2019-2020年整理運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計任務(wù)書

1、?運動限制系統(tǒng)?課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計目的與任務(wù)課程設(shè)計的主要目的是通過設(shè)計某直流電機調(diào)速系統(tǒng)或交流電機的調(diào)速系統(tǒng)或者應(yīng)用交直流電 機的調(diào)速的限制系統(tǒng)的設(shè)計實踐,了解一般電力拖動與限制系統(tǒng)設(shè)計過程、設(shè)計要求、應(yīng)完成的工 作內(nèi)容和具體設(shè)計方法.通過設(shè)計也有助于復習、穩(wěn)固以往所學的知識,到達靈活應(yīng)用的目的.電 力拖動與限制系統(tǒng)設(shè)計必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求, 因此, 設(shè)計之前必須了解設(shè)備的用途、 結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程,在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計工作的整體觀念.課程設(shè)計應(yīng)強調(diào)水平培養(yǎng)為主,在獨立完成設(shè)計任務(wù)的同時,還要注意其他幾方面水平的培養(yǎng) 與提升,如獨立工作水平與創(chuàng)造力；綜合運用專業(yè)及根底

2、知識的水平,解決實際工程技術(shù)問題的能 力；查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的水平；工程繪圖的水平；書寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資 料的水平.二、教學內(nèi)容及根本要求在接到設(shè)計任務(wù)書后,按原理設(shè)計和工藝設(shè)計兩方面進行.1原理圖設(shè)計的步驟1) 根據(jù)要求擬定設(shè)計任務(wù).2) 根據(jù)電力拖動與限制系統(tǒng)的設(shè)計要求設(shè)計主電路.3) 根據(jù)主電路的限制要求設(shè)計限制回路4) 要考慮保護環(huán)節(jié),如過電壓、過電流等的保護.5) 總體檢查、修改、補充及完善.主要內(nèi)容包括：6) 進行必要的參數(shù)計算和設(shè)計必要的軟件限制流程.7) 正確、合理地選擇各電器元器件,按規(guī)定格式編制元件明細表.2工藝設(shè)計步驟1) 根據(jù)電力拖動與限制系統(tǒng)的任務(wù)

3、書的設(shè)計要求,或者根據(jù)運用電力拖動調(diào)速等的設(shè)計限制 對象及工藝的要求,進行分析.2) 選擇適宜的設(shè)計方案,論證設(shè)計方案的合理性.3) 根據(jù)設(shè)計方案設(shè)計適宜的電力拖動與限制系統(tǒng)的或運用電力拖動調(diào)速的限制系統(tǒng)的主電路 和限制電路,并畫出相應(yīng)比擬相盡得電路圖.4) 進行相應(yīng)的參數(shù)進算,包括電子元器件的參數(shù)的計算與選取.5) 軟件設(shè)計至少要包含比擬完整的軟件設(shè)計流程圖. 要求學生能獨立完成課程設(shè)計內(nèi)容.到達本科畢業(yè)生應(yīng)具有的根本設(shè)計水平.三、課程教學的特色說明要求學生掌握一定的理論根底知識,同時具備一定的實踐設(shè)計技能,并且能夠電力拖動與 限制系統(tǒng)課程中講授的內(nèi)容結(jié)合實際情況進行系統(tǒng)設(shè)計以及編程. 在課

4、程設(shè)計中, 學生是主體, 應(yīng)充分發(fā)揮他們的主動性和創(chuàng)造性.教師的主導作用是引導其掌握完成設(shè)計內(nèi)容的方法.為保證順利完成設(shè)計任務(wù)還應(yīng)做到以下幾點：1. 在接受設(shè)計任務(wù)后,應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求和應(yīng)完成的設(shè)計內(nèi)容進度方案,確定各階段應(yīng)完成的 工作量,妥善安排時間.2. 在方案確定過程中應(yīng)主動提出問題,以取得指導數(shù)師的幫助,同時要廣泛討論,依據(jù)充分. 在具體設(shè)計過程中要多思考,尤其是主要參數(shù)及流程,要經(jīng)過計算論證.3. 所有電氣圖樣的繪制必須符合國家有關(guān)規(guī)定的標準,包括線條、圖型符號、工程代號、回 路標號、技術(shù)要求、標題欄、元器件明細表以及圖樣的折疊和裝訂.4. 說明書要求文字通順、簡練,字跡端正、整潔.5

5、. 應(yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)完成所有的設(shè)計任務(wù).6. 如果條件允許,應(yīng)對自己的設(shè)計線路進行試驗論證,考慮進一步改良的可能性.四、課程設(shè)計參考題目一每題每班最多有 3 個同學做；二題目可以選用題目一至題目十六來做,也可以由學生在題目一至題目十六的根底上加以修改來做；三題目也可以由學生自己選擇題目該題目必須經(jīng)教師同意 ；四參考題目及要求如下：題目一：基于L298芯片PWM限制直流電機的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)以 XX 單片機作為限制器,通過 PWM 口對 L298 驅(qū)動芯片進行限制,驅(qū)動直流電機,實現(xiàn)直 流電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)； 由光電碼盤測定電機的轉(zhuǎn)速, 構(gòu)成轉(zhuǎn)速負反應(yīng)； 設(shè)計相應(yīng)的軟件流程或程序. 1 設(shè)計系統(tǒng)原理圖；

6、2設(shè)計軟件流程圖. 3 整理設(shè)計數(shù)據(jù)資料,課程設(shè)計總結(jié),撰寫設(shè)計計算說明書.題目二：三相永磁同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計永磁同步電動機 P M SM 具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、體積小、重量輕, 以及具有較高的效率和功率因數(shù)等優(yōu)點 ,已廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人、數(shù)控機床、柔性制造系統(tǒng)等各種自動化設(shè)備領(lǐng)域.要求采用 DSP處理器TMS320LF2407作為限制器,采用矢量限制技術(shù),設(shè)計實現(xiàn)數(shù)字限制的 變壓變頻調(diào)速系統(tǒng).1畫出系統(tǒng)的硬件電路圖；2畫出系統(tǒng)的軟件流程圖.題目三：某 V-M 雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計1 技術(shù)要求某三相橋式晶閘管整流裝置：Rrec=0.032 Q Q , Ks=45-48 ;負

7、載電機額定數(shù)據(jù)：PN=90KWUN=440VIN=220A, nN=1800r/min , Ra=0.088 Q ,入=1.5.系統(tǒng)主電路：RE =0.12 Q , Tm=0.1s;要求：系統(tǒng) 靜特性良好,無靜差靜差率s< 0.2 1 該調(diào)速系統(tǒng)能進行平滑的速度調(diào)節(jié),負載電機不可逆運行,具有較寬的調(diào)速范圍 D> 10,系統(tǒng)在工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作.2 動態(tài)性能指標：轉(zhuǎn)速超調(diào)量S nv 8%電流超調(diào)量 S i v 5%動態(tài)速降 n<8-10%,調(diào)速 系統(tǒng)的過渡過程時間調(diào)節(jié)時間ts < 1s(3) 系統(tǒng)在 5%負載以上變化的運行范圍內(nèi)電流連續(xù)(4) 調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置有過電壓、過

8、電流等保護,并且有制動舉措2 設(shè)計內(nèi)容：(1) 根據(jù)題目的技術(shù)要求, 分析論證并確定主電路的結(jié)構(gòu)型式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成, 畫出系統(tǒng) 組成的原理框圖.(2) 調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件確實定及其參數(shù)計算(包括有變壓器、電力電子器件、平波電抗器與 保護電路等) .(3) 驅(qū)動限制電路的選型設(shè)計(模擬觸發(fā)電路、集成觸發(fā)電路、數(shù)字觸發(fā)器電路 均可).(4) 動態(tài)設(shè)計計算：根據(jù)技術(shù)要求,對系統(tǒng)進行動態(tài)校正,確定ASR調(diào)節(jié)器與ACR調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)型式及進行參數(shù)計算,使調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定,并滿足動態(tài)性能指標的要求.(5) 繪制V-M雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理總圖(要求計算機繪圖).(6) 整理設(shè)計數(shù)據(jù)資料,

9、課程設(shè)計總結(jié),撰寫設(shè)計計算說明書.題目四：基于 AT89C52 單片機雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 此題目采用直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),使系統(tǒng)到達穩(wěn)態(tài)無靜差,調(diào)速范圍0-1500r/min, 電流過載倍數(shù)為 1.5 倍,速度限制精度為 0.1%(額定轉(zhuǎn)速時) . 直流電動機的額定參數(shù)：PN=11kW 、UN=230V 、IN=47.8A、nN=1450 r/min,電樞回路電樞繞組電感 La=2.8mH,電流過載倍數(shù) 入=1.5電樞回路總電 阻可取為R=Ra+Rrec=1.8 Q,系統(tǒng)機電時間常數(shù) Tm=0.2021s,電磁時間常數(shù) TI=0.00278s,電動勢系 數(shù) Ce=0.1290V*min/r .轉(zhuǎn)

10、速反應(yīng)系數(shù)：a = 1V.min/r 電流反應(yīng)系數(shù)：3 = U*im/ldm=1023/(71.7*2)=14.4/A .根據(jù)轉(zhuǎn)速、電流反應(yīng)限制的直流電動機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計方法設(shè)計一個基于單片機的雙閉環(huán)數(shù)字調(diào)速系統(tǒng).(1) 根據(jù)題目的技術(shù)要求, 分析論證并確定主電路的結(jié)構(gòu)型式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成,畫出系統(tǒng)組成的原理框圖.(2) 調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件確實定及其參數(shù)計算(包括有變壓器、電力電子器件、平波電抗器與 保護電路等) .( 3 )設(shè)計軟件.( 4)整理設(shè)計數(shù)據(jù)資料,課程設(shè)計總結(jié),撰寫設(shè)計計算說明書.題目五：基于 XX 單片機直流單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)1 技術(shù)指標以單片機系統(tǒng)為依托,根據(jù)PWM調(diào)速或V-

11、M調(diào)速的根本原理,以直流電機電樞上電壓的占空比或限制觸發(fā)脈沖相位角來改變平均電壓的大小,從而限制電動機的轉(zhuǎn)速為依據(jù),實現(xiàn)對直流電動機的平滑調(diào)速,并通過單片機限制速度的變化.1電動機參數(shù)：PN=3KW,nFl500rpm, UN=220V,IN=17.5A,Ra=1.25 .主回路總電阻 R=2.5,電 磁時間常數(shù)TI=0.017s,機電時間常數(shù) Tm=0.075s.三相橋式整流電路,Ks=40.測速反應(yīng)系數(shù) =0.07 . 調(diào)速指標：D=30, S=10%2設(shè)計要求：1閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；2在給定和擾動信號作用下,穩(wěn)態(tài)誤差為零.3設(shè)計任務(wù)：1熟悉課程設(shè)計任務(wù)及要求,查閱技術(shù)資料,確定設(shè)計方案.2根據(jù)

12、確定的方案設(shè)計單元電路.要求畫出單元電路圖,元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù),各單元電路的設(shè)計要有詳細論述.3軟件設(shè)計,編寫程序.4撰寫課程設(shè)計報告.要求內(nèi)容完整、圖表清楚、文理流暢、格式標準、方案合理、設(shè)計正確,篇幅合理.題目六：設(shè)計三環(huán)結(jié)構(gòu)的伺服系統(tǒng)以伺服電機為對象,設(shè)計具有三環(huán)結(jié)構(gòu)電流環(huán)、速度環(huán)、位移環(huán)的伺服系統(tǒng),并用仿真編程軟件matlab 畫原理圖,輸出波形圖.1設(shè)計伺服系統(tǒng)原理圖；2設(shè)計軟件流程圖.3整理設(shè)計數(shù)據(jù)資料,課程設(shè)計總結(jié),撰寫設(shè)計計算說明書.題目七：三相交流電機SPWh變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)一、 設(shè)計初始條件給定：1.三相異步電機參數(shù)：額定功率：PN =7.5KW ；額定電壓：Un

13、=3807 ；額定電流：I N =15.6A ；額定轉(zhuǎn)速：nN = 1450r / min ；效率： =86% ；功率因數(shù)：cos $ =0.85 ；過載系數(shù): 入=2.2 ;電壓波動：土 10% 極 對 數(shù)：P=2.2. 進線交流電源：三相 380V,頻率50Hz.3. 性能指標：調(diào)速范圍 5: 1,轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)精度在10%以內(nèi),額定轉(zhuǎn)速和額定負載時裝置效率高于0.9,功率因數(shù)高于0.85,電網(wǎng)電壓波動10%時,輸出電壓波動不大于5%.4. 采用SPWF限制算法,限制三相異步電動機實現(xiàn)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng).、設(shè)計要求1 對系統(tǒng)設(shè)計方案的先進性、實用性和可行性進行論證,說明系統(tǒng)工作原理.2. 畫出單元

14、電路圖,說明工作原理,給出系統(tǒng)參數(shù)計算過程.3. 對工程設(shè)計結(jié)果進行分析.4. 畫出整體電路原理圖,圖紙、元器件符號及文字符號符合國家標準.5. 課程設(shè)計說明書應(yīng)嚴格按統(tǒng)一格式打印,資料齊全.題目八：基于 XX單片機的直流伺服電機 PWM限制系統(tǒng)1 設(shè)計內(nèi)容(1)直流伺服電機參數(shù) 額定功率6.6KW,額定電壓180V,額定電流 37A,額定轉(zhuǎn)速 1600r/min( 2) 限制伺服電機正反轉(zhuǎn),實現(xiàn)電機的穩(wěn)定調(diào)速2 設(shè)計要求( 1) 畫出單元電路圖,說明工作原理,給出系統(tǒng)參數(shù)計算過程.( 2)對工程設(shè)計結(jié)果進行分析.( 3)畫出整體電路原理圖,圖紙、元器件符號及文字符號符合國家標準.( 4)課程

15、設(shè)計說明書應(yīng)嚴格按統(tǒng)一格式打印,資料齊全.題目九：三相交流電機 SVPM變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)1 設(shè)計內(nèi)容采用TI公司的DSP TMS320LF2407為限制核心,采用 SVPW算法,實現(xiàn)三相異步電動機的調(diào)壓 調(diào)速系統(tǒng).2 設(shè)計要求( 1) 畫出單元電路圖,說明工作原理,給出系統(tǒng)參數(shù)計算過程.( 2)對工程設(shè)計結(jié)果進行分析.(3) 畫出整體電路原理圖,圖紙、元器件符號及文字符號符合國家標準.( 4)課程設(shè)計說明書應(yīng)嚴格按統(tǒng)一格式打印,資料齊全.題目十：SVPWM在永磁直流無刷電機中的應(yīng)用設(shè)計1 設(shè)計內(nèi)容(1) 電機參數(shù)：額定功率 50W,額定電壓 24V,額定轉(zhuǎn)速 3000rpm.(2) 以功能強大

16、的DSP、智能化的功率模塊和先進的SVPWM技術(shù)實現(xiàn)永磁無刷直流電機的開環(huán)調(diào)速 SVPWM 技術(shù)與 SPWM 相比擬, 繞組電流波形的諧波成分小, 使得電機轉(zhuǎn)矩脈動降低,旋轉(zhuǎn)磁場更逼近圓形,而且使直流母線電壓的利用率有了很大提升,在線性調(diào)制區(qū)域,它的電壓利用率 SPWM高達15.47%.2設(shè)計要求(1) 畫出單元電路圖,說明工作原理,給出系統(tǒng)參數(shù)計算過程.(2) 對工程設(shè)計結(jié)果進行分析.(3) 畫出整體電路原理圖,圖紙、元器件符號及文字符號符合國家標準.(4) 課程設(shè)計說明書應(yīng)嚴格按統(tǒng)一格式打印,資料齊全.題目十一：帶轉(zhuǎn)速微分負反應(yīng)直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計1設(shè)計內(nèi)容(1) 電機參數(shù)：額定功率3K

17、W 額定電壓220V,額定電流17.5A,額定轉(zhuǎn)速1950r/m,Ce=0.13Vmin/r,允許過載倍數(shù) =2.1,晶閘管裝置放大系數(shù)：Ks=30,電樞回路總電阻：Ra=1.251Rrec=1.3門RL=0.3門L=200mH,時間常數(shù)：機電時間常數(shù) Tm=0.162s,電磁時間常數(shù) Ti =0.07s,電流反應(yīng)系數(shù)：P =0.36V/A ( 10V/Inom-10V/1.5lnom ),轉(zhuǎn)速反應(yīng)系數(shù)：a =0.0067v min/r2(10V/nnom-10V/1.5nnom ),轉(zhuǎn)速反應(yīng)濾波時間常數(shù)：Ton =0.01s,Toi =0.002s,總飛輪力矩：GD=3.53N.m, h=5

18、, di/dt=1OInom/s .(2) 實現(xiàn)功能：穩(wěn)態(tài)指標無靜差,且動態(tài)指標的電流超調(diào)量si £ 5°0 ;采用轉(zhuǎn)速微分負反應(yīng)使轉(zhuǎn)速超調(diào)量等于 0.2設(shè)計要求(1) 熟悉課程設(shè)計任務(wù)及要求,查閱技術(shù)資料,確定設(shè)計方案.(2) 根據(jù)確定的方案設(shè)計單元電路.要求畫出單元電路圖,元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù), 各單元電路的設(shè)計要有詳細論述.(3) 軟件設(shè)計,編寫程序.(4) 撰寫課程設(shè)計報告.要求內(nèi)容完整、圖表清楚、文理流暢、格式標準、方案合理、設(shè)計 正確,篇幅合理.題目十二：直流電動機無環(huán)流DLC限制調(diào)速系統(tǒng)1設(shè)計內(nèi)容(1) 直流電動機 參數(shù)：Pn = 1.1 kW , ri

19、N = 1 000 r/min , Un = 220 V , In = 6.58 A, GD2 =0.28 kg.m2,過載倍數(shù) 入=2,電樞繞組的電阻 Rd = 4 Q電感Ld = 67 mH ;(2) 用邏輯切換裝置封鎖不工作組晶閘管的觸發(fā)脈沖,開放工作組晶閘管的觸發(fā)脈沖,實現(xiàn)了無環(huán)流限制2設(shè)計要求(1) 畫出單元電路圖,說明工作原理,給出系統(tǒng)參數(shù)計算過程.(2) 對工程設(shè)計結(jié)果進行分析.(3) 畫出整體電路原理圖,圖紙、元器件符號及文字符號符合國家標準.(4) 課程設(shè)計說明書應(yīng)嚴格按統(tǒng)一格式打印,資料齊全.題目十三：基于單片機轉(zhuǎn)差頻率的交流調(diào)速系統(tǒng)1 設(shè)計內(nèi)容(1)對一臺三相異步電動機調(diào)

20、速系統(tǒng)進行設(shè)計.異步電動機的參數(shù)：現(xiàn)=2.2KW,=1440r/min ,Us =380V,:接法,弋=4.8.-.(2) 采用轉(zhuǎn)差頻率限制方法,由單片機組成核心.調(diào)速范圍(2.2 51HZ ),無級調(diào)速,靜差率S乞500.根據(jù)對象參數(shù),完成各功能單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計,參數(shù)計算.2設(shè)計要求(1) 畫出單元電路圖,說明工作原理,給出系統(tǒng)參數(shù)計算過程.(2) 對工程設(shè)計結(jié)果進行分析.(3) 畫出整體電路原理圖,圖紙、元器件符號及文字符號符合國家標準.(4) 課程設(shè)計說明書應(yīng)嚴格按統(tǒng)一格式打印,資料齊全.題目十四：直流雙閉環(huán)有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計1設(shè)計內(nèi)容(1) 電機參數(shù)： Un = 220V, In =

21、 136A , Ce= 0.132 v.min/r , Ra= 0.5Q ;.電機過載倍數(shù) 入=1.5,Ks= 40, Tl = 0.03 s, Tm = 0.18 s,調(diào)節(jié) a = 0.07 v.min/r, 3 =0.05 v/A ;.測速發(fā)電機參數(shù)：23W , 110V,0.21A , 1900 r/min,永磁式；主電路采用三相全控橋,反并聯(lián)連接,進線交流電源：三相380V(2) 采用a = 3配合限制,能夠?qū)崿F(xiàn)可逆運行；轉(zhuǎn)速和電流穩(wěn)態(tài)無差,電流超調(diào)量小于5%, 轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于10%.2設(shè)計要求(1) 畫出單元電路圖,說明工作原理,給出系統(tǒng)參數(shù)計算過程.(2) 對工程設(shè)計結(jié)果進行分析.

22、(3) 畫出整體電路原理圖,圖紙、元器件符號及文字符號符合國家標準.(4) 課程設(shè)計說明書應(yīng)嚴格按統(tǒng)一格式打印,資料齊全.題目十五：PWM雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計1. 設(shè)計參數(shù), 直流電動調(diào)速系統(tǒng)的根本數(shù)據(jù)如下 : 晶閘管三相橋式全控整流電路供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)機:220V,136A,1460r/min,電樞電阻 艮=0.2 Q ,允許過載倍數(shù) 入=1.5;電樞回路總電阻:R= 0.5 Q ,電樞回路總電感：L= 15mH,電動機軸上的總飛輪力矩 :GD2= 22.5N mf,晶閘管裝置：放大系數(shù) Ks=40,電流反應(yīng)系數(shù)：3 =0.05V/A,轉(zhuǎn)速反應(yīng)系數(shù)：a =0.007Vmin/r,濾波時間常數(shù)：Toi=0.002s ,T on=0.01s(1) 穩(wěn)態(tài)指標 : 轉(zhuǎn)速無靜差 ;(2) 動態(tài)指標：電流超調(diào)量biW 5%,空載