《現(xiàn)代電機控制技術》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05153051課程性質：專業(yè)選修課學分：2學分學時：32學時（理論32學時）先修課程：電機學、自動控制原理、電力拖動自動控制系統(tǒng)、Matlab與電力拖動控制仿真等后續(xù)課程：生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計等適用專業(yè)：電氣工程及其自動化開課單位：電氣工程與自動化學院一、課程說明《電機現(xiàn)代控制技術》是電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)選修課，是電機控制類課程的延伸和深入，是一門基礎知識綜合應用能力要求較高且專業(yè)性強的專業(yè)方向課程。本課程目的在于開拓學生的視野，培養(yǎng)和提高學生綜合應用基礎知識以及學習、掌握新理論和新技術的能力。交流感應電機和永磁同步電機的矢量控制是目前電氣傳動領域電機控制技術的核心關鍵技術，也是從事與電機控制相關課題研究必不可少的現(xiàn)代控制技術。通過這門課程的學習，要使學生較為全面、系統(tǒng)、深入的掌握交流感應電機和永磁同步電機矢量控制技術的基本理論和實現(xiàn)方法；要培養(yǎng)學生對知識的系統(tǒng)理解和綜合應用能力；同時還要讓學生知道矢量控制和直接轉矩控制等技術仍在不斷完善和發(fā)展；要注重培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：使學生能夠正確了解電機矢量控制的基本理論和實現(xiàn)方法，掌握矢量控制系統(tǒng)設置、調試和使用，學生能夠更加系統(tǒng)、深入的了解矢量控制技術的本質、核心關鍵技術和實現(xiàn)方案分析，為將來從事電機矢量控制系統(tǒng)的設計和產(chǎn)品開發(fā)打下堅實的理論基礎。課程目標2：掌握電磁轉矩的生成和控制方法，理解直流、交流電機的電磁轉矩生成機理及電磁轉矩數(shù)學模型。掌握電磁轉矩的矢量表達式以及電磁轉矩的矢量控制基本原理，建立空間矢量和矢量控制的基本概念。構建基于轉子磁場定向的三相永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)，了解基于定子磁場定向的三相永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)及簡單仿真分析方法。課程目標3：使學生初步具有綜合運用電機現(xiàn)代控制技術的理論知識和分析手段對三相交流感應電機和永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的共性技術、特殊問題等進行建模、分析和求解的能力，培養(yǎng)學生的工程倫理素養(yǎng)。同時，講解中國電機控制的發(fā)展歷程，使學生增強民族自豪，提高愛國熱情。三、課程目標與畢業(yè)要求《現(xiàn)代電機控制技術》課程教學目標對電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.4能夠將電氣工程及其自動化專業(yè)知識用于復雜電氣工程問題解決方案的比較與優(yōu)化。課程目標1：使學生能夠正確了解電機矢量控制的基本理論和實現(xiàn)方法，掌握矢量控制系統(tǒng)設置、調試和使用，學生能夠更加系統(tǒng)、深入的了解矢量控制技術的本質、核心關鍵技術和實現(xiàn)方案分析。H2.問題分析2.2能夠運用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，分析并表達復雜電氣工程問題的特性，獲得多種解決方案。課程目標2：掌握電磁轉矩的生成和控制方法，理解直流、交流電機的電磁轉矩生成機理及電磁轉矩數(shù)學模型。掌握電磁轉矩的矢量表達式以及電磁轉矩的矢量控制基本原理，建立空間矢量和矢量控制的基本概念。構建基于轉子磁場定向的三相永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)，了解基于定子磁場定向的三相永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)及簡單仿真分析方法。M3.設計/開發(fā)解決方案3.1能夠掌握工程設計和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的基本方法和技術，了解影響設計目標和技術方案的各種因素。課程目標3：使學生初步具有綜合運用電機現(xiàn)代控制技術的理論知識和分析手段對三相交流感應電機和永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的共性技術、特殊問題等進行建模、分析和求解的能力，培養(yǎng)學生的工程倫理素養(yǎng)。同時，講解中國電機控制的發(fā)展歷程，使學生增強民族自豪，提高愛國熱情。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關畢業(yè)要求的關聯(lián)度。四、教學內容、基本要求與學時分配1.理論部分理論部分的教學內容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內容、基本要求與學時分配教學內容教學要求，教學重點難點理論學時對應的課程目標1.電磁轉矩與空間矢量1.1電磁轉矩1.2直流、交流電機的電磁轉矩1.3空間矢量1.4矢量控制教學要求：使學生掌握磁場與能量、機電能量轉換、電磁轉矩的生成、電磁轉矩的控制；直流電機的電磁轉矩、三相同步電機的電磁轉矩、三相感應電機的電磁轉矩；定轉子的磁動勢矢量、電流矢量、電壓矢量及磁鏈矢量；電磁轉矩的矢量表達式、電磁轉矩的矢量控制。重點：磁場與能量、機電能量轉換、電磁轉矩的生成、電磁轉矩的控制；直流電機的電磁轉矩、三相同步電機的電磁轉矩、三相感應電機的電磁轉矩。難點：電磁轉矩的矢量表達式、電磁轉矩的矢量控制。81、2、32.三相永磁同步電動機矢量控制2.1基于轉子磁場定向矢量方程2.2基于轉子磁場定向矢量控制及控制系統(tǒng)2.3弱磁控制與定子電流最優(yōu)控制2.4定子磁場定向矢量控制2.5諧波轉矩及轉速波動2.6矢量控制系統(tǒng)仿真實例教學要求：使學生了解轉子結構及物理模型、面裝式三相永磁同步電動機矢量方程、插入式三相永磁同步電動機矢量方程；面裝式三相永磁同步電動機矢量控制及控制系統(tǒng)、插入式三相永磁同步電動機矢量控制及控制系統(tǒng)；了解弱磁控制、定子電流最優(yōu)控制；矢量控制方程、矢量控制系統(tǒng)；諧波轉矩、諧波轉矩削弱方法。重點：面裝式三相永磁同步電動機矢量方程、插入式三相永磁同步電動機矢量方程。難點：弱磁控制、定子電流最優(yōu)控制；矢量控制方程、矢量控制系統(tǒng)；諧波轉矩、諧波轉矩削弱方法。121、2、33.三相感應電動機的矢量控制3.1基于轉子磁場的轉矩控制3.2空間矢量方程3.3基于轉子磁場定向的矢量控制系統(tǒng)3.4基于轉子磁場的矢量控制系統(tǒng)中的幾個技術問題3.5基于轉子磁場的矢量控制系統(tǒng)仿真實例3.6基于氣隙磁場定向的矢量控制系統(tǒng)3.7基于定子磁場定向的矢量控制系統(tǒng)教學要求：使學生掌握轉矩控制穩(wěn)態(tài)分析、轉矩控制動態(tài)分析；ABC軸系矢量方程、坐標變換和矢量變換、任意同步旋轉MT軸系矢量方程、轉子磁場定向MT軸系矢量方程；直接磁場定向、間接磁場定向、由電壓源逆變器饋電的控制系統(tǒng)、由電流可控電壓源逆變器饋電的控制系統(tǒng)；了解電動機參數(shù)變化對磁場定向和系統(tǒng)性能的影響、磁路飽和對磁場定向和系統(tǒng)性能的影響；基于氣隙磁場的轉矩控制、矢量控制方程、矢量控制系統(tǒng)；基于定子磁場的轉矩控制、矢量控制方程。重點：轉矩控制穩(wěn)態(tài)分析、轉矩控制動態(tài)分析；ABC軸系矢量方程、坐標變換和矢量變換、任意同步旋轉MT軸系矢量方程、轉子磁場定向MT軸系矢量方程；直接磁場定向、間接磁場定向、由電壓源逆變器饋電的控制系統(tǒng)、由電流可控電壓源逆變器饋電的控制系統(tǒng)。難點：電動機參數(shù)變化對磁場定向和系統(tǒng)性能的影響、磁路飽和對磁場定向和系統(tǒng)性能的影響；基于氣隙磁場的轉矩控制、矢量控制方程、矢量控制系統(tǒng)。121、2、3合計32五、教學方法及手段本課程重點講授支撐交流電機現(xiàn)代控制的矢量控制技術。課程講授堅持以矢量控制為主線，從感應電動機和永磁類電動機兩大方面，分別講授三相感應電動機、三相永磁同步電動機矢量控制原理、方程和系統(tǒng)。使學生掌握矢量控制基本原理，系統(tǒng)構成和矢量控制及直接轉矩控制技術的發(fā)展現(xiàn)狀，注重簡要介紹矢量控制技術目前重點研究方向。本課程以課堂教學為主，結合作業(yè)、自學、討論和文獻檢索閱等教學手段和形式完成課程教學任務。注重對學生學習方法的指導。在傳授知識的同時，擔負改變學生傳統(tǒng)學習方法的責任，力求教會學生如何以工程的觀點學習專業(yè)課程。教師不但教給學生知識，更重要的是教給學生如何將所學到的知識進行系統(tǒng)分析和靈活應用。應盡量教會學生怎樣理解問題，避免死記硬背，提高分析和解決問題的能力。六、課程資源1.推薦教材：（1）王成元.現(xiàn)代電機控制技術(第二版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2014.2.參考書：（1）陳伯時,陳敏遜.交流調速系統(tǒng)(第三版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2013.（2）王志新.電機控制技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011.（3）高晗瓔.電機控制[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,2018.（4）袁雷,胡冰新,魏克銀,陳姝.現(xiàn)代永磁同步電機控制原理及MATLAB仿真[M].北京:北京航空航天大學出版社,2016.3.期刊：（1）中國電機工程學報,中國電機工程學會主辦（2）電機與控制學報,哈爾濱理工大學主辦（3）電機與控制應用,上海電器科學研究所(集團)有限公司主辦4.網(wǎng)絡資源：（1）電機控制算法./p/511983187（2）永磁同步電機矢量控制./sy243772901/article/details/106208334/（3）一文看懂PMSM電機控制原理./download/ysfreecity/12571074七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現(xiàn)20（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分；（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?510作業(yè)20（1）主要考核學生對各章節(jié)知識點的復習、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√5510期末考核60（1）大作業(yè)滿分100分，以最終成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績；（2）通過擬訂大作業(yè)題目，涵蓋課程教學內容，主要考核學生利用所學的現(xiàn)代電機控制知識分析解決實際問題的能力?！獭獭?02020合計：100分303040八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、作業(yè)、期末考核（大作業(yè)）等方式對學生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┛己耍ù笞鳂I(yè)）成績和過程性考核成績組成。其中：期末考核（大作業(yè)）成績?yōu)?00分（權重60%）；課堂表現(xiàn)、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權重40%）；過程性考核和期末考核（大作業(yè)）分值分配應與教學大綱各章節(jié)的學時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內容、評價標準、所占比重見表4。表4過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8