控制系统课程设计任务书

1、WOR格式课程设计任务书学年第一学期学生姓名:指导教师: 专业班级： 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。由于它是一门本课理论深、 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。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面的基本 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、通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课

2、题的基本设计工作，使学生熟悉设计过程，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. 直流调速系统设计及仿真题目和设计要求：（

3、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：nnnnaa 22WOR格式专业资料整理4Z2-812623011314500.527.44Z2-72Z2-71191423023082.55610.714500.8145011.769.810Z2-62Z2-61Z2-52Z2-51118.54.2(2)技术数据电枢回路总电阻取R1.R2.据。230230230230a;其他参数可参阅教材中“双闭环调速3 .要求：调速范围D =S47.83726.118.2514501450145014500.91.01.11.2总飞轮力矩GD 2 3 4 2.5GDa2。系统调节器的工

4、程设计举例”的有关数f10，静差率5%:稳态无静差,电流超调量6.395.493.923.43*5% ;启动n10% 。到额定转速时的转速退要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。饱和超调量4.5 .要求触发脉冲有故障封锁能力。6 .要求给拖动系统设置给定积分器。 设计的内容1. 调速的方案选择直流电动机的选择(根据上表按小组顺序选择电动机型号)打电动机供电方案的选择(要求通过方案比较后，采用晶闸管三相全控整流器供求通过方案比较后，采用转速电系统的结构选择要电方案)；流双闭环系统结构)确定直流调速系统的总体结构框图。2. 主电路的计算(可参考“电力电子技术”中有关主电路技术的章节)整流变压器计

5、算，二次侧电压计算；一、二次侧电流的计算；容量的计(1) 算。直流调速系统的设计选题 2WOR格式6专业资料整理PN=10KW额定电压 UN=220V,额定电流 1 N=55A,极对数 2P=4,转速 nN=1OOOr/min压 UL=220V,速范围励磁电流1 L=1.6A;要求系统调设计要求：1、调速方案选择及确定2、主电路计算和元件选择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，原理图不可逆直流调速系统设计：设计数据：直流电机额定功率；电枢电感LD=7mH电枢电阻Ra=0.5 Q

6、 ,励磁电Si D=10,SW 5%,电流脉动系数10%（三） 直流调速系统的设计选题3定电流某晶闸管供电的双闭环系统设计设计数据：I N=308A, 转速 nN=1OOOr/min ;电势系数NN直流电机额定功率P =60KV；额定电压 U =220V,额Ce=0.196V min/r ;主回路总电阻 R=0.18 Q , 触发整流环节放大倍九常数Toi=0.0025s,L励磁电流I=0.8AKs=35;电磁时间常数转速反馈滤波时间常 数Tl =0.012s, 机电时间常数 Tm=0.12s,电流反馈滤波时间Ton=0.015s。各调节器限幅为8V ,励磁电压UL=110V,；要求系统调速范

7、围 D=10,S 10%,电流超调量a i% 5%,转速超调量 an%c 12%.设计要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、 及调速方案选择及确定电路计算和元件选择 触发电路设计选择控制回路设计元件选择和指标校验 辅助电路设计及选择PCB板设计（选做）调试方案制订对系统进行仿真上交设计说明书，原理图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PN=5.5kW，额定电 压额定电流I N=28.6A ，额定 转速励磁方式：他励，励磁额定电流要求：（1）静态指标：调速 范围（2）动态指标：动态调整时间n=20%设计要求：1、方案选择及确定UN=220vnN=1500

8、r/min, , m2J=0.021kgIex=0.75AD=5,静态指标 S0.1% ,t 2s，空载起动到额定转速时的转速 超调WOR格式2、电路计算和兀件选择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）专业资料整理7、调试方案制订& 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。系统设计数据技术数据：380V, 50H Z,三相交流供电电源鼠笼式三相交流异步电动机，额定功率PN=2.2kW 额定电压UN=380v,额定电流I N=10A，额2定转速 nN=1

9、460r/min, J=0.255kg m, Rs=0.435 Q , Rr=2Q , P=2。建立交流调压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。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，额定功率PN=2.2kW 额定电压UN=380v ,额定电流I N=5A，额定2转速n =1460r/min, J=0.045kg m Rs=1.435 Q , P=2。建立串级调速系统的仿真模型，并N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, 5

10、0H Z,三相交流供电电源PN=2.2kW 额定电压 UN=380v , 额定电流I鼠笼式三相交流异步电动机，额定功率N=10A额N2定转速 n =1460r/min, m, Rs=0.435 Q , Rr=3 Q ,P=2 。建立交- 交变频调速系统的J=2kg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, 50H Z,三相交流供电电源NNN一 、一I =10A ,鼠笼式三相交流异步电动机，额定功率P =2.2kW，额定电压U =380v ,额定电流 额2定转速 nN=1460r/min, , J=0.2kg

11、m Rs=0.087 Q , Rr=0.228 Q ,P=2 。建立磁链开环、转速和电流闭环的异步电机矢量控制调速系统仿真模型，并进行参数设置。做出仿真结果，上交说明书。5、直接转矩控制系统的建模与仿真：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PN=12kW 额定电压 UN=380v,额定电流I N=25A，额定转速 nN=1460r/min, J=0.02kg m, Rs=0.16891 Q , Rr=0.13973 Q ,P=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

12、调速系统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PN=2.2kW，额定电压UN=380v,额定电流I N=10A，额定转速 nN=1460r/min, J=0.2kg m, Rs=0.087 Q , Rr=0.228 Q ,P=2 。建立调速系统仿真模型，并进行参数设置。做出仿真结果，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、总体方案确定原则、主电路设计及元器件选型、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）

13、本课程设计应根据设计任务书以设计技术规程及规定进行，完成内容：1. 根据设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。WOR格式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。学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关兀器件和参数。 学会绘制有关电气系统原理图和编制元器件明细表。学会编写设计说明书。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）施过程：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。 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

14、术要 求，明确设计任务，收集资料，包括参考书、手册和图表等，为设计做好准备呆护电路设计、直流调速系统设计及仿真。正确选定系统方案，并进行主电路和器件选型，认真画出系统总体结构框图。乍电路原理设计和直流调速系统控制电路的方案选定、设计、计算和元器件选型，完成操， 元件选型，最后进行仿真实验并校验是否达到要求。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。 校核整个系统设计，编制元件明细表。绘制正规系统原理图，整理编制课程设计任务书。4五、1、度表*序号 1 设计内容布置任务，查阅资料及调研。所用时间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

15、部分控制电路设计1天5直流部分仿真实验及校验及绘制电路图1天计进度安排交流部分建模 交流系统仿真调试1011交流系统仿真调试答辩 答辩、撰写设计报告书 合计10天时间安排2014 年 10月27日2013 年 11 月 7星期一星期二上下上午下12午午午节星期三上午时 间星期四星期五星期星期二星期三星期四星期五安資导导行导指自导 行设计上下午午自上下午午自上下午午编指行导设计编行写设报计答写辩报告WOR格式地 设计指导地点：K2 一电力电子实验室，机房（自备计算机地点）点 查阅资料、自行设计地点：K2 一电力电子实验室、图书馆、上网地点或其它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

16、、执行要求（1）直流调速设计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，在设计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。（一） 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。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. 兀件明细表。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）交流部分提交对给定的调系统进行原理分析、建模与仿真，并提交

17、仿真结果。七、考核方式及成绩评定1、陈伯时.电力拖动自动控制系统，第Q3版2、石玉等.计指3、王兆安 . 社，电力电子技术题例与电路设.北京：机械工业出版社，.北京：机械工业出版社，电力电子技术. 第4版.北京：机械工业出版200 0200419984、王离九等.5、胡寿松.社电力拖动自动控制系统.自动控制原理：第 4 版.北京：国防工业出版武汉：华中科技大学出版社,1991评定项目基本内涵值设计过程考勤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分答辩1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分分以下：不及格专业资料整理MATLAB仿真。机械工业出版社，6、洪乃刚等。厂 电力电子和电力拖动控制糸统的2007200320017、李华德主编。交流调速控制系统。电子工业出版 社，&胡崇岳等。现代交流调速系统。机械工业出版 社，(2)晶闸管元件的选择。晶闸管的额定电压、电流计算。a)交流侧过电压的保护；b) 阻容保护、压敏电阻(3)晶闸管保护环节的计算。保护计算；c)直流侧过电压