山东农业大学：电工电子实验教学中心（教学大纲）运动控制系统

《运动控制系统》教学大纲Kinetic Control System学时：45学时学分：2.5理论学时：45学时实验或讨论学时：适用专业：自动化课程代码：大纲执笔人：李天华大纲审定人：侯加林一、说明1、课程的性质、地位和任务运动控制系统是自动化专业的一门专业课，是以定量分析为主，注重实践应用的一门课程。学生通过本课程的学习，可以把自动控制理论进一步应用到电力拖动控制系统中来，使理论更密切地联系实际。通过本课程的教学，使学生掌握止确的分析和设计运动控制系统的理论和方法，实事求是的科学态度和严谨细致的工作作风，为将来参加社会生产实践打下基础。2、课程教学的基本要求掌握以直流电动机为对象组成的运动控制，包括转速单闭环调速系统，转速、电流双闭环控制调速系统，可逆调速系统基本组成和控制规律、静态、动态性能分析及工程设计方法，直流调速系统的数字控制。掌握以交流电动机为对象组成的运动控制，包括调压调速系统和变频调速系统的基本组成、工作原理和性能特点。3、课程教学改革教师制作生动的多媒体课件，使运动控制系统的抽象概念和复杂过程形象化，降低学生理解本门课程内容的门槛。在授课过程中，教师注重采用启发式教学，提高学生学习的自主性和积极性。将Matlab/Simulink引入教学活动中：在理论分析之后，采用Simulink进行仿真分析，能加深学生对所学知识的理解。二、教学大纲内容（一）课程理论教学1、闭环控制的直流调速系统（12学时）

《运动控制系统》教学大纲 Kinetic Control System 学时：45 学时 学分：2.5 理论学时：45 学时 实验或讨论学时： 适用专业：自动化 课程代码： 大纲执笔人：李天华 大纲审定人：侯加林 一、说明 1、课程的性质、地位和任务 运动控制系统是自动化专业的一门专业课，是以定量分析为主，注重实践应用的一门课 程。学生通过本课程的学习，可以把自动控制理论进一步应用到电力拖动控制系统中来，使 理论更密切地联系实际。通过本课程的教学，使学生掌握正确的分析和设计运动控制系统的 理论和方法，实事求是的科学态度和严谨细致的工作作风，为将来参加社会生产实践打下基 础。 2、课程教学的基本要求 掌握以直流电动机为对象组成的运动控制，包括转速单闭环调速系统，转速、电流双闭 环控制调速系统，可逆调速系统基本组成和控制规律、静态、动态性能分析及工程设计方法， 直流调速系统的数字控制。 掌握以交流电动机为对象组成的运动控制,包括调压调速系统和变频调速系统的基本组 成、工作原理和性能特点。 3、课程教学改革 教师制作生动的多媒体课件，使运动控制系统的抽象概念和复杂过程形象化，降低学生 理解本门课程内容的门槛。在授课过程中，教师注重采用启发式教学，提高学生学习的自主 性和积极性。将 Matlab／Simulink 引入教学活动中：在理论分析之后，采用 Simulink 进行 仿真分析，能加深学生对所学知识的理解。 二、教学大纲内容 （一）课程理论教学 1、闭环控制的直流调速系统（12 学时）

主要内容：介绍基本的单闭环控制系统及其分析与设计方法。1）直流调速系统用的可控直流电源；2）V-M系统的特殊问题；3）脉宽调制变换器及调速系统的特殊问题；4）反馈控制闭环调速系统的稳态分析和设计：5）反馈控制闭环调速系统的动态分析和设计：6）无静差调速系统和积分、比例积分控制规律：7）电压反馈、电流补偿控制的调速系统重点：1）能根据静态指标（D，S）要求，会设计比例调节器的放大倍数；2）理解和掌握闭环控制系统的基本特征；3）理解由PI调节器控制的V-M系统是无静差的。难点：理解由PI调节器控制的V-M系统是无静差的。2、多环控制的直流调速系统（16学时）主要内容：介绍双闭环调速系统的分析和设计方法。1）转速、电流双闭环调速系统及其静态特性和动态性能；2）调节器的工程设计方法；3）按工程设计方法设计双闭环调速系统的转速调节器和电流调节器；4）弱磁控制的直流调速系统。重点：根据动态指标要求，应用工程设计方法解决双闭环调速系统的ASR、ACR调节器的PI参数问题。难点：突加给定起动时，电流和转速的起动波形图。3、直流调速系统的数字控制（8学时）主要内容：介绍微机数字控制双闭环直流调速系统的设计方法。1）微型计算机数字控制的主要特点：2）微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件：3）数字测速；4）数字PI调节器：5）按离散系统设计数字控制器。重点：微机数字控制的硬件、软件实现以及特点：数字测速、滤波和PI调节器实现。难点：数字PI调节器的实现。4、可逆调速系统和位置随动系统（8学时）主要内容：介绍简单过程控制系统的设计与调节器参数整定方法。1）可逆调速系统的可逆线路、制动问题及其环流问题；2）有环流可逆调速系统；3）无环流可逆调速系统；4）位置随动系统。重点：逻辑无环流系统对逻辑控制器DLC的要求；位置随动系统的设计方法难点：有环流可逆系统正（反）向制动过程各参量动态波形图。5、交流调速的基本类型和交流变压调速系统（3学时）主要内容：1）交流调速的基本类型：2）闭环控制的交流变压调速系统，重点：交流调速的基本类型和闭环控制的交流变压调速系统

主要内容：介绍基本的单闭环控制系统及其分析与设计方法。1）直流调速系统用的可 控直流电源；2）V-M 系统的特殊问题；3）脉宽调制变换器及调速系统的特殊问题；4）反 馈控制闭环调速系统的稳态分析和设计；5）反馈控制闭环调速系统的动态分析和设计；6） 无静差调速系统和积分、比例积分控制规律；7）电压反馈、电流补偿控制的调速系统。 重点：1）能根据静态指标（D，S）要求，会设计比例调节器的放大倍数；2）理解和掌 握闭环控制系统的基本特征；3）理解由 PI 调节器控制的 V-M 系统是无静差的。 难点：理解由 PI 调节器控制的 V-M 系统是无静差的。 2、多环控制的直流调速系统（16 学时） 主要内容：介绍双闭环调速系统的分析和设计方法。1）转速、电流双闭环调速系统及 其静态特性和动态性能；2）调节器的工程设计方法；3）按工程设计方法设计双闭环调速系 统的转速调节器和电流调节器；4）弱磁控制的直流调速系统。 重点：根据动态指标要求，应用工程设计方法解决双闭环调速系统的 ASR、ACR 调节器 的 PI 参数问题。 难点：突加给定起动时，电流和转速的起动波形图。 3、直流调速系统的数字控制（8 学时） 主要内容：介绍微机数字控制双闭环直流调速系统的设计方法。1）微型计算机数字控 制的主要特点；2）微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件；3）数字测速；4）数 字 PI 调节器；5）按离散系统设计数字控制器。 重点：微机数字控制的硬件、软件实现以及特点；数字测速、滤波和 PI 调节器实现。 难点：数字 PI 调节器的实现。 4、可逆调速系统和位置随动系统（8 学时） 主要内容：介绍简单过程控制系统的设计与调节器参数整定方法。1）可逆调速系统的 可逆线路、制动问题及其环流问题；2）有环流可逆调速系统；3）无环流可逆调速系统；4） 位置随动系统。 重点：逻辑无环流系统对逻辑控制器 DLC 的要求；位置随动系统的设计方法。 难点：有环流可逆系统正（反）向制动过程各参量动态波形图。 5、交流调速的基本类型和交流变压调速系统（3 学时） 主要内容：1）交流调速的基本类型；2）闭环控制的交流变压调速系统。 重点：交流调速的基本类型和闭环控制的交流变压调速系统

难点：闭环控制的交流变压调速系统。（二）课程实验教学本课程无实验教学环节。三、本课程考核方式、方法考核方式为考试。期末考试采用闭卷方式进行，考试范围应涵盖所有讲授内容，考试内容应能客观反映出学生对本课程的掌握程度及综合应用能力。考试题型应尽量多样化。总评成绩：平时作业与平时成绩20%，期中成绩20%，期末成绩60%。附：教学参考书目教材：《电力拖动自动控制系统一运动控制系统第3版》，陈伯时编，机械工业出版社，2003参考书目[1]《运动控制系统》，阮毅，陈维钧编，清华大学出版社，2006[2] 《电机与运动控制系统》，杨耕，罗应立编，清华大学出版社，2006

难点：闭环控制的交流变压调速系统。 （二）课程实验教学 本课程无实验教学环节。 三、本课程考核方式、方法 考核方式为考试。期末考试采用闭卷方式进行，考试范围应涵盖所有讲授内容，考试内 容应能客观反映出学生对本课程的掌握程度及综合应用能力。考试题型应尽量多样化。总评 成绩：平时作业与平时成绩 20%，期中成绩 20%，期末成绩 60%。 附：教学参考书目 教材：《电力拖动自动控制系统—运动控制系统 第 3 版》，陈伯时编，机械工业出版 社，2003 参考书目 [1] 《运动控制系统》，阮毅，陈维钧编，清华大学出版社，2006 [2] 《电机与运动控制系统》，杨耕，罗应立编，清华大学出版社，2006