《电力拖动自动控制系统》教学大纲

《电力拖动自动控制系统》教学大纲

适用范围：202X版本科人才培养方案

课程代码：05156031

课程性质：专业选修课

学分：4学分

学时：64学时（理论56学时，实验8学时）

先修课程：自动控制原理、电力电子技术、电机学

后续课程：现代电机控制技术等

适用专业：电气工程及其自动化

开课单位：电气工程与自动化学院

一、课程说明

《电力拖动自动控制系统》是电气工程及其自动化专业的一门专业选修课。本课程主要

教授交直流调速系统的基本理论与系统分析和工程设计方法，为学习其他有关课程及以后从

事技术工作打下必要的基础。本课程是一门实践性很强的课程，强调培养运用所学知识解决

生产实际中问题的能力，兼顾新技术、新工艺及其发展方向的介绍，培养“厚基础、宽口径、

高素质、强能力”的人才。

二、课程目标

通过本课程的学习，使学生达到如下H标：

课程目标1：了解运动控制技术的发展、应用以及在本专业学科领域的地位和作住；掌

握直流电机、交流电机各种控制系统的机械特性、数学模型及性能指标；掌握先进的运动控

制理论和系统设计方法；掌握通用变频器的操作及控制。

课程目标2：能够应月自动控制理论分析运动控制系统的稳态性能和动态性能；能够应

用自动控制理论进行运动控制系统的调试及设计；具有团队协作和劳动能力，具有不断学习

适应社会发展和行业竞争的能力。

课程目标3：具有良好的职业道德和敬业精神；养成积极思考的习惯，具有独立通过网

络获取学习信息的能力；具有大胆探索、勇于创新、积极交流、密切协作的精神，善于发现

各类运动控制系统在自动化领域的应用：具有爱国主义精神、积极主动地把所学知识用在建

设祖国的过程中；具有运动控制相关专业知识，能够运用工程设计思路、方法进行运动控制

系统设计工作。

三、课程目标与毕业要求

《运动控制系统A》课程教学FI标对电气工程及其自动化专业毕业要求的支撑见表lo

表1课程教学目标与毕业要求关系

支

撑

毕业要求指标点课程目标强

度

L工程知1.4能够将电气工程及课程目标1：了解运动控制技术的发展、应

识其自动化专业知识用丁用以及在本专业学科领域的地位和作用；掌

复杂电气工程问题解决握直流电机、交流电机各种控制系统的机械

M

方案的比较与优化。特性、数学模型及性能指标；掌握先进的运

动控制理论和系统设计方法；掌握通用变频

器的操作及控制。

2.问题分2.2能够运用数学、自然课程目标2：能够应用自动控制理论分析运

析科学和工程科学的基本动控制系统的稳态性能和动态性能；能够应

原理，分析并表达复杂用自动控制理论进行运动控制系统的调试及H

电气工程问题的特性，设计；具有团队协作和劳动能力，具有不断

获得多种解决方案。学习适应社会发展和行业竞争的能力。

4.研究4.2能够根据复杂电气课程目标1：了解运动控制技术的发展、应

工程问题的特征，选择用以及在本专业学科领域的地位和作用：掌

研究路线，设计实验方握直流电机、交流电机各种控制系统的机械

M

案。特性、数学模型及性能指标；掌握先进的运

动控制理论和系统设计方法；掌握通用变频

器的操作及控制。

注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。

四、教学内容、基本要求与学时分配

1.理论部分

理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。

表2教学内容、基本要求与学时分配

求

理论验对应的课

教学内容教学要求，教学重点难点学时

学时程目标

1.运动控制系统概述教学要求：了解运动控制技术的发展、应用以

1.1运动控制技术概及在本专业学科领域的地位和作用；掌握运动

述；控制系统的主要结构特点以及基本性能指标。

1.2运动控制系统的重点：运动控制系统的主要结构特点、运动控4

主要结构特点；制系统的基本性能指标。

1.3运动控制系统的难点：运动控制系统的主要结构特点。

基本性能指标。

2,直流调速系统教学要求：了解直流脉宽调速系统的基本控制

2.1可控直流电源电模式；掌握相控整流直流调速系统的机械特性

动机系统；及数学模型、直流PWM调速系统的数学模型

2.2闭环控制的直流及机械特性、闭环调速系统的机械特性及性能

调速系统；指标；学会建立闭环调速系统各典型环节静态、141、2、3

2.3可逆直流调速系动态数学模型的一般方法，转速、电流双闭环

统。直流调速系统的工程设计思路、方法。

重点：相控整流直流调速系统的机械特性及数

学模理、直流PWM调速系统的数学模型及机械

特性、开环调速系统的机械特性及性能指标。

难点：相控整流直流调速系统的机械特性及数

学模型、直流PWM调速系统的数学模型及机

械特性。

3.交流调速系统教学要求：掌握异步电动机变压变频调速基本

3.1异步电动机调速原理、掌握SPWM逆变器的控制模式和实现方

系统的结构和原理；法；掌握异步甩动机变压变频调速系统中的脉

3.2异步电动机变频宽调制技术；掌握异步电动机变频调速的控制

调速控制方法；方式、掌握通用变频器的操作与控制：掌握同

2661、2、3

3.3同步电机变频调步电机变压变频调速方法。

速方法重点：异步及同步电动机调速系统的结构和原

理、异步及同步电动机变频调速控制方法。

难点：异步及同步电动机调速系统的结构和原

理、异步及同步电动机变频调速控制方法。

4.伺服系统教学要求：掌握伺服系统的基本结构及特征；

4.1伺服系统的基本掌握直流伺服系统控制对象的数学模型和交流

结构及特征；伺服系统控制对象的数学模型；掌握伺服控制

4.2伺服系统应用。系统的集成设计方法。

1221、2、3

重点：伺服系统的基本结构及特征、伺服控制

系统的集成设计方法。

难点：伺服系统的基本结构及特征、伺服控制

系统的集成设计方法。

合计568

2.实验部分

实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。

表3实验项目、实验内容与学时

实

验对应的

实验项目实验内容和要求学课程目

时标

实验内容：汇川变频器的操作与控制

1.通用变频器的

实验要求：了解并熟悉通用变频器操作面板、外部端61、2、3

操作与电机控制

子及通讯协议的操作及使用方法。

实验内容：伺服电机控制

2.伺服控制系统

实验要求：了解并熟悉伺服驱动器的参数设置及使用21、2、3

应用

方法。

合计8

五、教学方法及手段

本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享、实验等教学手段完成课程教

学任务和相关能力的培养，学生比较全面地理解直流调速系统、交流调速系统、伺服系统的

基本理论，并在此基础上掌握系统分析和工程设计方法，具有应用自动控制理论进行运动控

制系统的调试及设计能力，

在实验教学环节中，学生通过变频器的操作与控制、伺服控制系统应用实现对交流电动

机的控制与调速，初步掌握运动控制系统的设计、安装、调试等专业技能，为口后从事相关

工作奠定坚实基础。培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。

六、课程资源

1.推荐教材：

⑴阮毅.电力拖动自动控制系统-运动控制系统（第五版）[M].北京:机械工业出版社,2020.

2.参考书：

（1）陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社,2005.

（2）丁学文.电力拖动运动控制系统[M].北京:机械工业出版社,2017.

（3）杨耕.电机与运动控制系统[M].北京:清华大学出版社,2006.

3.期刊：

（1）武星，楼佩煌,唐敦兵.自动导引车路径跟踪和伺服控制的混合运动控制[J].机械工程学

报,2011,47（03）:43-48.

（2）KimH,ShinJY.KimJ.Designandlocomotioncontrolofahydrauliclowerextremity

exoskeletonformobilityaugmentation!J].Mechalronics,20i7,46:32-45.

（3）工耀威，纪志坚，翟海川.仿生机器鱼运动控制方法综述[J].智能系统学

报,2014.9（03）:276-284.

（4）吴琳，谭营，唐建.运动控制技术发展与展望[J].机床与液压,2007（07）:231-233+216.

（5）徐照平，常思勤，林继铭.四冲程自由活塞发电机活塞运动控制方法[J].农业机械学

报,2013,44（01）:6-10+16.

4.网络资源：

（1）齐蓉,装备自动化工程设计与实践,2018712.

htlp://\vww.xuetangx.com/courses/course-vI:Nrux+20180702+sp/about

（2）赵建洲，电机与拖动,2018624.

hllps:///course/AYIT-1001794001

七、课程考核对课程目标的支撑

课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程

目标的支撑关系见表4。

表4课程考核对课程目标的支撑

考核占课程目标

环

节考核/评价细则

比123

课1

（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100弋

堂47

分；

表

过8

（）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程

现23

程32

总评成绩。

性

（）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评

考17

分，洞分分；

核100

实

16（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节

验1

的最终成绩；6

（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评

成绩。

（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，474

满分100分；

作（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最

16

业终成绩；664

（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评

成绩。

（I）期末考核成绩100分，以期末考核成绩乘以其在总评成绩q77

中所占的比例计入课程总评成绩；

期末（2）主要考核直流调速系统、交流调速系统、伺服系统的特点、

6022

考核性能参数及设计方法等内容；10

（3）考试题型为：填空题、选择题、简答题、作图题、计算题55

和分析题等。

35

合计：100分16

40

八、考核与成绩评定

1.考核方式及成绩评定

考核方式：本课程主要以课堂表现、实验、作业、期末考核等方式对学生进行考核评价。

考核基本要求：考核总成绩由期末考核成绩（或实操成绩）和过程性评价成绩组成。其

中：期末考核成绩为100分（权重60%）,试题类型为填空题、选择题、简答题、作图题、

计算题、分析题等类型；作业评价、课内实验、课堂表现过程性评价成绩为100分（权重

40%）；过程性评价和期末考核分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。

2.过程性考核成绩的标准

过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。

表5过程性考核方式评价标准

所占

考核

比重100>x>9090>x>8080>x>7070>x>60x<60

方式

（%）

积极参与教学认真参与教偶尔参与教上课不认上课不认

活动，神跃回学活动，回答学活动，回真，偶尔参真，不参与

课堂

20答问题，准确问题准确率答问题准确与教学活教学活动。

表现

率大于90%。大于80%。率大于动。

70%o