控制系統(tǒng)課程設(shè)計任務(wù)書

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課程設(shè)計任務(wù)書

學(xué)年第一學(xué)期

同學(xué)姓名：專業(yè)班級：

指導(dǎo)老師：工作部門：

一、課程設(shè)計題目：直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計及仿真和此處按照自己做的題寫名稱

二、設(shè)計目的：

《控制系統(tǒng)課程設(shè)計》是繼“自動控制系統(tǒng)”課之后開設(shè)的實踐性環(huán)節(jié)課程。因為它是一門理論深、綜合性強(qiáng)的專業(yè)課，單是學(xué)習(xí)理論而不舉行實踐將不利于學(xué)問的接受及綜合應(yīng)用。本課程設(shè)計將起到從理論過渡到實踐的橋梁作用,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，使同學(xué)進(jìn)一步鞏固、深入和擴(kuò)充在交直流調(diào)速及相關(guān)課方面的基本學(xué)問、基本理論和基本技能，達(dá)到培養(yǎng)同學(xué)自立思量、分析和解決問題的能力。

2、通過課程設(shè)計，讓同學(xué)自立完成一項直流或溝通調(diào)速系統(tǒng)課題的基本設(shè)計工作，使同學(xué)認(rèn)識設(shè)計過程，了解設(shè)計步驟，達(dá)到培養(yǎng)同學(xué)綜合應(yīng)用所學(xué)學(xué)問能力、培養(yǎng)同學(xué)實際查閱相關(guān)設(shè)計資料能力的目的、培養(yǎng)同學(xué)工程繪畫和編寫設(shè)計說明書的能力。

3、通過課程設(shè)計，提高同學(xué)理論聯(lián)系實際，綜合分析和解決實際工程問題的能力。通過它使同學(xué)理論聯(lián)系實際，以實際系統(tǒng)作為實例，對系統(tǒng)舉行分析設(shè)計，把握控制系統(tǒng)設(shè)計必需遵循的原則、基本內(nèi)容、設(shè)計程序、設(shè)計規(guī)范、設(shè)計步驟辦法及系統(tǒng)調(diào)試步驟。通過設(shè)計培養(yǎng)同學(xué)鄭重仔細(xì)、一絲不茍和實事求是的工作作風(fēng)。培養(yǎng)同學(xué)的創(chuàng)新意識和創(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)計內(nèi)容（含技術(shù)指標(biāo)）

1．直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計及仿真題目和設(shè)計要求：（直流調(diào)速系統(tǒng)選項一題）

(一)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計選題1

機(jī)架序號電動機(jī)

型號

Pn（KW）Un（V）In（A）nn（r/min）Ra（Ω）GDa2（Nm2）Ｐ極對

數(shù)

１Z2-926723029114500.268.601

(2)技術(shù)數(shù)據(jù)

１．電樞回路總電阻取Ｒ＝２Ｒa；總飛輪力矩：2

25.2aGDGD=。

２．其他參數(shù)可參閱教材中“雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)整器的工程設(shè)計舉例”的有關(guān)數(shù)據(jù)。

３．要求：調(diào)速范圍Ｄ＝10，靜差率Ｓ≤５％：穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量%5%≤iσ；啟動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速退飽和超調(diào)量%10≤nσ。

４．要求系統(tǒng)具有過流、過壓、過載和缺相庇護(hù)。５．要求觸發(fā)脈沖有故障封鎖能力。６．要求給拖動系統(tǒng)設(shè)置給定積分器。(3)設(shè)計的內(nèi)容1.調(diào)速的計劃挑選

（１）直流電動機(jī)的挑選（按照上表按小組挨次挑選電動機(jī)型號）

（２）電動機(jī)供電計劃的挑選（要求通過計劃比較后，采納晶閘管三相全控整流器供

電計劃）；

（３）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)挑選（要求通過計劃比較后，采納轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）；（４）確定直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。

2.主電路的計算（可參考“電力電子技術(shù)”中有關(guān)主電路技術(shù)的章節(jié)）

（１）整流變壓器計算，二次側(cè)電壓計算；一、二次側(cè)電流的計算；容量的計算。（２）晶閘管元件的挑選。晶閘管的額定電壓、電流計算。

（３）晶閘管庇護(hù)環(huán)節(jié)的計算。a)溝通側(cè)過電壓的庇護(hù)；b)阻容庇護(hù)、壓敏電阻庇護(hù)計

算；c)直流側(cè)過電壓庇護(hù)；d)晶閘管及整流二極管兩端的過電壓庇護(hù)；e)過電流庇護(hù)。f)溝通側(cè)迅速熔斷器的挑選,與元件全連的迅速熔斷器的挑選,直流側(cè)迅速熔斷器的挑選。

（４）平波電抗器計算。３.觸發(fā)電路的挑選與校驗

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)電路舉行選用。4.控制電路設(shè)計計算：

主要包括：給定電源和給定環(huán)節(jié)的設(shè)計計算、轉(zhuǎn)速檢測環(huán)節(jié)的設(shè)計與計算、調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算、調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算。

5.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計：

主要設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)整器和電流調(diào)整器，可參閱雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)整器的工程設(shè)計法舉行設(shè)計。

6.對系統(tǒng)舉行仿真校驗并上交設(shè)設(shè)說明書。

(二)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計選題2

不行逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計：設(shè)計數(shù)據(jù)：直流電機(jī)額定功率PN=10KW；額定電壓UN=220V,額定電流IN=55A,極對數(shù)2P=4,轉(zhuǎn)速nN=1000r/min；電樞電感LD=7mH；電樞電阻Ra=0.5Ω,勵磁電壓UL=220V,勵磁電流IL=1.6A；要求系統(tǒng)調(diào)速范圍D=10,S≤5%，電流脈動系數(shù)Si≤10%。

設(shè)計要求:

1、調(diào)速計劃挑選及確定

2、主電路計算和元件挑選

3、觸發(fā)電路設(shè)計挑選

4、控制回路設(shè)計元件挑選和指標(biāo)校驗

5、輔助電路設(shè)計及挑選

6、PCB板設(shè)計(選做)

7、調(diào)試計劃制訂

8、對系統(tǒng)舉行仿真

9、上交設(shè)計說明書，原理圖

（三）直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計選題3

某晶閘管供電的雙閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計數(shù)據(jù)：直流電機(jī)額定功率PN=60KW；額定電壓UN=220V,額定電流IN=308A,轉(zhuǎn)速nN=1000r/min；電勢系數(shù)Ce=0.196V·min/r；主回路總電阻R=0.18Ω,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)放大倍九Ks=35；電磁時光常數(shù)Tl=0.012s,機(jī)電時光常數(shù)Tm=0.12s,電流反饋濾波時光常數(shù)Toi=0.0025s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時光常數(shù)Ton=0.015s。各調(diào)整器限幅為8V，勵磁電壓UL=110V,勵磁電流IL=0.8A；要求系統(tǒng)調(diào)速范圍D=10,S≤10%，電流超調(diào)量σi%≤5%,轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn%≤12%.

設(shè)計要求:

1、調(diào)速計劃挑選及確定

2、電路計算和元件挑選

3、觸發(fā)電路設(shè)計挑選

4、控制回路設(shè)計元件挑選和指標(biāo)校驗

5、輔助電路設(shè)計及挑選

6、PCB板設(shè)計(選做)

7、調(diào)試計劃制訂

8、對系統(tǒng)舉行仿真

9、上交設(shè)計說明書，原理圖及PCB板圖

（四）直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計選題4

直流電動機(jī)：型號Z3-51

額定功率PN=5.5kW，額定電壓UN=220v

額定電流IN=28.6A，額定轉(zhuǎn)速nN=1500r/min,，J=0.021kg·m2

勵磁方式：他勵，勵磁額定電流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<0.1%，

(2)動態(tài)指標(biāo)：動態(tài)調(diào)節(jié)時光Δt≤2s，空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)б

n<=20%設(shè)計要求:

1、計劃挑選及確定

2、電路計算和元件挑選

3、觸發(fā)電路設(shè)計挑選

4、控制回路設(shè)計元件挑選和指標(biāo)校驗

5、輔助電路設(shè)計及挑選

6、PCB板設(shè)計(選做)

7、調(diào)試計劃制訂

8、對系統(tǒng)舉行仿真

9、上交設(shè)計說明書，原理圖

2．溝通調(diào)速系統(tǒng)建模及仿真（溝通調(diào)速系統(tǒng)選一題）

1、溝通調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)建模及仿真。

系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)：380V，50HZ，三相溝通供電電源

鼠籠式三相溝通異步電動機(jī)，額定功率PN=2.2kW，額定電壓UN=380v，額定電流IN=10A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,，J=0.255kg·m2，Rs=0.435Ω，Rr=2Ω，P=2。建立溝通調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型，并舉行參數(shù)設(shè)置。做出仿真結(jié)果，上交說明書。

2、串級調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)建模及仿真：

系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)：380V，50HZ，三相溝通供電電源

繞線式三相溝通異步電動機(jī)，額定功率PN=2.2kW，額定電壓UN=380v，額定電流IN=5A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,，J=0.045kg·m2，Rs=1.435Ω，P=2。建立串級調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型，并舉行參數(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)計數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)：380V，50HZ，三相溝通供電電源

鼠籠式三相溝通異步電動機(jī)，額定功率PN=2.2kW，額定電壓UN=380v，額定電流IN=10A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,，J=2kg·m2，Rs=0.435Ω，Rr=3Ω,P=2。建立交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型，并舉行參數(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)計數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)：380V，50HZ，三相溝通供電電源

鼠籠式三相溝通異步電動機(jī)，額定功率PN=2.2kW，額定電壓UN=380v，額定電流IN=10A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,，J=0.2kg·m2，Rs=0.087Ω，Rr=0.228Ω,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，并舉行參數(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)計數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)：380V，50HZ，三相溝通供電電源

鼠籠式三相溝通異步電動機(jī)，額定功率PN=12kW，額定電壓UN=380v，額定電流IN=25A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,，J=0.02kg·m2，Rs=0.16891Ω，Rr=0.13973Ω,P=2。建立直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型，并舉行參數(shù)設(shè)置。做出仿真結(jié)果，上交說明書。

6、轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制溝通電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真

系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)：380V，50HZ，三相溝通供電電源

鼠籠式三相溝通異步電動機(jī)，額定功率PN=2.2kW，額定電壓UN=380v，額定電流IN=10A，額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,，J=0.2kg·m2，Rs=0.087Ω，Rr=0.228Ω,P=2。建立調(diào)速系統(tǒng)仿真模型，并舉行參數(shù)設(shè)置。做出仿真結(jié)果，上交說明書。

四、課程設(shè)計基本要求

通過課程設(shè)計，同學(xué)應(yīng)把握控制系統(tǒng)工作原理、總體計劃確定原則、主電路設(shè)計及元器件選型、控制回路設(shè)計及元器件挑選、輔助回路設(shè)計等。并能嫻熟應(yīng)用相應(yīng)軟件繪制原理圖，并能應(yīng)用控制系統(tǒng)仿真軟件對所設(shè)計系統(tǒng)舉行仿真切驗。

1）本課程設(shè)計應(yīng)按照設(shè)計任務(wù)書以設(shè)計技術(shù)規(guī)程及規(guī)定舉行，完成內(nèi)容：

1.按照設(shè)計課題的技術(shù)指標(biāo)和給定條件，能自立而正確地舉行計劃論證和設(shè)計計算，要求概念

清晰、計劃合理、辦法正確、步驟完整。

2.要求把握直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容、辦法、步驟和溝通調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真。

3.學(xué)會查閱有關(guān)參考資料和手冊，并能正確挑選有關(guān)元器件和參數(shù)。

4.學(xué)會繪制有關(guān)電氣系統(tǒng)原理圖和編制元器件明細(xì)表。

5.學(xué)會編寫設(shè)計說明書。

6.通過對所設(shè)計的系統(tǒng)舉行仿真切驗，把握系統(tǒng)仿真的辦法。

2）實施過程：

1.同學(xué)分組、布置題目。按學(xué)號分組，然下達(dá)課程設(shè)計任務(wù)書，原則上每小組一個題目。

2.認(rèn)識題目并選題，收集資料。設(shè)計開頭，每個同學(xué)按照所選的題目，充分了解技術(shù)要求，明

確設(shè)計任務(wù)，收集資料，包括參考書、手冊和圖表等，為設(shè)計做好預(yù)備

3.直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計及仿真。正確選定系統(tǒng)計劃，并舉行主電路和庇護(hù)電路設(shè)計、計算和元器

件選型，仔細(xì)畫出系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖。

4.直流調(diào)速系統(tǒng)控制電路的計劃選定、設(shè)計、計算和元器件選型，完成操作電路原理設(shè)計和

元件選型，最后舉行仿真切驗并校驗是否達(dá)到要求。

5.溝通調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真，先簡要敘述基本原理，然后舉行建仿照真，給出仿真結(jié)果。

6.校核囫圇系統(tǒng)設(shè)計，編制元件明細(xì)表。

7.繪制正規(guī)系統(tǒng)原理圖，收拾編制課程設(shè)計任務(wù)書。

五、設(shè)計進(jìn)度支配

1、進(jìn)度表

3、執(zhí)行要求

（1）直流調(diào)速設(shè)計的十三題中選做一題，在溝通調(diào)速仿真四題中選一題。

（2）要求自立完成，并在答辯過程中檢測。

（3）為了避開雷同，在設(shè)計中所采納的計劃不能一樣。

六、設(shè)計報告

本課程設(shè)計的任務(wù)包括兩部分內(nèi)容：直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計并校驗和溝通調(diào)速建模與仿真。

(一)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計部分提交:

1．題目及技術(shù)要求

2．系統(tǒng)計劃和總體結(jié)構(gòu)。

3．系統(tǒng)工作原理介