控制系统课程设计任务书

1、询I必竟鼻率睨 课程设计任务书 学年第一学期 学生姓名： 专业班级： 指导教师：工作部门： 一、课程设计题目：直流调速系统设计及仿真和此处根据自己做的题写名称 二、设计目的： 控制系统课程设计是继自动控制系统”课之后开设的实践性环节课程。由于它是一门 理论深、综合性强的专业课，单是学习理论而不进行实践将不利于知识的接受及综合应用。本课 程设计将起到从理论过渡到实践的桥梁作用，通过该环节训练达到下述教学目的： 1、通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课方而的基本知识、 基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决问题的能力。 2、通过课程设讣，让学生独立完成一项直

2、流或交流调速系统课题的基本设计工作，使学生 熟悉设汁过程，了解设计步骤，达到培养学生综合应用所学知识能力、培养学生实际查阅相关设 计资料能力的目的、培养学生工程绘画和编写设计说明书的能力。 3、通过课程设计，提高学生理论联系实际，综合分析和解决实际工程问题的能力。通过它 使学生理论联系实际，以实际系统作为实例，对系统进行分析设计，掌握控制系统设计必须遵循 的原则、基本内容、设计程序、设计规范、设计步骤方法及系统调试步骤。通过设计培养学生严 肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风。培养学生的创新意识和创新精神，为今后走向工作岗 位从事技术打下良好基础。 三、课程设计内容（含技术指标） 1. 直流调

3、速系统设计及仿真题目和设计要求：（直流调速系统选项一题） （一）直流调速系统的设计选题1 （1）电机数如下表: 机架序 号 电动机 型号 Pn (KW) UB (V) L (A) na (r/min) Ra (Q) GD(Nm) P极对 数 1 Z2-92 67 230 291 1450 0.2 68. 60 1 2 Z2-91 48 230 209 1450 0.3 58. 02 1 3 Z2-82 35 230 152 1450 0.4 31.36 1 4 Z2-81 26 230 113 1450 0.5 27. 44 1 5 Z2-72 19 230 82. 55 1450 0.7 1

4、1.76 1 6 Z2-71 11 230 61 1450 0.8 9.8 1 7 Z2-62 11 230 47.8 1450 0.9 6. 39 1 8 Z2-61 8.5 230 37 1450 1.0 5. 49 1 9 Z2-52 6 230 26. 1 1450 1. 1 3. 92 1 10 Z2-51， 4.2 230 18. 25 1450 1.2 3. 43 1 （2）技术数据 1 .电枢回路总电阻取R=2Ra：总飞轮力矩：GD2=2.5GD；O 2 .其他参数可参阅教材中“双闭环调速系统调肖器的工程设计举例”的有关数据。 3. 要求：调速范围D=10,静差率S5%：稳态无

5、静差，电流超调Ser.% 22OV,额 定电流Ix=308Af转速m-=1000r/min：电势系数Ce=O. 196V min/r：主回路总电阻R二0.18Q，触发 整流环节放大倍九Ks二35：电磁时间常数T忏0. 012s,机电时间常数Tm=O. 12s,电流反馈滤波时间 常数Toi二0. 0025s,转速反馈滤波时间常数Ton二0. 015s。各调盯器限幅为8V,励磁电压UL=110V, 励磁电流Il=0. 8A；要求系统调速范国D二10,SW 10%,电流超调量。i%5%,转速超调 设计要求： 1、调速方案选择及确定 2、电路计算和元件选择 3、触发电路设计选择 4、控制回路设汁元件选

6、择和指标校验 5、辅助电路设计及选择 6、PCB板设计（选做） 7、调试方案制订 8、对系统进行仿真 9、上交设计说明书，原理图及PCB板图 （四）直流调速系统的设计选题4 直流电动机:型号Z3-51 额定功率Px=5. 5kW,额左电压Ux=220v 额定电流 Ix=28. 6A,额定转速 nx=1500r/min, , J=0. 021kg m2 励磁方式：他励，励磁额定电流Iex=0. 75A 要求：（1）静态指标：调速范用D二5,静态指标S0. 1%, （2）动态指标：动态调整时间At2s,空载起动到额定转速时的转速超调6 n=20%设计要求: 1、方案选择及确泄 2、电路计算和元件选

7、择 3、触发电路设计选择 4、控制回路设计元件选择和指标校验 5、辅助电路设计及选择 6、PCB板设计（选做） 7、调试方案制订 8、对系统进行仿真 9、上交设计说明书，原理图 2. 交流调速系统建模及仿真（交流调速系统选一题） 1、交流调压调速系统建模及仿真。 系统设讣数据技术数拯：380V, 50HZ,三相交流供电电源 鼠笼式三相交流异步电动机，额泄功率Px=2.2kW,额赵电压Ux=380v,额定电流210A,额 定转速 nx=1460r/inin, , J=0. 255kg - m Rs二0.435Q, Rr=2Q, P二2。建立交流调压调速系统的仿 真模型，并进行参数设宜。做出仿真结

8、果，上交说明书。 2、串级调速系统系统建模及仿真： 系统设计数据技术数据：380V, 50HZ,三相交流供电电源 绕线式三相交流异步电动机，额左功率Px=2. 2kW,额圮电压Uf380v,额定电流Lf5A,额左 转速砥二1460r/min, , J=0.045kg m3, Rs二1.435Q, P二2。建立串级调速系统的仿真模型,并进行 参数设置。做出仿真结果，上交说明书。 3、交-交变频调速系统的建模与仿真： 系统设计数据技术数据：380V, 50HZ,三相交流供电电源 鼠笼式三相交流异步电动机，额定功率Px=2. 2kW,额左电压Ux=380v,额定电流210A,额 定转速nx=1460

9、r/min, , J=2kg - m=, Rs二0.435 Q, Rr=3Q,P=2建立交-交变频调速系统的仿真模 型，并进行参数设置。做出仿真结果，上交说明书。 4、矢量控制变频调速系统的建模与仿真： 系统设计数据技术数据：380V, 50HZ,三相交流供电电源 鼠笼式三相交流异步电动机，额左功率Px=2. 2kW.额左电压U、二380v,额定电流LfIOA,额 定转速 nx=1460r/min, , J=0. 2kg m=, Rs 二 0.087Q, Rr 二0. 228 Q, P二2。建立磁链开环、转速和电 流闭环的异步电机矢星控制调速系统仿真模型，并进行参数设置。做岀仿頁结果，上交说明

10、书。 5、直接转矩控制系统的建模与仿真： 系统设计数拯技术数据：380V, 50HZ,三相交流供电电源 鼠笼式三相交流异步电动机，额左功率Px=12kW,额定电压Uf380v,额定电流I、二25A,额立 转速 nx=1460r/min, , J=0. 02kg Rs=O. 16891 Q , Rr二0. 13973 Q, P二2。建立直接转矩控制系统 的仿真模型，并进行参数设置。做出仿真结果，上交说明书。 6、转速开环恒压频比控制交流电机调速系统建模与仿真 系统设计数拯技术数据：380V, 50HZ,三相交流供电电源 鼠笼式三相交流异步电动机，额怎功率Px=2. 2kW,额眾电压U、二380v

11、,额泄电流LfIOA,额 定转速 入二1460r/min, , J=0. 2kg ms, Rs二0.087 Q, Rr二0. 228 Q, P二2。建立调速系统仿真模型, 并进行参数设程。做岀仿真结果，上交说明书。 四、课程设计基本要求 通过课程设计，学生应掌握控制系统工作原理、总体方案确左原则、主电路设汁及元器件选 型、控制回路设计及元器件选择、辅助回路设计等。并能熟练应用相应软件绘制原理图，并能应 用控制系统仿真软件对所设计系统进行仿真实验。 1）本课程设计应根据设计任务书以设计技术规程及规泄进行，完成内容： 1根据设汁课题的技术指标和给左条件，能独立而正确地进行方案论证和设汁计算，要求概

12、念 淸楚、方案合理、方法正确、步骤完整。 2. 要求掌握直流调速系统的设计内容、方法、步骤和交流调速系统建模与仿真。 3. 学会査阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数。 4. 学会绘制有关电气系统原理图和编制元器件明细表。 5. 学会编写设计说明书。 6. 通过对所设计的系统进行仿真实验，掌握系统仿真的方法。 2）实施过程： 1学生分组、布置题目。按学号分组，然下达课程设计任务书，原则上每小组一个题目。 2. 熟悉题目并选题，收集资料。设计开始，每个学生根据所选的题目，充分了解技术要求，明 确设计任务，收集资料，包括参考书、手册和图表等，为设计做好准备 3. 宜流调速系统设讣及仿

13、真。正确选沱系统方案，并进行主电路和保护电路设计、计算和元器 件选型，认真画出系统总体结构框图。 4. 直流调速系统控制电路的方案选左、设计、计算和元器件选型，完成操作电路原理设讣和 元件选型，最后进行仿真实验并校验是否达到要求。 5. 交流调速系统的建模与仿真，先简要讲述基本原理，然后进行建模仿真，给出仿真结果。 6. 校核整个系统设计，编制元件明细表。 7. 绘制正规系统原理图，整理编制课程设计任务书。 五、设计进度安排 1、进度表 序号 设计内容 所用时间 1 布置任务，査阅资料及调研。 1天 2 直流系统部分方案的选择论证 1天 3 直流部分主电路设计 1天 4 直流部分控制电路设计

14、1天 5 直流部分仿真实验及校验及绘制电路图 1天 6 针对交流部分任务查资料并进行原理分析 1天 7 交流部分建模 1天 8 交流系统仿真调试 1天 9 交流系统仿真调试答辩 1天 10 答辩、撰写设计报告书 1天 11 介计 10天 2、时间安排 时间 一 期 星 期 星 三 U 星 四 期 星 五 期 星 一 期 星 期 星 三 U 期 星 四 期 星 五 期 3 上午12卩 下午 上 午 下午 上午 下午 上午 下午 上午 卜1 上午 下午 上午 下午 L午 下午 上午 下午 上午 下午 安 排 査资料 指导 指导 自行设汁 抬导 自行设讣 指导 自行设计 指导 指导 自行设汁 指导

15、自行设计 自行设计 指导 自行设计 编写报告 编写报告 答辩 地 设计指导地点:K2电力电子实验室，机房（自备计算机地点 点 查阅资料.自行设计哋点：K2电力电子实验瓠 图书馆.上网地点或其它 答 若在周五没有全部完成资料整理.则答辩时间可另行安排。 3、执行要求 （1）直流调速设汁的十三题中选做一题，在交流调速仿真四题中选一题。 （2）要求独立完成，并在答辩过程中检测。 （3）为了避免雷同，在设讣中所采用的方案不能一样。 六、设计报告 本课程设计的任务包括两部分内容：直流调速系统的设计并校验和交流调速建模与仿真。 （-）直流调速系统设计部分提交： 1. 题目及技术要求 2 系统方案和总体结构

16、。 3. 系统工作原理介绍。 4. 具体设计说明：包括主电路和控制电路。 5. 元件明细表。 6. 系统原理图：绘制原理图纸一张。 7. 指标校验与仿真实现。 8 仿真模型和仿真结果. 9画PCB板图（选做）。 （二）交流部分提交 对给龙的调系统进行原理分析、建模与仿真，并提交仿真结果。 七. 考核方式及成绩评定 评定项目 基本内涵 分值 设计过程 考勤 10分 自行设计、态度认真、按进度完成任务等 10分 设计报告 完成设计任务 30分 报告规范性、参考文献充分等情况 10分 设计报告创新性、雷同率等情况 10分 ?辩 回答问题情况 30分 总分 100分 0100分：优；8089分：良：7079分：中：6069分，及格；60分以下：不及格 六.参考资料 1陈伯时电力拖动自动控制系统，第3版北京：机械工业出版社，2004 2、石玉等电力电子技术题例与电路设计指北京：机械工业出版社，1998 3、王兆安电力电子技术.第4版北京：机械工业出版社，200 0 4、王离九等.电力拖动自动控制系统.武汉：华中科技大学出版社，1991 5、胡寿松自动控制原理：第4版北京：国防工业岀版社 6、洪