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《电力拖动自动控制系统》教学大纲

课程编号：

开课院系：

课程类别：专业核心必修课程

适用专业：自动化、控制工程、电力电子、电机与拖动、工业机器人、数控工程、机械自动化、人工智能、机电一体化等专业。

课内总学时：40

学分：2.5

实验学时：4

设计学时：0

上机学时：0

先修课程：自动控制原理、电力电子技术、电机原理

一、课程教学目的

通过本课程的学习,使学生在知识和技能上达到如下目的：

能够掌握直流电动机和交流电动机的调速原理和方法，能够运用工程化方法设计直流电动机和交流电动机调速系统，能够运用所学的自控原理、微机原理及电力电子技术去分析设计运动控制系统，并能够运用专业知识解决自动化专业领域的复杂问题。

能够掌握直流电动机和交流电动机的等效电路，建立直流电动机和交流电动机的数学模型，能够基于稳态和动态过程的数学模型，分析直流电动机和交流电动机的机械特性，总结直流电动机和交流电动机的控制规律。能够选择恰当的模型，描述一个自动化复杂系统或者过程，对模型的正确性进行严谨的推理，并能正确求解，以获得有效结论。

能够掌握直流电动机和交流电动机系统的各种调速方法，能够在调速方法的选择上选择节能的调速控制方法，能够在起动时考虑电动机对电网电压的影响，在制动时，考虑调速系统对电网的污染，电动机调速系统在运行过程中，能够考虑电磁干扰对周围设备和环境的影响。在解决复杂工程问题的具体实践过程中，能够充分考虑工程实践对环境的影响，体现节能、环保意识。

二、课程教学基本要求

1．课程重点：

《运动控制系统》属于专业必修基础课，主要是学习直流电动机和交流电动机的调速原理和方法。使学生学习它励直流电机为被控对象的电流转速双闭环控制系统原理、控制系统分析与设计的概念和方法；掌握调速系统动静态性能指标、各环节的建模、系统的稳定性分析；掌握他励直流电机转速单闭环直流调速系统和转速、电流双闭环调速系统及调速系统动态参数工程设计方法，掌握直流调速系统的数字化硬件设计。

使学生学习掌握交流调速系统的控制策略，掌握基于稳态模型的恒压频比控制方法；学习动态系统的多输入多输出动态模型、电机转矩的控制策略及以解耦为主要特征的转子磁链定向和以定子磁链控制为特征的矢量控制系统；掌握永磁同步机的变频调速的原理方法。

2．课程难点：

直流电机为被控对象的电流转速双闭环控制系统原理、控制系统分析与设计的概念和方法；调速系统动各环节的建模、静态性能指标、系统的稳定性分析；交流调速系统的控制策略，交流异步电机转矩的控制策略及以解耦为主要特征的转子磁链定向和以定子磁链控制为特征的矢量控制系统原理。

3．能力培养要求：

培养学生掌握专业知识，以用于解决自动化专业领域的复杂工程问题；培养学时能选择恰当的模型，描述一个自动化复杂系统或者过程，对模型的正确性进行严谨的推理，并能正确求解，以获得有效结论。培养学生在解决复杂工程问题的具体实践过程中，能够充分考虑工程实践对环境的影响，体现节能、环保意识。

三、课程教学内容与学时

课堂教学（36学时）

1．闭环控制的直流调速系统（5学时）

1.1--------开环控制直流调速系统

1.2--------单闭环控制直流调速系统

1.3--------双闭环控制直流调速系统

2．闭环直流调速系统的稳态和动态分析及设计（5学时）

2.1--------闭环直流调速系统的稳态分析

2.2--------闭环直流调速系统的动态分析

2.3--------闭环直流调速系统的设计

3．直流调速系统的数字控制（3学时）

3.1--------直流电机闭环数字控制的硬件系统

3.2--------直流电机闭环数字控制的软件系统

3.3--------直流电机闭环数字控制的系统的设计

4．异步电动机变压变频调速系统（7学时）

4.1--------基于稳态数学模型的异步电机变频变压系统控制方式

4.2--------电力电子调速装置及其电源特性

4.3--------异步电动机转速闭环转差频率控制变压变频调速系统

5．异步电动机矢量控制的调速系统（12学时）

5.1--------异步电动机的多变量数学模型和坐标变换

5.2--------交流异步电动机矢量控制原理

5.3--------基于磁场定向理论的交流异步电动机矢量控制双闭环调速系统

6．同步电动机的变频调速系统（4学时）

6.1--------同步电动机的数学模型和坐标变换

6.2--------同步电动机矢量控制原理

6.3--------基于磁场定向理论的同步电动机矢量控制双闭环调速系统

实验教学

1．直流电动机调速系统实验（2学时）

实验一直流电动机模拟电路脉宽调制双闭环调速系统实验

2．交流异步电动机调速系统实验（2学时）

实验二