《電力拖動自動控制系統(tǒng)》教學(xué)大綱

《電力拖動自動控制系統(tǒng)》教學(xué)大綱課程編號：13220426英文名稱：MotionControlTechnology學(xué)分：2學(xué)時：總學(xué)時36學(xué)時，其中理論28學(xué)時，實踐8學(xué)時先修課程：電機與電力拖動基礎(chǔ)、自動控制原理、電力電子技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)等課程類別：專業(yè)主干課程授課對象：電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第6學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)本課程是為電氣工程及其自動化類專業(yè)的三年級學(xué)生開設(shè)的專業(yè)必修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備對運動控制系統(tǒng)進行分析、設(shè)計、實驗的基本能力，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)和電氣工程及其自動化專業(yè)實踐提供必要的理論基礎(chǔ)。學(xué)生具備對運動控制系統(tǒng)進行分析與設(shè)計的綜合能力。本課程擬達到的課程目標(biāo):課程目標(biāo)1：能針對直流或者交流電機具體的對象，運用自動控制原理學(xué)過的拉氏變換等知識，建立VM或PWM等系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，調(diào)速范圍D和靜差率s等關(guān)鍵指標(biāo)設(shè)計；課程目標(biāo)2：分析交直流控制系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性指標(biāo)，并根據(jù)指標(biāo)和工程經(jīng)濟學(xué)原理設(shè)計系統(tǒng)；課程目標(biāo)3：能夠運用建立機電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)模型，進行歸納總結(jié)的能力和提出問題的能力等，能夠通過不斷學(xué)習(xí)提高自身能力，適應(yīng)社會和專業(yè)的發(fā)展對專業(yè)的需求。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)權(quán)重3.1.掌握電氣工程相關(guān)領(lǐng)域工程設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的設(shè)計開發(fā)方法和技術(shù)，了解影響設(shè)計目標(biāo)和技術(shù)方案的各種因素課程目標(biāo)1H11.2了解電氣工程相關(guān)領(lǐng)域的工程及產(chǎn)品全周期、全流程的成本構(gòu)成，理解其中涉及的工程管理與經(jīng)濟決策問題課程目標(biāo)2L12.2具有自主學(xué)習(xí)的能力，包括對技術(shù)問題的理解能力，歸納總結(jié)的能力和提出問題的能力等，能夠通過不斷學(xué)習(xí)提高自身能力，適應(yīng)社會和專業(yè)的發(fā)展課程目標(biāo)3L三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1．理論教學(xué)內(nèi)容序號教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)1結(jié)合案例，講授運動控制技術(shù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)方法、以及課程的教學(xué)形式、計劃、考核要求；學(xué)習(xí)運動控制系統(tǒng)的定義、應(yīng)用范圍和發(fā)展趨勢。復(fù)習(xí)直流電動機的原理，討論他勵直流電動機的改變電樞電阻調(diào)速、調(diào)壓降速和弱磁升速的原理；對比這三種方法的優(yōu)缺點和應(yīng)用場合?；疽螅哼\動控制技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域；掌握運動控制系統(tǒng)及其組成；掌握運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律。重點難點：掌握直流電動機的固有機械特性曲線；能根據(jù)應(yīng)用場合選擇直流電動機的調(diào)速方式。德育要求：社會責(zé)任2集中講授1,2,32復(fù)習(xí)VM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；討論基于VM直流供電系統(tǒng)的調(diào)速原理；講述電流的連續(xù)和斷續(xù)的機械特性、抑制電流斷續(xù)的措施；討論建立VM系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。復(fù)習(xí)PWM電路工作原理，講述和討論無制動不可逆、有制動不可逆和可逆PWM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、調(diào)壓調(diào)速原理、電流回路分析、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、PWM調(diào)速系統(tǒng)的問題和解決方法?；疽螅赫莆誚M和PWM系統(tǒng)直流調(diào)速的公式，元器件參數(shù)選型，電路設(shè)計參數(shù)的選擇和傳函建模。重點要求：無制動不可逆、有制動不可逆和可逆PWM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、調(diào)壓調(diào)速原理、電流回路分析。德育要求：社會責(zé)任6集中講授1,2,33講述和討論調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速、穩(wěn)速和加減速定性描述；在定性基礎(chǔ)上，提出調(diào)速范圍（D）和靜差率s的關(guān)系。講述和討論為什么需要轉(zhuǎn)速反饋。轉(zhuǎn)速反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和靜特性方程的推導(dǎo)、開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的機械特性對比。講述和討論為什么需要無靜差調(diào)速系統(tǒng)。講述和討論積分調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律。積分調(diào)節(jié)器和比例調(diào)節(jié)器的特性對比?；疽螅赫莆照{(diào)速系統(tǒng)的定量和定性描述；能推導(dǎo)D和s的關(guān)系式；能基于D和s進行計算。理解設(shè)計轉(zhuǎn)速反饋的原因；重點要求：建立系統(tǒng)的各個部分傳遞函數(shù)、系統(tǒng)開環(huán)和閉環(huán)傳函的推導(dǎo)；能理解轉(zhuǎn)速閉環(huán)的基本特征。理解和分析抗干擾性能能力分析。理解設(shè)計無靜差調(diào)速系統(tǒng)的原因、掌握積分和比例調(diào)節(jié)器電路的參數(shù)設(shè)計。掌握比例和積分調(diào)機器的動態(tài)調(diào)整過程德育要求：社會責(zé)任10集中講授1,2,34講述和討論轉(zhuǎn)速檢測的方法。講述轉(zhuǎn)速檢測的誤差、精度。講述和討論基于光柵編碼器的M法、T法和M/T法三種轉(zhuǎn)速檢測的應(yīng)用場合和性能對比?；疽螅豪斫鉃槭裁崔D(zhuǎn)速檢測通常采用光柵編碼器。重點要求：掌握轉(zhuǎn)速檢測的性能指標(biāo)。對比M法、T法和M/T法的性能和應(yīng)用場景。德育要求：社會責(zé)任2集中講授1,2,35講述和討論為什么需要雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)？雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、調(diào)節(jié)器的設(shè)計。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和動態(tài)分析。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾性能分析。轉(zhuǎn)速、電流控制器的典型系統(tǒng)校正和調(diào)節(jié)器設(shè)計。基本要求：掌握轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與動態(tài)過程分析。重點要求：控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)和調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法。德育要求：社會責(zé)任4集中講授1,2,36復(fù)習(xí)交流異步電動機的原理。講述和討論交流異步電動機機械特性建模和轉(zhuǎn)速控制分析。交流調(diào)壓調(diào)速的結(jié)構(gòu)和原理、與直流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的對比。交流調(diào)壓調(diào)頻（VVVF）的原理和特性曲線。德育要求：社會責(zé)任掌握交流異步電動機調(diào)速時轉(zhuǎn)差功率變化規(guī)律和處理方法，交流異步電動機穩(wěn)態(tài)模型和調(diào)速方法；重點要求：掌握異步電動機變壓變頻調(diào)速基本原理及機械特性。德育要求：社會責(zé)任2集中講授1,2,37總復(fù)習(xí)。重點要求：掌握綜合項目分析與設(shè)計過程中的經(jīng)濟學(xué)原理。2集中講授1,2,3合計282．實驗教學(xué)內(nèi)容序號實驗項目實驗內(nèi)容與要求學(xué)時類型對應(yīng)課程目標(biāo)1轉(zhuǎn)速開環(huán)VM調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實驗掌握VM系統(tǒng)調(diào)速原理，分析數(shù)據(jù)。要求：必修。4驗證課程目標(biāo)1,2,32轉(zhuǎn)速閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗掌握轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速的建模和數(shù)據(jù)分析。要求：必修。4驗證課程目標(biāo)1,2,3合計8注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括演示、驗證、綜合、設(shè)計等。四、課程教學(xué)方法（1）理論學(xué)習(xí)以集中授課的形式為主，討論為輔；（2）綜合項目設(shè)計以小組形式，課外分散完成集中評價。五、學(xué)業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求序號教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計1平時作業(yè)50052章節(jié)測試5100152課程實驗01010204期末考試30102060課程目標(biāo)對應(yīng)分值403030100注：(1)考勤不加分，但曠課1次扣平時分1分，扣滿5分為止；(2)期末總成績不能低于50分；低于50分者，其總評成績?yōu)椴患案瘛＃ǘ┛己伺c評價標(biāo)準(zhǔn)1.平時成績考核與評價標(biāo)準(zhǔn)等級觀測點優(yōu)（100-90分）良（89-80分）中（79-70分）及格（69-60分）不及格（≤59分）作業(yè)按時完成，學(xué)習(xí)態(tài)度很認(rèn)真，計算正確，解答答案正確或合理，字跡工整，完成質(zhì)量高。按時完成，學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，計算基本正確，解答答案基本正確或合理，字跡工整，完成質(zhì)量較高。按時完成，學(xué)習(xí)態(tài)度較認(rèn)真，計算有錯誤，解答答案大部分正確或合理，字跡比較工整，完成質(zhì)量一般。延時完成，學(xué)習(xí)態(tài)度一般，計算、解答答案錯誤較多，字跡基本工整，完成質(zhì)量尚可。延時完成，學(xué)習(xí)態(tài)度很不認(rèn)真，計算、解答答案錯誤較多或者不答，字跡潦草，完成質(zhì)量差，或有抄襲行為。2.實驗考核與評價標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分實驗態(tài)度20%能按時出勤、全程認(rèn)真聽老師講解實驗原理、并提出問題。能按時出勤、全程認(rèn)真聽老師講解實驗原理。遲到5分鐘以內(nèi)、基本能認(rèn)真聽老師講解。遲到5分鐘以內(nèi)、老師講解過程偶爾有玩手機等走神。遲到、早退5分鐘以上，基本都是在玩手機。實驗設(shè)計操作能力50%能根據(jù)實驗?zāi)康淖灾魍瓿蓪嶒灢襟E設(shè)計、正確使用相關(guān)儀器，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并具備排查故障能力，具備探索精神。能在老師指導(dǎo)下自主完成實驗步驟設(shè)計、正確使用相關(guān)儀器，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，具備一定的探究能力。完成老師講解操作、能在老師指導(dǎo)下完成相關(guān)儀器設(shè)備的操作，實現(xiàn)實驗?zāi)康?。完成老師講解操作、相關(guān)儀器需要老師多次講解才能正確使用，基本實現(xiàn)實驗?zāi)康?。不能按照實驗步驟完成實驗。實驗報告數(shù)據(jù)分析30%實驗報告版面整潔、內(nèi)容完整，問題剖析深刻。設(shè)計報告版面較為整潔、內(nèi)容完整，問題剖析較深刻。設(shè)計報告版面整潔度、內(nèi)容完整性一般，問題剖析不夠深刻。設(shè)計報告版面基本整潔、內(nèi)容基本完整，問題剖析簡單。設(shè)計報告版面混亂、內(nèi)容不完整，無問題剖析。3.隨堂測試與評價標(biāo)準(zhǔn)隨堂測試內(nèi)容主要是基礎(chǔ)概念的考察，共3次，每次按照滿分100計算。每次占總評成績5分，3次總分15分。4.期末試卷考核與評價標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計期末考核試題，綜合檢驗學(xué)生對課程相關(guān)知識的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計相應(yīng)評分標(biāo)準(zhǔn)。六、教材與參