《电机DSP控制技术》教学大纲

第页《电机DSP控制技术》教学大纲课程编号：13180429英文名称：DSPTechnologyofMotorControl学分：2.5学时：48（其中理论32学时，实验16学时）课程类别：专业平台课程授课对象：电气工程及其自动化专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第6学期一、课程性质、任务和目标DSP作为一种高速数字信号处理器，已被广泛应用于电机驱动控制的开发中。本课程的主要教学任务是使学生掌握DSP电机控制的基本知识、基本理论，基本计算方法、一般运行情况以及DSP系统的情况和实验技能，为后续专业基础课和专业课的学习打好必要的基础。本课程拟达到的课程目标:课程目标1：专业知识方面：通过本课程学习，使学生了解DSP的基本结构，掌握DSP编程技术及电机DSP控制的基础理论技术知识，培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生一定的动手能力，为从事专业技术工作做好基本培养和锻炼。课程目标2：专业能力方面：熟悉DSP系统的设计方法，使学生达到能对一般DSP系统进行设计、开发的能力。课程目标3：综合能力方面：采用基础知识精讲、实例、作业、实验巩固、综合训练等教学模式，强调动手能力培养，使学生能实现DSP电机控制系统的设计、应用，主要是电机控制方面的综合能力培养。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重对应关系3.2在安全、环境、法律等现实约束条件下，能够进行电气工程的方案设计、设备选型和系统集成，能优选方案，体现创新意识。课程目标11M10.2了解本专业的前沿技术，并能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，具有良好的语言表达能力、写作能力和人际交往能力。课程目标20.5M课程目标30.5（H—高，M—中，L—低）三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求学时教学方式对应课程目标1导学讨论电机驱动基础理论并进行分类概述。结合应用案例，讨论为什么要学电机DSP控制技术，如何学DSP控制技术，讨论课程的教学形式、计划、考核及其他有关要求。了解一般电机驱动控制基本原理及方法，理解为什么要学DSP控制技术，掌握学习DSP控制技术的途径与方法。2集中讲授12DSP编程技术基础讨论适用于电机驱动控制的某系列DSP芯片的结构及性能、存储空间及时钟、中断系统、A/D转换器、事件管理器等与电机驱动控制直接关联的功能单元的结构、工作方式及相关编程技术。理解适用于电机驱动控制的某系列芯片的结构及性能、中断系统、事件管理器、DSP的A/D转换器。熟悉与电机驱动控制直接关联的DSP各功能单元的编程技术。8集中讲授1,2,33DSP控制中的编程技术讨论定点DSP的数据Q格式、带有死区的PWM波形、数字PI调节器的DSP实现方法、数字测速、电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术及矢量变换控制技术。理解数字PI调节器的DSP实现方法、电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术，矢量变换控制技术。熟悉电动机控制的编程技术。8集中讲授1,2,34电机驱动控制系统的硬件设计讨论一般电机驱动控制系统硬件整体构架，主要包括辅助电源电路、功率电路、控制电路。了解系统整体电路设计，熟悉功率电路设计，控制电路设计，重点掌握电流采样电路，电压检测电路。2集中讲授1,2,35步进电动机的DSP控制讨论步进电动机的组成结构及工作原理、步进电动机的DSP控制技术、控制系统的软硬件设计。理解步进电动机的组成结构和工作原理，熟悉DSP控制系统硬件结构及控制程序设计。4集中讲授，讨论1,2,36无刷直流电动机的DSP控制讨论无刷直流电动机的结构和原理，基本公式、DSP控制、相序测定方法及无刷直流电动机无霍尔传感器控制方法与实现。理解无刷直流电动机的组成结构和工作原理，熟悉无刷直流电动机的DSP控制、控制系统硬件结构及控制程序设计。4集中讲授，小组讨论1,2,37通用伺服控制器讨论通用伺服控制器基本原理，主要涉及永磁同步电动机数学模型与矢量控制原理、伺服控制器软件设计。理解永磁同步电动机数学模型与矢量控制原理，熟悉DSP在永磁同步电动机矢量控制系统中的应用实现。4集中讲授，小组讨论1,2,3合计32序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1CCS开发环境实验熟悉DSP软件集成开发环境熟悉电机驱动硬件开发平台;2验证2,32直流电动机的DSP控制实验熟悉直流电机DSP控制技术4综合1,2,33步进电动机的DSP控制实验理解步进电机控制原理熟悉步进电机DSP控制技术4综合1,2,34三相无刷直流电动机的DSP控制实验理解三相无刷直流电机控制原理熟悉三相无刷直流电机DSP控制技术6综合1,2,3合计16四、课程教学方法1.总体设计采用理论加实验的教学模式，理论与实践结合，将项目驱动贯穿于整个教学过程中，变抽象的知识变为形象的实物，通过师生互动完成教学任务。采用探究式的教学模式，分析学生设计过程产生的错误，激发学生的学习兴趣，增强对所学知识的理解和掌握。课堂教学方法：讲授、讨论。实验教学方法：自主练习、个别答疑、集中指导。课外学习方法：预习教材相关章节，课外完成作业及项目设计。2.课堂教学课堂讲授：在课前预习的基础上，按知识模块，通过案例以演示和归纳主要知识点的应用，通过问题引导学生学习和讨论，不断强化学生对知识的理解。在讲授、讨论中，引导学生掌握分析、设计和调试的基本方法，使学生体验项目设计的过程，获得项目设计的成就感。重点支持毕业要求指标点：3.2，10.2。课内讨论：围绕预习内容、讲授案例、作业问题，引导学生进行优化、完善和补充。重点支持毕业要求指标点：3.2。3.实验教学在课外学习和作业实施的基础上，通过课内实验，理解有关知识点，掌握电机DSP控制系统程序常用的分析和设计方法。重点支持毕业要求指标点：3.2，10.2。4.课外学习课前预习：要求学生在课前按预习计划完成自主学习内容，即自学教材相关章节。重点支持毕业要求指标点：3.2。课后作业：要求学生按时完成课后作业。重点支持毕业要求指标点：10.2。项目设计：要求学生以团队合作形式按要求完成一个项目设计，要求形成设计报告，并进行控制系统的开发。项目实践需要集中进行现场验收，要求进行系统演示和口头汇报。重点支持毕业要求指标点：3.2，10.2。五、学业评价和课程考核1．考核方式考试（√）考查（）2．成绩记载百分制（√）五级分制（）3.考核原则强化实践——强化课内外实验突出平时——注重平时作业提前关联——提前与专业学习关联，提高学习的兴趣注重能力——重点考察分析与设计的能力4.成绩总评考核评价构成：平时作业15%，实验成绩20%，课堂测试15%，期末考试成绩50%。5.考核方案（1）平时作业考核方案平时作业占15%，主要考查学生对电机DSP控制技术理论知识的掌握程度，考查课堂表现。每次按A、B、C、D四等予以记载,不交记为不及格。最终折算成A（90分）、B（80分）、C（70分）、D（60分）、作业不交（0分）。总评时按该项总得分×占比15%的方式计算得到平时作业成绩。表5-1平时作业的考核方案序号考察点占比%得分对应课程目标1DSP电机驱动控制编程理论技术基础1001,2,3（2）实验考核方案实验成绩占20%，主要考查学生对电机DSP控制技术的应用实践能力。每次实验，工程代码经编程调试并能正确演示，根据演示情况及实验报告决定该实验成绩。每次按A、B、C、D四等予以记载,总评时最终折算成A（90分）、B（80分）、C（70分）、D（60分）、实验不做实验报告不交（0分）。总评时按该项总得分×占比20%的方式计算得到实验成绩。表5-2实验的考核方案序号考察点占比%得分对应课程目标1操作能力，实验功能实现情况501,2,32实验报告501,2,3（3）课堂测试考核方案课堂测试占15%，主要通过2次单元测评的方式考查学生对电机DSP控制技术的掌握程度。每次按百分制予以记载。总评时根据按该项总得分×占比15%的方式计算得到考核成绩。表5-3期中考核（或2次单元测试）的考核方案序号考察点占比%得分对应课程目标1DSP电机驱动控制编程理论技术基础1001,2,3（4）期末考试方案期末考试总成绩的50%，主要考查电机DSP控制技术的基础理论知识、编程技术及综合分析设计应用能力。期末考试卷面成绩不能低于50分，低于50分者，其课程总评成绩为不及格。六、教学反馈教学反馈包括作业和实验等评改后的反馈和期中考试（或2次单元测验）后的反馈。教学反馈形式一般为课堂反馈和应学生需要给予的单独反馈。七、建议教材与参考资料建议教材：1.任志斌