《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)ControlSystemsofElectricDrives課程編碼CNE321011030開課院部新能源學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)電力拖動(dòng)課程組學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時(shí)52講授40實(shí)驗(yàn)12上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)48適用專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化授課語言中文先修課程模擬電子技術(shù)、自動(dòng)控制原理、電機(jī)學(xué)（2-2）、電力電子技術(shù)課程簡(jiǎn)介（必修）本課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，是電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制原理等課程的后續(xù)課程。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理、調(diào)速方法和調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解掌握反饋控制原理。掌握直流PWM調(diào)速系統(tǒng)，不可逆、可逆電路原理、控制電路的原理和回饋制動(dòng)原理。熟悉數(shù)字閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬件組成和軟件結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速檢測(cè)方法和數(shù)字PID控制算法；掌握SVPWM等調(diào)制技術(shù)，理解矢量控制的概念，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)需求設(shè)計(jì)和開發(fā)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的能力，為將來從事運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)打好基礎(chǔ)。Thiscourseisaveryimportantandprofessionalcourse,andbasedon“electricalmotor,powerelectronictechnology,automaticcontrolprinciple”andsoon.Throughthelearningofthiscourse,studentscanmasterthespeedregulationmethodofdcmotorandthestructureofthespeedcontrolsystem,understandtheconceptoffeedbackcontrol,PWMspeedregulationmethod,irreversibleandreversiblecircuitandtheprincipleofregenerativebraking.Atthesametime,studentsmustlearnaboutclosed-loopspeedcontrol,speeddetectionmethodandPIDcontrolalgorithm,mastertheconceptofvectorcontrolsuchasSVPWMtechnology.Throughthiscourse,studentshavetheabilitytodesignanddevelopmotioncontrolsystem,layasolidtheoreticalfoundationtoenterthehighlevel.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：理解并掌握交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的概念和過程控制的組成。能夠應(yīng)用專業(yè)理論知識(shí)，分析系統(tǒng)控制問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，基于雙閉環(huán)模型表達(dá)系統(tǒng)控制問題。是2.12M2目標(biāo)2：針對(duì)交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的控制問題，能夠根據(jù)用戶需求確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論。是2.23M3目標(biāo)3：針對(duì)交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的控制問題，能夠根據(jù)用戶需求確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，從多種角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論。是2.24M4目標(biāo)4：能夠基于專業(yè)理論，利用Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立研究對(duì)象的模型，設(shè)計(jì)出解決電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中控制問題的實(shí)驗(yàn)方案。是4.2三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第一章緒論運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成M12講授1作業(yè)/自學(xué)2第二章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)////32.1直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源晶閘管整流器、直流PWM變換器的工作原理、放大系數(shù)和傳遞函數(shù)M14講授/討論1作業(yè)/自學(xué)42.2穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)和直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性轉(zhuǎn)速控制的要求和穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)，開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)M11講授、討論0課后作業(yè)52.3轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，比例控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，比例積分控制的直流調(diào)速系統(tǒng)M14講授/討論1作業(yè)/自學(xué)6第3章轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)////73.1轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成，穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及參數(shù)計(jì)算M12講授/討論1作業(yè)/自學(xué)83.2轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和動(dòng)態(tài)過程分析動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型、起動(dòng)過程分析、動(dòng)態(tài)抗擾性能分析M11講授/討論1作業(yè)/自學(xué)93.3轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，典型I型系統(tǒng)和II型系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法，按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器M15講授/討論1作業(yè)/自學(xué)10實(shí)驗(yàn)1直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)測(cè)試直流電機(jī)、平波電抗器、電樞回路參數(shù)及整流裝置、電流和轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)裝置的輸入、輸出特性M23實(shí)驗(yàn)1撰寫11實(shí)驗(yàn)2不可逆雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的研究實(shí)驗(yàn)調(diào)試雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。對(duì)比單閉環(huán)和雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性，并分析系統(tǒng)中各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)總體性能的影響M24實(shí)驗(yàn)1撰寫12第4章可逆控制的直流調(diào)速系統(tǒng)可逆控制的直流調(diào)速系統(tǒng)////134.1直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)橋式可逆PWM變換器，能量回饋問題M11講授/討論1作業(yè)/自學(xué)14第5章基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)////155.1異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型和調(diào)速方法異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路、機(jī)械特性、調(diào)速方法與氣隙磁通M32講授/討論1作業(yè)/自學(xué)165.2異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速保持氣隙磁通不變的原理，基頻以上調(diào)速（弱磁調(diào)速）,恒壓恒頻正弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，基頻以下電壓頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)的機(jī)械特性，基頻以上恒壓變頻時(shí)的機(jī)械特性M32講授/討論1作業(yè)/自學(xué)175.3電力電子變壓變頻器交-直-交變壓變頻器；交-交變壓變頻器M32講授/討論1作業(yè)/自學(xué)185.4正弦脈寬調(diào)制技術(shù)PWM技術(shù)概述，SPWM基本原理，死區(qū)產(chǎn)生的原因，死區(qū)對(duì)輸出波形的影響M32講授/討論2作業(yè)/自學(xué)195.5電壓空間矢量調(diào)制技術(shù)空間矢量的概念，三相感應(yīng)電機(jī)定子端電壓與定子磁鏈空間矢量的關(guān)系，三相全橋電壓型PWM逆變器的八個(gè)電壓空間矢量，六拍階梯波逆變器與正六邊形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)M34講授/討論1作業(yè)/自學(xué)205.6轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，通用變頻器的應(yīng)用技術(shù)M32講授/討論2作業(yè)/自學(xué)21實(shí)驗(yàn)3變頻器的基本操作及運(yùn)行控制實(shí)驗(yàn)變頻器的運(yùn)行數(shù)據(jù)設(shè)定，控制盤和外部端子的基本控制操作，變頻器的正反轉(zhuǎn)控制和轉(zhuǎn)矩的提升M22實(shí)驗(yàn)1撰寫22實(shí)驗(yàn)4變頻器的加減速時(shí)間設(shè)定和多步速運(yùn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加/減速時(shí)間設(shè)定方法及測(cè)試,多步速運(yùn)行的程序控制及速度圖設(shè)計(jì),多步速運(yùn)行的外部端子控制及硬件設(shè)計(jì)M23實(shí)驗(yàn)1撰寫23大作業(yè)通用變頻器Simulink仿真在Simulink中，搭建通用變頻器的主電路及控制系統(tǒng)，并寫出相應(yīng)的說明，已知輸入電壓為三相50Hz，380V，直流母線電容為2200微法，完成相關(guān)要求。M40/20仿真/報(bào)告24第6章基于動(dòng)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)基于動(dòng)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)////256.1異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型異步電動(dòng)機(jī)的多變量非線性數(shù)學(xué)模型，各參數(shù)的物理意義M31講授/討論2作業(yè)/自學(xué)266.2坐標(biāo)變換三相/兩相靜止坐標(biāo)變換，兩相/兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，直角坐標(biāo)/極坐標(biāo)變換M31講授/討論2作業(yè)/自學(xué)276.3磁場(chǎng)定向與磁鏈觀測(cè)不同磁場(chǎng)定向下電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向方法，磁鏈觀測(cè)的電壓模型和電流模型M32講授/討論2作業(yè)/自學(xué)286.4異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制和轉(zhuǎn)矩直接控制轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向下異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制M32講授/討論2作業(yè)/自學(xué)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1、成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。2、考核學(xué)生對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有作圖、分析和計(jì)算題。10%2實(shí)驗(yàn)1、本課程12個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，共四次實(shí)驗(yàn)。2、成績(jī)采用百分制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成情況評(píng)分。3、考核學(xué)生對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)知識(shí)的應(yīng)用能力，針對(duì)交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的控制問題，能夠根據(jù)用戶需求確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論。10%3大作業(yè)1、本課程要求利用Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立研究對(duì)象的模型，設(shè)計(jì)出解決電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中控制問題的實(shí)驗(yàn)方案。2、根據(jù)模型建立情況和實(shí)驗(yàn)方案的準(zhǔn)確性評(píng)分。10%4在線平臺(tái)學(xué)習(xí)1、智慧樹平臺(tái)的在線學(xué)習(xí)，包括觀看學(xué)習(xí)視頻，章節(jié)測(cè)試，在線期末考試。2、智慧樹平臺(tái)后臺(tái)評(píng)定分?jǐn)?shù)。20%5期末考試11、閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。3、主要考核學(xué)生對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡(jiǎn)答題、作圖題、分析題、計(jì)算題等。50%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)20%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂2M1期末考試60%見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)3M1在線平臺(tái)學(xué)習(xí)20%智慧樹平臺(tái)后臺(tái)評(píng)定分?jǐn)?shù)4M2實(shí)驗(yàn)100%A-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述清楚，正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論B-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述比較清楚，正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得比較有效的結(jié)論C-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，不能得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述清楚，沒有正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是結(jié)合理論分析可以從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效的結(jié)論D-實(shí)驗(yàn)過程中不能完成實(shí)驗(yàn)要求，不能得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不能從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效的結(jié)論5M3平時(shí)作業(yè)20%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂6M3期末考試60%見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)7M3在線平臺(tái)學(xué)習(xí)20%智慧樹平臺(tái)后臺(tái)評(píng)定分?jǐn)?shù)8M4大作業(yè)100%A-利用Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立研究對(duì)象的模型正確，系統(tǒng)功能滿足要求,設(shè)計(jì)解決電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中控制問題的實(shí)驗(yàn)方案合理B-利用Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立研究對(duì)象的模型正確，系統(tǒng)功能基本滿足要求,設(shè)計(jì)解決電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中控制問題的實(shí)驗(yàn)方案基本合理C-利用Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立研究對(duì)象的模型基本正確，系統(tǒng)功能基本滿足要求,設(shè)計(jì)解決電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中控制問題的實(shí)驗(yàn)方案基本合理D-利用Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立研究對(duì)象的模型不正確，系統(tǒng)功能不能滿足要求,設(shè)計(jì)解決電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中控制問題的實(shí)驗(yàn)方案不合理評(píng)分等級(jí)說明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B]=[80-100,0-79]六、教材與參考資料序號(hào)教學(xué)參考資料明細(xì)1圖書|《電力拖