12132运动控制系统课设任务书.docx
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12132运动控制系统课设任务书
运动控制系统
课程设计任务书
勾厚政郭永贞
宿迁学院
2006.11初稿2007-7-6修定
2008-10修编2009-11重修
2011-4-2
2011-10-10
2012/4/5
2012-9-6修编
1.教学目的
本课程设计是培养学生的一个重要的理论联系实际的、包含实践性的教学环节;其目的是巩固学生课堂所学知识,进而培养学生查阅资料和文献的能力,锻炼学生运用所学知识分析问题、解决实际问题的能力;掌握利用MATLAB下的SIMULINK进行系统仿真和使用SimPowerSystemBlockSet的模块建立虚拟实验系统和进行虚拟实验的技巧。
2.设计步骤
⑴理解任务书的给定条件和技术要求;
⑵运用所学知识,查阅相关文献资料,确定总体设计方案;
⑶完成总体结构的初步设计:
画出系统组成的原理图!
要求手绘图:
工整、规范;并且要求给以技术说明
⑷选定或设计系统中的主要、关键环节:
画出组成的原理图!
要求手绘图:
工整、规范;并且要求给以技术说明
⑸系统静态参数计算、动态参数计算:
要求步骤清晰、公式准确、计算认真、数据正确
⑹画出系统动态结构图(手工绘制);
⑺按工程设计法确定调节器的结构并计算参数;
⑻手工绘制带参数的动态结构图;
⑼用MATLAB/SIMULINK对系统进行仿真、调试:
——验证或修改以确定参数;设计报告中,要求附交的是具有本人标志(课题名称、学号、姓名)的动态结构图和仿真曲线图;
⑽用上述⑼的结果,应用MATLAB/SIMULINK——POWERSYSTEMBLOCKSET的模块,建立的虚拟实验系统;进行仿真。
要求附交具有本人标志的虚拟实验系统图和仿真曲线图;
⑾总结,完成设计报告。
3.设计报告要求(参照设计步骤)
课题名称;
⑴给定任务、技术条件和技术要求;
⑵课题分析;手工绘图:
画出系统组成原理框图;
⑶手工绘图:
画出各关键环节的电路图:
主电路、调节器等,并做简要技术说明;
⑷静态参数计算、动态参数计算;
⑸手工绘图:
画出系统动态结构图;用工程设计法进行系统的动态设计:
计算出调节器的参数(R0=20kΩ);
⑹根据系统的动态结构图进行的基于MATLAB的仿真,并进行参数的验证、调整、优化;根据仿真过程的纪录进行分析整理,并打印出仿真结构图和能说明问题的仿真曲线图;
⑺使用MATLAB中的POWERSYSTEMBLOCKSET的模块,建立虚拟实验系统,进行基于MATLB仿真实验;打印虚拟实验图、仿真曲线图,并进行分析整理;
⑻小结:
整理、书写、完成设计报告。
⑼列出阅读过的参考文献。
注:
MATLAB的图上必须使用本人的课题计算数据!
图上有本人的标志!
任务书
大课题一单组V—M双闭环不可逆直流调速系统的设计
(V—M:
晶闸管—枢控式直流电动机驱动单元)
1.设计要求(初步设计计算部分)
⑴静态计算:
计算、复验或补充系统设计所需的参数;
⑵按二阶“最佳”设计电流环,确定电流调节器的结构与参数,(并计算在电网电压突然波动引起的扰动ΔUd作用下电流的最大动态降落及恢复时间);要求%<5%;
⑶按准则(取h=5)设计速度环,确定速度调节器的结构与参数;
⑷计算系统空载和额定负载下启动到额定转速时,启动过程的速度超调量和总起动时间。
2.给定条件
整流装置采用单组晶闸管(可控硅)三相全控桥式电路;
各子课题的给定技术参数见表一。
3.设计、计算过程中的几个相关的参考公式
⑴供电电源相电压的计算公式:
⑵电枢电感:
P磁极对数,C=0.4
或:
P磁极对数;
表一V-M双闭环直流调速系统课程设计各子课题给定数据
子课
题号
13/01
13/02
13/03
13/04
13/05
13/06
13/07
13/08
13/09
13/10
参考
给定条件
电动机
PN/KW
3
1.5
25
120
25
10
455
2.8
45
2.2
UN/V
220
220
220
220
220
220
750
220
220
220
IN/A
17,5
8.7
136
624
136
53.5
760
15.6
226
12.5
If/A
1.5
0.8
13
60
13
5.1
75
1.4
22
1.2
NN/Y/min
1500
1500
1460
750
1460
1500
375
1500
1750
1500
Ra/Ω
1.25
2.75
0.2
0.0184
0.21
0.31
0.088
1.5
0.04
1
GD2/N/m
3.53
78.4
1.5
λ
2.1
2
1.5
1.5
1.5
2
1.5
1.25
1.2
1.5
Tm/S
0.382
0.18
0.08
0.161
0.042
0.112
0.25
变流装置
Rrec/Ω
1.3
1.96
RL/Ω
0.3
4.15
RΣ/Ω
0.3
0.05
0.264
0.409
0.14
2.5
0.1
1.9
LΣ/mH
200
242
15
3
21.6
5
4.34
8
40
Tl/S
0.008
Ks
(40)
44
40
38
40
30
85
50
40
44
设计参数
U*nm/V
10
8
10
10
10
10
10
12.5
10
10
U*im/V
8
8
10
7.5
10
8
10
10
6
10
Uctm/V
8
8
7
7.5
7
10
10
6
6
6
Ton/S
0.01
0.01
0.01
0.005
0.01
0.01
0.02
0.01
0.01
0.02
Toi/S
0.002
0.001
0.002
0.002
0.002
0.002
0.002
0.002
0.002
0.002
大课题二PWM—M双闭环直流调速系统的设计
1.设计要求(初步设计计算部分)
⑴静态计算:
计算、复验或补充系统设计所需的参数;
⑵按二阶“最佳”设计电流环,确定电流调节器的结构与参数,并计算在电网电压突然波动引起的扰动ΔUd作用下电流的最大动态降落及恢复时间,σi%<5%;
⑶按Mrmin准则(取h=5)设计速度环,确定速度调节器参数;
⑷计算系统空载和额定负载下启动到额定转速时,启动过程的速度超调量和总起动时间。
2.给定条件
采用H型主电路,工作于双极性工作方式;
各子课题的给定参数见表二。
3.几个相关的计算公式
⑴电动机电枢电感的计算:
p—极对数;
或:
p—极对数,C=0.4
⑵保证电流连续且i(t)≥0,则开关的临界频率:
或应有:
⑶电动机空载电流:
表二PWM-M双闭环直流调速系统课程设计各子课题给定数据
子课
题号
13/21
13/22
13/23
13/24
13/25
13/26
13/27
13/28
13/29
13/30
参考
给定条件
电动机
PN/KW
0.12
0.25
3
0.120
54
70
455
10
53
500
UN/V
48
110
220
48
220
440
750
220
220
440
IN/A
3.7
2.9
17.5
3.7
305
180
760
53.5
308
1240
If/A
0.3
0.25
1.7
0.35
30
15
75
5.0
30
120
nNr/min
200
2400
1500
200
1000
950
375
1500
1000
320
Ra/Ω
3.24
3.4
1.2
3.24
0.066
0.093
0.089
0.31
0.078
0.018
GD2/N/m
0.1372
3.92
1.29
95.5
1.7
λ
2
3
2
2
1.5
1.5
1.5
1.5
1.1
4
Tm/mS
200
88
93
89
79.8
112
120
168
变流装置
Rrec/Ω
0.6
0.3
0.1
0.09
0.102
RL/Ω
RΣ/Ω
8
8
0.18
0.14
0.18
0.05
LΣ/mH
60.4
60
120
2.16
16
4.34
5.1
2.16
2.1
Tl/ms
5
0.031
Ks
8
16
32
8
30
48
85
25
40
68
设计参数
U*nm/V
10
10
10
10
15
10
10
10
10
10
U*im/V
10
7.5
8
10
12
7.2
10
10
8
10
Uctm/V
10
8.5
8
10
10
10
10
10
6.5
10
Ton/S
0.01
0.01
0.005
0.005
0.014
0.01
0.02
0.01
0.015
0.01
Toi/S
0.0005
0.002
0.001
0.001
0.0022
0.003
0.001
0.001
0.0025
0.003
R0/kΩ
40
20
20
20
20
20
40
20
40
20
5.课题分配表
学号(尾数)
01
21
41
02
22
42
03
23
43
04
24
44
05
25
45
06
26
46
07
27
47
08
28
48
09
29
49
10
30
50
子课题号
13/01
13/02
13/03
13/04
13/05
13/06
13/07
13/08
13/09
13/10
“系统”
单组V—M双闭环直流调速系统
学号(尾数)
11
31
51
12
32
52
13
33
53
14
34
54
15
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