运动控制系统分析与设计课程教学大纲.docx

PAGE1 / NUMPAGES4 运动控制系统分析与设计 课程教学大纲 课程编号： 40B1410032 课程类型： 综合技术技能训练课程 课程名称： 运动控制系统分析与设计 开课单位： 智能制造学院 学时学分： 64学时，3.5学分（其中：理论48学时，实验16学时） 适用专业： 自动化 开课时间： 第6学期 一、课程定位 本课程是自动化专业综合技术技能训练课程《项目3：智能控制工程集成》中的一门，该课程综合性强，集成了本专业的主要理论课程知识点，又具有广泛的应用特性，为学生后续智能控制工程项目集成打下良好的基础。该课程是以交、直流电机调速系统以及伺服定位控制系统为对象，通过分析、计算、设计、调试完成运动控制系统的控制任务。通过本门综合性专业课的学习，培养学生理解和分析运动控制系统任务目标，解决运动控制系统应用的能力。 二、课程目标 1.知识目标 （1）了解运动控制系统的结构组成与运动控制系统的分类。 （2）理解直流调速系统中单闭环调速系统、双闭环调速系统的原理、结构、稳态模型及动态模型，理解基于PI调节器的双闭环直流调速系统控制器的设计思路与方法；理解直流调速系统可逆运行的原理、电路模型及直流调速系统中数字测速的方法。 （3）理解异步电机的稳态数学模型与调速方法；理解异步电机变压变频调速的原理与特性；掌握电力电子变压变频器的电路拓扑结构与控制方式；了解异步电动机的动态数学模型与三相数学模型的变换；了解按转子磁链定向的矢量控制系统基本理论；了解绕线转子异步电机双馈调速系统的结构、组成与原理。 （4）掌握伺服电机的机械特性、控制方式；掌握伺服系统的控制对象的数学模型。 2.能力目标 （1）具备单闭环直流调速系统建模、仿真运行的能力； （2）具备速度、电流双闭环直流调速系统建模、仿真运行的能力； （3）具备伺服驱动器的参数设置、控制伺服电机定位运动的能力； （4）具备对运动控制系统控制器参数计算与选择，并分析其对系统性能影响的能力。 3.素质目标 （1）培养诚实守信、爱岗敬业的品质； （2）培养团队合作意识、开拓进取的态度； （3）培养良好的职业操守与安全规范意识。 三、理论教学内容与要求 序号 教学内容 教学要求 建议 学时 重点难点 教学方法和手段 1 运动控制系统结构组成及负载转矩特性 1.了解运动控制系统组成 2.掌握负载转矩特性 4 重点： 1.负载转矩特性 课堂讲授 2 转速反馈控制的直流调速系统 1.了解两种直流调速系统可调电源的工作原理及电路结构 2.掌握稳态调速系统性能指标与机械特性 3.掌握基于PI的单闭环直流调速系统原理、模型与稳态误差分析方法 4.了解单闭环调速系统的限流保护电路 5.了解数字控制系统及数字测速的方法 12 重点： 1.稳态调速性能指标 难点： 1.稳态误差分析 课堂讲授多媒体演示 小组讨论 3 双闭环直流调速系统 1.理解双闭环直流调速系统组成及静特性 2.理解稳态结构图与参数的计算 3.理解双闭环调速系统动态数学模型 4.理解双闭环调速系统的动态过程分析方法 5.掌握调节器的工程设计方法 10 重点： 1.稳态参数计算 2.动态过程分析 难点： 1.调节器的工程设计方法 课堂讲授 小组讨论 4 直流可逆调速系统及数字化实现 1.认识PWM直流可逆调速系统的电路拓扑结构并理解其过渡过程 2.了解V-M可逆直流调速系统组成与控制方式 3.了解数字化控制的PWM直流调速系统结构与组成 4 重点： 1.直流PWM可逆调速系统工作过程 课堂讲授 多媒体演示 5 交流调速系统 1.了解交流调速系统的分类 2.理解异步电动机的稳态数学模型及调速方法 3.理解异步电动机的VVVF调速的原理、机械特性等 4.掌握电压型变频器的电路拓扑结构及控制方式 5.了解异步电动机的动态数学模型及坐标变换 6.了解异步电动机的按转子磁链定向的矢量控制原理 7、了解异步电机双馈调速系统特点与控制方式 10 重点： 1.VVVF调速原理及实现 难点： 1.异步电动机数学模型及矢量控制原理 课堂讲授 小组讨论 6 伺服系统 1.掌握伺服系统的组成及控制性能指标 2.掌握伺服电机的数学模型与机械特性 3.掌握伺服系统中电子齿轮的概念与计算 4.了解位置伺服多轴运动协调控制方法及原理。 5.掌握西门子S120伺服驱动系统的调试与定位应用 8 重点： 1.伺服电机模型与机械特性 2.西门子伺服系统的调试应用 课堂讲授 多媒体演示 合计 48 1.备课准备 提前了解所授课班级学生学习的基本情况，提前了解实验课程所使用设备及实验内容。 2.课后答疑 了解学生学习中的问题和困难，及时安排课后答疑。 3.作业布置 在开环与闭环系统调速指标的计算，双闭环调速系统静态参数计算、调节器参数计算，可逆直流调速系统电路拓扑结构及数字化组成，异步