《运动控制系统》课程教学大纲

《运动控制系统》教学大纲

课程代码：ABJD0420

课程中文名称：运动控制系统

课程英文名称：MotionControlSystem

课程类型：限选

课程学分数：25学分

课程学时数：40学时

适用专业：自动化专业

先修课程：自动控制原理电力电子学电机与拖动基础等

一、课程简介

本课程的目的是综合运用自动控制元件、电力电子技术和自动控制原理等专业基础知

识，通过学习运动控制系统的相关知识，使学生掌握运动控制系统的组成和控制规律；使学

生掌握静动态特性以及控制系统的工程设计方法；使学生掌握分析、研究和设计各类运动控

制系统的能力。本课程秉承理论与实际相结合的理念，应用自动控制理论解决运动控制系统

的分析和设计问题，以转矩和磁链（或磁通）控制规律为主线，由简入繁、由低及高地循序

深入，论述系统的静动态性能，着重培养学生的系统综合分析能力和解决工程实际问题的能

力。通过课程的学习，使学生掌握现代交、直流电动机控制理论和基本方法，获得运动控制

系统的分析和设计计算能力。

二、教学基本内容和要求

1.绪论一运动控制系统基本知识

课程教学内容：运动控制系统的组成、分类、主要应用领域及其发展历史，转矩与磁链

控制规律，课程特点及学习意义。

课程的重点、难点：运动控制系统的组成部分。

课程教学要求：

掌握运动控制系统的定义、结构、及其分类；

理解运动控制的必要性；理解转矩与磁链控制规律；

了解运动控制的主要应用领域；

了解运动控制系统的发展历史及趋势

2.闭环控制的直流调速系统

课程教学内容：直流调速系统用的可控直流电源；V-M系统的特殊问题；脉宽调制变

换器及调速系统的特殊问题；反馈控制闭环调速系统的稳态分析和设计；反馈控制闭环调速

系统的动态分析和设计；比例积分控制规律和无静差调速系统；电压反馈、电流补偿控制的

调速系统。

课程的重点、难点：反馈控制闭环调速系统的稳态分析和设计；反馈控制闭环调速系统

的动态分析和设计

课程教学要求：

掌握直流电动机的调速方法和调速系统结构特点；

理解反馈控制规律；掌握晶闸管触发整流环节、PWM控制与变换器环节的数学模型；

掌握闭环直流调速系统的静特性和稳态性能指标；

掌握转速反馈控制直流调速系统的稳态结构图和稳态参数计算；

掌握带电流截止反馈环节的调速系统静特性

3.转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法

课程教学内容：转速、电流双闭环直流调速系统及其静态特性；双闭环调速系统的数学

模型及其动态性能分析；调节器的工程设计方法；按工程设计方法设计双闭环调速系统的转

速调节器和电流调节器；转速超调的抑制一转速微分负反馈；弱磁控制的直流调速系统

课程的重点、难点：双闭环调速系统的转速调节器和电流调节器的工程设计方法

课程教学要求：

掌握转速、电流双闭环直流调速系统及其静态特性；

掌握转速、电流双闭环直流调速系统的数学模型与动态性能分析；

掌握控制系统的动态性能指标和调速系统中调节器的工程设计方法

4.直流调速系统的数字控制

课程教学内容：微型计算机数字控制的主要特点；微机数字控制双闭环直流调速系统的

硬件和软件；数字测谏；数字PI调节器

课程的重点、难点：微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件设计

课程教学要求：

了解微型计算机数字控制的主要特点；

掌握微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件；

掌握M/T数字测速方法；理解数字PI调节器的设计方法及其饱和限幅作用

5.可逆直流调速系统和位置随动系统

课程教学内容：可逆直流调速系统；位置随动系统。

课程的重点、难点：调速系统与随动系统的工作机理分析

课程教学要求：

掌握单片微机控制的PWM可逆直流调速系统；

掌握两组晶闸管装置反并联可逆线路的四象限运行特性：

理解可逆V-M线路中环沆的定义、分类及其产生与抑制机理；

掌握a=B配合控制的有环流可逆V-M系统的工作原理及其制动过度过程分析：

6.闭环控制的异步电机变压调速系统

课程教学内容：交流调速系统概述：异步电动机变压调速电路：异步电动机改变电压时

的机械特性；闭环控制的变压调速系统及其静特性；转差功率损耗分析：变压控制在软起动

器和轻载降压节能运行中的应用。

课程的重点、难点：异步电动机变压调速电路设计，闭环控制的变压调速系统及其静特

性

课程教学要求：

掌握异步电动机采用不同调速方法时的转差功率转化规律；

掌握异步电动机调压调速的原理及其性能：掌握晶闸管交流调压电路的工作原理：

理解异步电机软启动原理及其特性；

理解异步电机轻载降压运行的节能原理

7.绕线转子异步电动机双馈调速系统

课程教学内容：异步电动机双馈调速工作原理，异步电动机在次同步电动状态卜的双馈

系统一串级调速系统，异步电动机串级调速时的机械特性，串级调速系统的技术经济指标和

起动方式。

课程的重点、难点：异步电动机串级调速时的机械特性

课程教学要求：

掌握异步电动机双馈调速原理：

掌握异步电机双馈调速的五种工况；

掌握异步电动机串级调速系统的工作原理及其机械特性。

三、实验教学内容及基本要求

本课程培养学生应用自动控制等相关理论进行系统分析与设计的能力.通过本课程的学

习，要求学生掌握直流电动机调速方法和调速系统结构特点，理解掌握反馈控制规律；熟练

掌握调速系统静态和动态性能指标.掌握控制系统中调节器的工程设计方法；掌握可逆直流

调速系统结构特点，理解产生环流的原因和解决措施，掌握有环流可逆V-M系统的四象限

运行特性；了解交流异步电动机动态数学模型的基本性质和坐标变换方法，理解掌握矢量控

制系统和直接转矩控制系统工作原理和控制系统结构，•理解绕线转子异步电动机双馈调速原

理及其五种工况，掌握串级调速系统的基本原理和结构。本课程教学重点在于使学生能熟练

掌握各种电力拖动系统的结构，明确各个部件在整个系统中的功能；难点在于将传统经典的

电力拖动控制系统做适当的自适应结构的调整。

四、教学方法与手段

教学方法：采用提问式、启发式、探索式、研究式等灵活多样的教学方法，充分调动学

生的学习积极性，提高学习效果。

五、教学学时分配

章节与内容课时作业量备注

绪论2

闭环控制的直流调速系统62

转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法63

直流调速系统的数字控制62

可逆直流调速系统和位置随动系统82

闭环控制的异步电机变压调速系统62

绕线转子异步电动机双馈调速系统63

合计4014

六、考核方式与成绩评定标准

1、学生成绩的构成：平时成绩(30%).期末成绩(7OH)

2、平时成绩的构成：实验成绩10分、出勤率