《运动控制系统》是自动化专业培养方案中的专业基础课,课程围绕工业常用的直流调速系统、交流调速系统及伺服系统等三个方面展开教学,使学生掌握交直流调速系统的组成,原理,工作特性等相关理论知识;掌握步进电机或伺服系统的使用方法。主要内容包括:直流VM 和PWM 系统工作原理及调速特性,转速单闭环系统的的组成、工作原理、稳态特性以及动态特性,直流双闭环系统的组成、工作原理、稳态特性以及动态特性,直流可逆系统的组成、原理;基于稳态模型的交流电机变压变频调速的原理、方法以及机械特性等知识,基于动态模型的交流电机矢量控制系统和直接转矩控制系统;步进电机使用方法。
通过对《运动控制系统》课程的学习,可以掌握一些电机使用的方法和技术,可以设计调试一些调速控制系统。
《运动控制系统》是一门实践性很强的课程,课程本身有完整成熟的理论体系,通过实验、课程设计、竞赛等实践练习,可以加强对理论知识的理解。
本课程的主要任务是通过课程教学以及对应的实验环节,培养能够综合运用电机拖动基础、电力电子技术、自控原理、电路、数电模电等基础知识解决电机调速控制问题。培养学生设计、调试电力拖动自动控制系统的能力、综合设计能力和实践动手能力。具体为:
目标1:培养学生掌握运动控制系统的组成,直流开环、但闭环、双闭环系统的组成、稳态结构、动态结构及其相关的各知识点。掌握交流调速方法,基于稳态模型的变压变频交流调速系统和基于动态模型的矢量控制系统的相关知识点。并且能够将这些知识点用于运动控制系统中的复杂工程问题的分析和方案设计中去。
目标2:培养学生认识到运动控制系统由多种方案选择,根据实际需要,可以分析、设计和调试直流开环、单闭环、双闭环直流调速系统,可以分析、选择不同的高性能变频调速系统的内部结构和调速性能。
目标3:培养学生具有按照工程方法设计和使用双闭环直流调速系统的能力,能够将通用变频器应用到工程实践中的能力。
目标4:培养学生能够利用文献,设计并调试三维运动控制系统及机械装置,完成特定控制任务。培养学生能够选择并搭建调速实验系统模块,调节参数使其满足调速性能指标要求。培养学生撰写实验报告,准确、清晰表达实验相关结果,达到学院实验报告撰写要求。
目标5:培养学生能够应用MATLAB 仿真的方法,对运动控制系统进行设计和参数优化。并且进行方案的比较和验证,能理解模拟仿真的局限性,培养终生学习意识和能力。
第一章 绪论
第1.1节 运动控制系统简介
第1.2节 直流电机复习
第1.3节 直流电机的四象限运行
第1.4节 直流调速系统用的可控直流电源
第一章单元测验
第一章作业
第二章 转速开环控制的直流调速系统
第2.1节 晶闸管整流器--直流电动机系统的工作原理及调速特性
第2.2节 PWM-电动机系统的工作原理和调速特性
第2.3节调速性能指标和开环系统存在的问题
第二章作业
第二章单元测验
第三章 转速闭环控制的直流调速系统
第3.1节 单闭环直流调速系统的稳态分析
第3.2节 单闭环直流调速系统的动态分析
第3.3节 无静差直流调速系统
第3.4节 转速反馈控制直流调速系统的限流保护
第三章单元测验
第三章作业
第四章 转速、电流反馈控制的直流调速系统
第4.1节 转速电流闭环控制的直流调速系统结构原理
第4.2节 双闭环系统的数学模型和动态过程分析
第4.3节 双闭环系统的工程设计方法
第4.4节 按工程方法设计双闭环调节器(电流环)
第4.5节 按工程方法设计双闭环调节器(转速环)
第4.6节 双闭环的弱磁控制与工程实例
第四章 作业
第四章 单元测验
第五章 直流调速系统的数字控制
第5.1节 直流调速系统的数字控制
第五章 作业
第五章 单元测验
第六章 可逆直流调速系统
第6.1节 PWM可逆直流调速系统
第6.2节 V-M可逆直流调速系统
第六章 作业
第六章 单元测验
第七章 基于稳态模型的交流调速系统
第7.1节 交流电机复习,交流调速方法
第7.2节 交流调压调速和变压变频调速
第7.3节 变压变频调速系统
第7.4节 变频器主电路和PWM技术
第7.5节 电压空间矢量技术
第7.6节 开环和闭环控制的变频调速系统
第七章 作业
第七章 单元测验
第八章 基于动态模型的交流调速系统
第8.1节 异步电机的三相数学模型
第8.2节 坐标变换
第8.3节 异步电动机在正交坐标系上的动态数学模型
第8.4节 矢量控制系统
第8.5节 直接转矩控制系统
第八章 作业
第八章 单元测验
第九章 课程实践
第9.1节 直流调速实验
第9.2节 变频器调速实验
第9.3节 三维运动控制实验
第9.4节 循迹小车的设计与制作
循迹小车的设计与制作
电机及拖动基础
电力电子技术
自动控制原理
模拟电子技术
单片机
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
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电力拖动自动控制系统--运动控制系统(第五版) 阮毅 杨影 陈伯时主编 机械工业出版社
运动控制系统 阮毅 陈维钧主编 清华大学出版社
运动控制系统 尔桂花 窦曰轩主编 清华大学出版社