《電機DSP控制技術》教學大綱

《電機DSP控制技術》教學大綱課程編號：13220427英文名稱：DSPTechnologyofMotorControl 學分：2.0學時：總學時36學時，其中理論28學時，實踐8學時先修課程：模擬電子技術、數(shù)字電子技術、C語言、單片機原理及應用課程類別：專業(yè)拓展課程授課對象：電氣工程及其自動化專業(yè)學生教學單位：機械與電氣工程學院修讀學期：第6學期一、課程描述和目標本課程為電氣工程及其自動化專業(yè)學生（電機系統(tǒng)及其控制方向）的專業(yè)方向課，課程內容主要涉DSP電機控制基本知識、基本理論及技術方法。通過本課程學習，使學生掌握DSP電機驅動控制技術，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生一定的動手能力，為從事專業(yè)技術工作做好基本培養(yǎng)和鍛煉。本課程擬達到的課程目標：課程目標1：能在電機驅動控制相關的設計中，考慮安全、健康、法律、文化及環(huán)境等制約因素。課程目標2：能夠針對直流電機、步進電機和直流無刷電機的特征，制定電機驅動控制方法和技術路線，設計電機驅動控制實驗方案；課程目標3：知曉和理解環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念和內涵，關注電氣工程相關領域的方針政策和法律法規(guī)；二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重3.4能在電氣工程相關的設計中，考慮安全、健康、法律、文化及環(huán)境等制約因素。課程目標1H4.2能夠根據(jù)具體的檢測、控制對象及其特征，制定研究方法和技術路線，設計實驗方案；課程目標2M7.1知曉和理解環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念和內涵，關注電氣工程相關領域的方針政策和法律法規(guī)；課程目標3L（注：要求課程目標與畢業(yè)要求指標點應是一一對應支撐）三、教學內容、基本要求與學時分配1．理論教學序號教學內容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標1控制電機基礎理論及分類概述課程概述；介紹電機控制相關的基礎理論，電機分類及應用選型，電機旋轉核心思想?；疽螅毫私怆姍C分類、特征及應用，理解電機旋轉本質。重點難點：控制電機種類、優(yōu)缺點及應用。德育要求：社會責任。2集中講授、討論1,2,32DSP編程技術基礎對DSP技術進行概述，介紹2000系列DSP的基礎知識，包括芯片的結構及性能、存儲系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)，及用于電機驅動控制的DSP關鍵片上外設（如事件管理器、A/D轉換器）。基本要求：了解DSP的種類和及特點；掌握與電機驅動有關的2000系列DSP基礎理論與技術。重點難點：：DSP結構特點、存儲系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)。德育要求：社會責任。10集中講授、討論1,2,33電機控制編程技術基礎介紹定點DSP的數(shù)據(jù)Q格式，帶有死區(qū)的PWM波形，數(shù)字PID調節(jié)器的DSP實現(xiàn)方法，數(shù)字測試方法，六拍換向控制技術、電壓PWM（SVPWM）控制技術，以及矢量變換控制技術?；疽螅赫莆斩cDSP的Q格式；理解帶死區(qū)的PWM波形；掌握PI調節(jié)器的DSP實現(xiàn)原理，SVPWM控制技術實現(xiàn)原理和矢量變換控制技術。重點難點：數(shù)字測速，PID調節(jié)器的DSP實現(xiàn)方法，SVPWM控制技術。德育要求：創(chuàng)新意識。8集中講授、討論1,2,34控制系統(tǒng)的硬件設計介紹電源模塊、功率電路和DSP控制電路的設計?；疽螅毫私庀到y(tǒng)整體電路設計，熟悉功率電路設計，控制電路設計，重點掌握電流采樣電路，電壓檢測電路；重點難點：控制系統(tǒng)的硬件設計；功率電路設計，控制電路設計。德育要求：愛崗敬業(yè)。2集中講授、討論1,2,35直流電機的DSP驅動控制介紹直流電機的組成結構及工作原理，直流電機的DSP控制技術?；疽螅赫莆罩绷麟姍C的組成結構和工作原理、DSP控制技術、系統(tǒng)硬件結構、控制程序設計。重點難點：直流電機的DSP控制。德育要求：創(chuàng)新意識。2集中講授、討論1,2,36步進電動機的DSP驅動控制介紹步進電機的組成結構及工作原理，步進電機的DSP控制技術?；疽螅赫莆詹竭M電動機的組成結構和工作原理、DSP控制、系統(tǒng)硬件結構、控制程序設計。重點難點：步進電機的DSP控制。德育要求：創(chuàng)新意識。2集中講授、討論1,2,37無刷直流電動機的DSP驅動控制介紹無刷電機的結構和工作原理，無刷直流電機的DSP控制，無刷直流電機相序測定方法，無刷直流電機的無霍爾傳感器控制方法與實現(xiàn)?；疽螅赫莆諢o刷直流電動機的組成結構和工作原理、DSP控制、系統(tǒng)硬件結構、控制程序設計。重點難點：無刷直流電機的DSP控制技術。德育要求：創(chuàng)新意識。2集中講授、討論1,2,3合計282．實驗教學序號實驗項目實驗內容與要求學時類型對應課程目標1CCS開發(fā)環(huán)境實驗熟悉CCS開發(fā)環(huán)境，熟練進行工程新建、編譯、鏈接、調試。理解新建工程各類型文件。要求：必修2驗證1,22直流電機驅動控制實驗熟悉開發(fā)平臺軟硬件資源；實現(xiàn)直流電機驅動控制；允許用戶改變電機轉速和旋轉方向，并LCD顯示當前運行狀態(tài)。要求：必修2驗證1,2,33步進電機驅動控制實驗實現(xiàn)步進電機驅動控制，提供友好人機交互接口，允許用戶輸入電機驅動關鍵參數(shù)，LCD顯示電機當前狀態(tài)。要求：必修2驗證1,2,34直流無刷電機驅動控制實驗驗證DSP驅動控制直流無刷電機驅動控制，捕獲并分析霍爾傳感器狀態(tài)，通過電壓輸入改變電機轉速。要求：必修2驗證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、設計等。四、課程教學方法（1）理論教學以集中授課的形式為主，討論為輔；（2）實驗教學所涉及項目開發(fā)以小組合作形式開展。五、學業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內容主要由平時作業(yè)、實驗考核、學習報告、項目設計和期末考試組成，均按百分制計分，其中期末考核成績占50%，平時作業(yè)成績占15%，實驗考核15%，項目設計占20%。備注：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?.課程目標達成考核與評價序號教學環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1平時作業(yè)15152實驗考核15154項目設計1010205期末考試401050課程目標對應分值553510100（二）考核與評價標準1.平時成績考核與評價標準平時作業(yè)根據(jù)作業(yè)題目及評分標注進行打分（百分制）。2.實驗考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分實驗考核完成電機控制系統(tǒng)設計相關實驗任務，并體現(xiàn)出較優(yōu)的系統(tǒng)分析和設計能力，且在實驗過程中踐行工程師規(guī)范和社會責任。完成電機系統(tǒng)設計相關實驗任務，具有一定的系統(tǒng)分析和設計能力，且在實驗過程中踐行工程師規(guī)范和社會責任。完成電機控制系統(tǒng)設計相關實驗任務，系統(tǒng)分析和設計實現(xiàn)能力較弱，實驗過程中基本踐行工程師規(guī)范和社會責任。無法根據(jù)要求完成部分實驗任務，不具備系統(tǒng)分析和設計實踐能力，工程師規(guī)范和社會責任意識較差。3.項目設計考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分項目設計設計方案合理，研究方法和技術線路正確，能從安全、健康、實用等角度選擇正確元件和控制策略。實踐過程踐行電氣工程師的職業(yè)道德、社會責任和工程規(guī)范。系統(tǒng)功能指標達到任務要求，系統(tǒng)性能較好。設計方案較合理，研究方法和技術線路較正確，能從安全、健康、實用等角度選擇較正確元件和控制策略。實踐過程踐行電氣工程師的職業(yè)道德、社會責任和工程規(guī)范。系統(tǒng)功能指標達到任務要求80%以上，系統(tǒng)性能較好。設計方案基本合理，研究方法和技術線路基本正確，能從安全、健康、實用等角度選擇基本正確的元件和控制策略。實踐過程未能完全踐行電氣工程師的職業(yè)道德、社會責任和工程規(guī)范。系統(tǒng)功能指標基本達到任務要求。設計方案不合理，研究方法和技術線路較多不正確，未能從安全、健康、實用等角度選擇正確元件和控制策略。實踐過程未能踐行電氣工程師的職業(yè)道德、社會責任和工程規(guī)范。系統(tǒng)功能指標未達到任務要求。4.期末試卷考核與評價標準根據(jù)課程目標及教學內容，設計期末考核試題，綜合檢驗學生對課程相關知識的掌握、綜合應用及解決復雜問題的能力，根據(jù)考試題目設計相應評分