2019-2020年整理运动控制系统课程设计任务书

1、?运动限制系统?课程设计任务书一、设计目的与任务课程设计的主要目的是通过设计某直流电机调速系统或交流电机的调速系统或者应用交直流电 机的调速的限制系统的设计实践,了解一般电力拖动与限制系统设计过程、设计要求、应完成的工 作内容和具体设计方法.通过设计也有助于复习、稳固以往所学的知识,到达灵活应用的目的.电 力拖动与限制系统设计必须满足生产设备和生产工艺的要求, 因此, 设计之前必须了解设备的用途、 结构、操作要求和工艺过程,在此过程中培养从事设计工作的整体观念.课程设计应强调水平培养为主,在独立完成设计任务的同时,还要注意其他几方面水平的培养 与提升,如独立工作水平与创造力；综合运用专业及根底

2、知识的水平,解决实际工程技术问题的能 力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的水平；工程绘图的水平；书写技术报告和编制技术资 料的水平.二、教学内容及根本要求在接到设计任务书后,按原理设计和工艺设计两方面进行.1原理图设计的步骤1) 根据要求拟定设计任务.2) 根据电力拖动与限制系统的设计要求设计主电路.3) 根据主电路的限制要求设计限制回路4) 要考虑保护环节,如过电压、过电流等的保护.5) 总体检查、修改、补充及完善.主要内容包括：6) 进行必要的参数计算和设计必要的软件限制流程.7) 正确、合理地选择各电器元器件,按规定格式编制元件明细表.2工艺设计步骤1) 根据电力拖动与限制系统的任务

3、书的设计要求,或者根据运用电力拖动调速等的设计限制 对象及工艺的要求,进行分析.2) 选择适宜的设计方案,论证设计方案的合理性.3) 根据设计方案设计适宜的电力拖动与限制系统的或运用电力拖动调速的限制系统的主电路 和限制电路,并画出相应比拟相尽得电路图.4) 进行相应的参数进算,包括电子元器件的参数的计算与选取.5) 软件设计至少要包含比拟完整的软件设计流程图. 要求学生能独立完成课程设计内容.到达本科毕业生应具有的根本设计水平.三、课程教学的特色说明要求学生掌握一定的理论根底知识,同时具备一定的实践设计技能,并且能够电力拖动与 限制系统课程中讲授的内容结合实际情况进行系统设计以及编程. 在课

4、程设计中, 学生是主体, 应充分发挥他们的主动性和创造性.教师的主导作用是引导其掌握完成设计内容的方法.为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点：1. 在接受设计任务后,应根据设计要求和应完成的设计内容进度方案,确定各阶段应完成的 工作量,妥善安排时间.2. 在方案确定过程中应主动提出问题,以取得指导数师的帮助,同时要广泛讨论,依据充分. 在具体设计过程中要多思考,尤其是主要参数及流程,要经过计算论证.3. 所有电气图样的绘制必须符合国家有关规定的标准,包括线条、图型符号、工程代号、回 路标号、技术要求、标题栏、元器件明细表以及图样的折叠和装订.4. 说明书要求文字通顺、简练,字迹端正、整洁.5

5、. 应在规定的时间内完成所有的设计任务.6. 如果条件允许,应对自己的设计线路进行试验论证,考虑进一步改良的可能性.四、课程设计参考题目一每题每班最多有 3 个同学做；二题目可以选用题目一至题目十六来做,也可以由学生在题目一至题目十六的根底上加以修改来做；三题目也可以由学生自己选择题目该题目必须经教师同意 ；四参考题目及要求如下：题目一：基于L298芯片PWM限制直流电机的闭环调速系统以 XX 单片机作为限制器,通过 PWM 口对 L298 驱动芯片进行限制,驱动直流电机,实现直 流电机转速的调节； 由光电码盘测定电机的转速, 构成转速负反应； 设计相应的软件流程或程序. 1 设计系统原理图；

6、2设计软件流程图. 3 整理设计数据资料,课程设计总结,撰写设计计算说明书.题目二：三相永磁同步电动机变频调速系统设计永磁同步电动机 P M SM 具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻, 以及具有较高的效率和功率因数等优点 ,已广泛应用于工业机器人、数控机床、柔性制造系统等各种自动化设备领域.要求采用 DSP处理器TMS320LF2407作为限制器,采用矢量限制技术,设计实现数字限制的 变压变频调速系统.1画出系统的硬件电路图；2画出系统的软件流程图.题目三：某 V-M 双闭环不可逆直流调速系统设计1 技术要求某三相桥式晶闸管整流装置：Rrec=0.032 Q Q , Ks=45-48 ;负

7、载电机额定数据：PN=90KWUN=440VIN=220A, nN=1800r/min , Ra=0.088 Q ,入=1.5.系统主电路：RE =0.12 Q , Tm=0.1s;要求：系统 静特性良好,无静差静差率s< 0.2 1 该调速系统能进行平滑的速度调节,负载电机不可逆运行,具有较宽的调速范围 D> 10,系统在工作范围内能稳定工作.2 动态性能指标：转速超调量S nv 8%电流超调量 S i v 5%动态速降 n<8-10%,调速 系统的过渡过程时间调节时间ts < 1s(3) 系统在 5%负载以上变化的运行范围内电流连续(4) 调速系统中设置有过电压、过

8、电流等保护,并且有制动举措2 设计内容：(1) 根据题目的技术要求, 分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成, 画出系统 组成的原理框图.(2) 调速系统主电路元部件确实定及其参数计算(包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与 保护电路等) .(3) 驱动限制电路的选型设计(模拟触发电路、集成触发电路、数字触发器电路 均可).(4) 动态设计计算：根据技术要求,对系统进行动态校正,确定ASR调节器与ACR调节器的结构型式及进行参数计算,使调速系统工作稳定,并满足动态性能指标的要求.(5) 绘制V-M双闭环直流不可逆调速系统的电气原理总图(要求计算机绘图).(6) 整理设计数据资料,

9、课程设计总结,撰写设计计算说明书.题目四：基于 AT89C52 单片机双闭环直流调速系统 此题目采用直流双闭环调速系统,使系统到达稳态无静差,调速范围0-1500r/min, 电流过载倍数为 1.5 倍,速度限制精度为 0.1%(额定转速时) . 直流电动机的额定参数：PN=11kW 、UN=230V 、IN=47.8A、nN=1450 r/min,电枢回路电枢绕组电感 La=2.8mH,电流过载倍数 入=1.5电枢回路总电 阻可取为R=Ra+Rrec=1.8 Q,系统机电时间常数 Tm=0.2021s,电磁时间常数 TI=0.00278s,电动势系 数 Ce=0.1290V*min/r .转

10、速反应系数：a = 1V.min/r 电流反应系数：3 = U*im/ldm=1023/(71.7*2)=14.4/A .根据转速、电流反应限制的直流电动机调速系统设计方法设计一个基于单片机的双闭环数字调速系统.(1) 根据题目的技术要求, 分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成,画出系统组成的原理框图.(2) 调速系统主电路元部件确实定及其参数计算(包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与 保护电路等) .( 3 )设计软件.( 4)整理设计数据资料,课程设计总结,撰写设计计算说明书.题目五：基于 XX 单片机直流单闭环调速系统1 技术指标以单片机系统为依托,根据PWM调速或V-

11、M调速的根本原理,以直流电机电枢上电压的占空比或限制触发脉冲相位角来改变平均电压的大小,从而限制电动机的转速为依据,实现对直流电动机的平滑调速,并通过单片机限制速度的变化.1电动机参数：PN=3KW,nFl500rpm, UN=220V,IN=17.5A,Ra=1.25 .主回路总电阻 R=2.5,电 磁时间常数TI=0.017s,机电时间常数 Tm=0.075s.三相桥式整流电路,Ks=40.测速反应系数 =0.07 . 调速指标：D=30, S=10%2设计要求：1闭环系统稳定；2在给定和扰动信号作用下,稳态误差为零.3设计任务：1熟悉课程设计任务及要求,查阅技术资料,确定设计方案.2根据

12、确定的方案设计单元电路.要求画出单元电路图,元件及元件参数选择要有依据,各单元电路的设计要有详细论述.3软件设计,编写程序.4撰写课程设计报告.要求内容完整、图表清楚、文理流畅、格式标准、方案合理、设计正确,篇幅合理.题目六：设计三环结构的伺服系统以伺服电机为对象,设计具有三环结构电流环、速度环、位移环的伺服系统,并用仿真编程软件matlab 画原理图,输出波形图.1设计伺服系统原理图；2设计软件流程图.3整理设计数据资料,课程设计总结,撰写设计计算说明书.题目七：三相交流电机SPWh变压变频调速系统一、 设计初始条件给定：1.三相异步电机参数：额定功率：PN =7.5KW ；额定电压：Un

13、=3807 ；额定电流：I N =15.6A ；额定转速：nN = 1450r / min ；效率： =86% ；功率因数：cos $ =0.85 ；过载系数: 入=2.2 ;电压波动：土 10% 极 对 数：P=2.2. 进线交流电源：三相 380V,频率50Hz.3. 性能指标：调速范围 5: 1,转速稳态精度在10%以内,额定转速和额定负载时装置效率高于0.9,功率因数高于0.85,电网电压波动10%时,输出电压波动不大于5%.4. 采用SPWF限制算法,限制三相异步电动机实现变压变频调速系统.、设计要求1 对系统设计方案的先进性、实用性和可行性进行论证,说明系统工作原理.2. 画出单元

14、电路图,说明工作原理,给出系统参数计算过程.3. 对工程设计结果进行分析.4. 画出整体电路原理图,图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准.5. 课程设计说明书应严格按统一格式打印,资料齐全.题目八：基于 XX单片机的直流伺服电机 PWM限制系统1 设计内容(1)直流伺服电机参数 额定功率6.6KW,额定电压180V,额定电流 37A,额定转速 1600r/min( 2) 限制伺服电机正反转,实现电机的稳定调速2 设计要求( 1) 画出单元电路图,说明工作原理,给出系统参数计算过程.( 2)对工程设计结果进行分析.( 3)画出整体电路原理图,图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准.( 4)课程

15、设计说明书应严格按统一格式打印,资料齐全.题目九：三相交流电机 SVPM变压变频调速系统1 设计内容采用TI公司的DSP TMS320LF2407为限制核心,采用 SVPW算法,实现三相异步电动机的调压 调速系统.2 设计要求( 1) 画出单元电路图,说明工作原理,给出系统参数计算过程.( 2)对工程设计结果进行分析.(3) 画出整体电路原理图,图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准.( 4)课程设计说明书应严格按统一格式打印,资料齐全.题目十：SVPWM在永磁直流无刷电机中的应用设计1 设计内容(1) 电机参数：额定功率 50W,额定电压 24V,额定转速 3000rpm.(2) 以功能强大

16、的DSP、智能化的功率模块和先进的SVPWM技术实现永磁无刷直流电机的开环调速 SVPWM 技术与 SPWM 相比拟, 绕组电流波形的谐波成分小, 使得电机转矩脉动降低,旋转磁场更逼近圆形,而且使直流母线电压的利用率有了很大提升,在线性调制区域,它的电压利用率 SPWM高达15.47%.2设计要求(1) 画出单元电路图,说明工作原理,给出系统参数计算过程.(2) 对工程设计结果进行分析.(3) 画出整体电路原理图,图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准.(4) 课程设计说明书应严格按统一格式打印,资料齐全.题目十一：带转速微分负反应直流双闭环调速系统设计1设计内容(1) 电机参数：额定功率3K

17、W 额定电压220V,额定电流17.5A,额定转速1950r/m,Ce=0.13Vmin/r,允许过载倍数 =2.1,晶闸管装置放大系数：Ks=30,电枢回路总电阻：Ra=1.251Rrec=1.3门RL=0.3门L=200mH,时间常数：机电时间常数 Tm=0.162s,电磁时间常数 Ti =0.07s,电流反应系数：P =0.36V/A ( 10V/Inom-10V/1.5lnom ),转速反应系数：a =0.0067v min/r2(10V/nnom-10V/1.5nnom ),转速反应滤波时间常数：Ton =0.01s,Toi =0.002s,总飞轮力矩：GD=3.53N.m, h=5

18、, di/dt=1OInom/s .(2) 实现功能：稳态指标无静差,且动态指标的电流超调量si £ 5°0 ;采用转速微分负反应使转速超调量等于 0.2设计要求(1) 熟悉课程设计任务及要求,查阅技术资料,确定设计方案.(2) 根据确定的方案设计单元电路.要求画出单元电路图,元件及元件参数选择要有依据, 各单元电路的设计要有详细论述.(3) 软件设计,编写程序.(4) 撰写课程设计报告.要求内容完整、图表清楚、文理流畅、格式标准、方案合理、设计 正确,篇幅合理.题目十二：直流电动机无环流DLC限制调速系统1设计内容(1) 直流电动机 参数：Pn = 1.1 kW , ri

19、N = 1 000 r/min , Un = 220 V , In = 6.58 A, GD2 =0.28 kg.m2,过载倍数 入=2,电枢绕组的电阻 Rd = 4 Q电感Ld = 67 mH ;(2) 用逻辑切换装置封锁不工作组晶闸管的触发脉冲,开放工作组晶闸管的触发脉冲,实现了无环流限制2设计要求(1) 画出单元电路图,说明工作原理,给出系统参数计算过程.(2) 对工程设计结果进行分析.(3) 画出整体电路原理图,图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准.(4) 课程设计说明书应严格按统一格式打印,资料齐全.题目十三：基于单片机转差频率的交流调速系统1 设计内容(1)对一台三相异步电动机调

20、速系统进行设计.异步电动机的参数：現=2.2KW,=1440r/min ,Us =380V,:接法,弋=4.8.-.(2) 采用转差频率限制方法,由单片机组成核心.调速范围(2.2 51HZ ),无级调速,静差率S乞500.根据对象参数,完成各功能单元的结构设计,参数计算.2设计要求(1) 画出单元电路图,说明工作原理,给出系统参数计算过程.(2) 对工程设计结果进行分析.(3) 画出整体电路原理图,图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准.(4) 课程设计说明书应严格按统一格式打印,资料齐全.题目十四：直流双闭环有环流可逆调速系统设计1设计内容(1) 电机参数： Un = 220V, In =

21、 136A , Ce= 0.132 v.min/r , Ra= 0.5Q ;.电机过载倍数 入=1.5,Ks= 40, Tl = 0.03 s, Tm = 0.18 s,调节 a = 0.07 v.min/r, 3 =0.05 v/A ;.测速发电机参数：23W , 110V,0.21A , 1900 r/min,永磁式；主电路采用三相全控桥,反并联连接,进线交流电源：三相380V(2) 采用a = 3配合限制,能够实现可逆运行；转速和电流稳态无差,电流超调量小于5%, 转速超调量小于10%.2设计要求(1) 画出单元电路图,说明工作原理,给出系统参数计算过程.(2) 对工程设计结果进行分析.

22、(3) 画出整体电路原理图,图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准.(4) 课程设计说明书应严格按统一格式打印,资料齐全.题目十五：PWM双闭环直流脉宽调速系统设计1. 设计参数, 直流电动调速系统的根本数据如下 : 晶闸管三相桥式全控整流电路供电的双闭环直流调速系统机:220V,136A,1460r/min,电枢电阻 艮=0.2 Q ,允许过载倍数 入=1.5;电枢回路总电阻:R= 0.5 Q ,电枢回路总电感：L= 15mH,电动机轴上的总飞轮力矩 :GD2= 22.5N mf,晶闸管装置：放大系数 Ks=40,电流反应系数：3 =0.05V/A,转速反应系数：a =0.007Vmin/r,滤波时间常数：Toi=0.002s ,T on=0.01s(1) 稳态指标 : 转速无静差 ;(2) 动态指标：电流超调量biW 5%,空载