數(shù)可控調(diào)壓裝置等效時間常數(shù)可控調(diào)壓裝置等效時間常數(shù)速度反饋系數(shù)電流反饋系數(shù)速度反饋和給定濾波時間常數(shù)電流反饋和給定濾波時間常數(shù) 電流環(huán)的設(shè)計 選擇典型型或選擇近似典型型系統(tǒng)的依據(jù)：只能設(shè)計成典型型系統(tǒng)：要求給定響應(yīng)快、跟隨性能好、超調(diào)量小，則設(shè)計成典型型系統(tǒng)；要求抗擾動性能好，則設(shè)計成典型型系統(tǒng)：一般近似校正為典型型系統(tǒng)， 校正環(huán)節(jié)選擇PI

15、調(diào)節(jié)器 按典型型系統(tǒng)設(shè)計；取“工程最佳”參數(shù)： 近似處理后，按典型型系統(tǒng)且按準則設(shè)計；取“最佳參數(shù)”： 近似處理后，按典型型系統(tǒng)且按準則設(shè)計；取“最佳參數(shù)”： 調(diào)節(jié)器參數(shù)計算 校驗近似條件（按典型型系統(tǒng)設(shè)計）直流電壓突降U時的電流動態(tài)降落Im（查表計算） 速度環(huán)的設(shè)計 校正環(huán)節(jié)選擇PI調(diào)節(jié)器電流環(huán)是按典型型系統(tǒng)設(shè)計的、而且取二階最佳參數(shù)的電流環(huán)，；電流環(huán)是按典型型系統(tǒng)設(shè)計的，電流環(huán)； 速度環(huán)按典型型系統(tǒng)設(shè)計；且按準則設(shè)計： 按典型型系統(tǒng)、且按準則設(shè)計；且?。?調(diào)節(jié)器參數(shù)計算 校驗近似條件 校核退飽和時的超調(diào)量、計算啟動時間查表計算評分標準評定項目要求得分（10分制）權(quán)系數(shù)滿分原理圖手工繪圖；整

16、潔、規(guī)范、正確110計算數(shù)據(jù)公式準確、計算正確；列出匯總表220動態(tài)結(jié)構(gòu)圖手工繪圖；整潔、規(guī)范、正確110MATLAB仿真圖電腦打印圖，附仿真曲線220MATLAB虛擬實驗圖電腦打印圖，附仿真曲線220報告、說明書質(zhì)量獨立完成，文字表達能力220總分1100附注1：可以選用Z4系列的某一個直流電動機。部分Z4系列直流電動機技術(shù)數(shù)據(jù)型 號PNU NI Nn N P fR aL aGD 2kWVAr/minWmHkgm 2%Z4-100-1422021630002800.4376.50.04479.92213115001.4321.470.1159710002.7340.563.3Z4-112/2

17、-15529430703100.2674.150.07281.2317515200.9914.172.32214210001.8926.564.4Z4-112/4-11158230004700.1172.250.12883.55531215200.397.775.8424610000.7715.469.1附注2：為了節(jié)省時間，表征個人的勞動、水平、收獲，便于公平的成績評定，要求學生提前領(lǐng)習“課程設(shè)計報告”稿本，需要手書的報告部分建議：一氣呵成，及時送交指導(dǎo)教師評閱、修正錯誤、提高設(shè)計水平，使得通過課程設(shè)計卻有收獲！附錄：Simulink制圖、操作的某些方法1改變模塊對象的大?。河檬髽诉x擇模塊圖

18、標，再將鼠標移到模塊對象四周的控制小快，按住鼠標不放，拖拽鼠標2改變模塊對象的方向：用鼠標選中模塊對象，利用【Format】下拉菜單的【Flip Block】或者【Rotate Block】命令，【Flip Block】可將選中的模塊旋轉(zhuǎn)1800，【Rotate Block】將選中的模塊順時針旋轉(zhuǎn)90O。3信號線折彎：對選中的信號線，按住【Shift】鍵，再用鼠標左鍵再要折彎的地方單擊一下，在此處出現(xiàn)一個小圓圈，表示折點4信號線分支：按住【】Ctrl鍵，并在要建立分支的地方按住鼠標左鍵拉出即可5系統(tǒng)模型標題名稱的標住與修改；將鼠標置于欲標住模型標題名稱的空白處，雙擊左鍵，即拉出一個矩形框，其中

19、有光標閃爍6【Format】下拉菜單的應(yīng)用【Font】字體設(shè)置【Text alignment】標題定位【Flip Name】模塊名稱換位【Background color】設(shè)置背景顏色7【Edit】下拉菜單的應(yīng)用【Create subsystem】創(chuàng)建子系統(tǒng)【Mask subsystem】封裝子系統(tǒng)【Look under mask 】詳細察看封裝模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8【View】下拉菜單的應(yīng)用【Zoom in】放大模型顯示比例【Zoom out】縮小模型顯示比例【Normal】正常比例顯示模型9示波器的應(yīng)用技巧圖形縮放：點擊放大鏡、選取放大區(qū)，或X、Y軸分別放大坐標軸范圍：在示波器窗口的圖形部分點擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇“axes properties”項打開Y軸范圍的對話框，重新設(shè)置Y軸測量范圍10Multimeter(萬用表)模塊：在電路模型中，拖進一個Multimeter(萬用表)模塊，雙擊其圖標，打開讀者界面，Multimeter(萬用表)模塊包括可選測量量列表（Available Measurements）和已選測量量列表（Selected Measurements）:利用按鈕