《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：開(kāi)課院系：課程類別：專業(yè)核心必修課程適用專業(yè)：自動(dòng)化、控制工程、電力電子、電機(jī)與拖動(dòng)、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控工程、機(jī)械自動(dòng)化、人工智能、機(jī)電一體化等專業(yè)。課內(nèi)總學(xué)時(shí)：40學(xué)分：2.5實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)：0上機(jī)學(xué)時(shí)：0先修課程：自動(dòng)控制原理、電力電子技術(shù)、電機(jī)原理一、課程教學(xué)目的通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生在知識(shí)和技能上達(dá)到如下目的：能夠掌握直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理和方法，能夠運(yùn)用工程化方法設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，能夠運(yùn)用所學(xué)的自控原理、微機(jī)原理及電力電子技術(shù)去分析設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，并能夠運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決自動(dòng)化專業(yè)領(lǐng)域的復(fù)雜問(wèn)題。能夠掌握直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)的等效電路，建立直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，能夠基于穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，分析直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，總結(jié)直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)的控制規(guī)律。能夠選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｐ停枋鲆粋€(gè)自動(dòng)化復(fù)雜系統(tǒng)或者過(guò)程，對(duì)模型的正確性進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评恚⒛苷_求解，以獲得有效結(jié)論。能夠掌握直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的各種調(diào)速方法，能夠在調(diào)速方法的選擇上選擇節(jié)能的調(diào)速控制方法，能夠在起動(dòng)時(shí)考慮電動(dòng)機(jī)對(duì)電網(wǎng)電壓的影響，在制動(dòng)時(shí)，考慮調(diào)速系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的污染，電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，能夠考慮電磁干擾對(duì)周圍設(shè)備和環(huán)境的影響。在解決復(fù)雜工程問(wèn)題的具體實(shí)踐過(guò)程中，能夠充分考慮工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境的影響，體現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保意識(shí)。二、課程教學(xué)基本要求1．課程重點(diǎn)：《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》屬于專業(yè)必修基礎(chǔ)課，主要是學(xué)習(xí)直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理和方法。使學(xué)生學(xué)習(xí)它勵(lì)直流電機(jī)為被控對(duì)象的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)原理、控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的概念和方法；掌握調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)性能指標(biāo)、各環(huán)節(jié)的建模、系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析；掌握他勵(lì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)工程設(shè)計(jì)方法，掌握直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字化硬件設(shè)計(jì)。使學(xué)生學(xué)習(xí)掌握交流調(diào)速系統(tǒng)的控制策略，掌握基于穩(wěn)態(tài)模型的恒壓頻比控制方法；學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的多輸入多輸出動(dòng)態(tài)模型、電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制策略及以解耦為主要特征的轉(zhuǎn)子磁鏈定向和以定子磁鏈控制為特征的矢量控制系統(tǒng)；掌握永磁同步機(jī)的變頻調(diào)速的原理方法。2．課程難點(diǎn)：直流電機(jī)為被控對(duì)象的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)原理、控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的概念和方法；調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)各環(huán)節(jié)的建模、靜態(tài)性能指標(biāo)、系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析；交流調(diào)速系統(tǒng)的控制策略，交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制策略及以解耦為主要特征的轉(zhuǎn)子磁鏈定向和以定子磁鏈控制為特征的矢量控制系統(tǒng)原理。3．能力培養(yǎng)要求：培養(yǎng)學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)，以用于解決自動(dòng)化專業(yè)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題；培養(yǎng)學(xué)時(shí)能選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｐ停枋鲆粋€(gè)自動(dòng)化復(fù)雜系統(tǒng)或者過(guò)程，對(duì)模型的正確性進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评?，并能正確求解，以獲得有效結(jié)論。培養(yǎng)學(xué)生在解決復(fù)雜工程問(wèn)題的具體實(shí)踐過(guò)程中，能夠充分考慮工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境的影響，體現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保意識(shí)。三、課程教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)課堂教學(xué)（36學(xué)時(shí)）1．閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)（5學(xué)時(shí)）1.1--------開(kāi)環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)1.2--------單閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)1.3--------雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)2．閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)分析及設(shè)計(jì)（5學(xué)時(shí)）2.1--------閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析2.2--------閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析2.3--------閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3．直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制（3學(xué)時(shí)）3.1--------直流電機(jī)閉環(huán)數(shù)字控制的硬件系統(tǒng)3.2--------直流電機(jī)閉環(huán)數(shù)字控制的軟件系統(tǒng)3.3--------直流電機(jī)閉環(huán)數(shù)字控制的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4．異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)（7學(xué)時(shí)）4.1--------基于穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的異步電機(jī)變頻變壓系統(tǒng)控制方式4.2--------電力電子調(diào)速裝置及其電源特性4.3--------異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)5．異步電動(dòng)機(jī)矢量控制的調(diào)速系統(tǒng)（12學(xué)時(shí)）5.1--------異步電動(dòng)機(jī)的多變量數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)變換5.2--------交流異步電動(dòng)機(jī)矢量控制原理5.3--------基于磁場(chǎng)定向理論的交流異步電動(dòng)機(jī)矢量控制雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)6．同步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)（4學(xué)時(shí)）6.1--------同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)變換6.2--------同步電動(dòng)機(jī)矢量控制原理6.3--------基于磁場(chǎng)定向理論的同步電動(dòng)機(jī)矢量控制雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)1．直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)一直流電動(dòng)機(jī)模擬電路脈寬調(diào)制雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)2．交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)二三相異步電動(dòng)機(jī)FOC矢量控制綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)四、教材與參考書(shū)教材潘月斗編，《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2021年，第3版參考書(shū)1．王成元編，《電機(jī)現(xiàn)代控制技術(shù)》，械工業(yè)出版社，2006年，第1版2．李永東編，《交流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)》，國(guó)防工業(yè)出版社，2002年，第1版3．陳堅(jiān)編，《交流電機(jī)數(shù)學(xué)模型及調(diào)速系統(tǒng)》，機(jī)械工業(yè)出版社，1989年，第1版4．陳伯時(shí)編，《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2003年，第2版5．TheodoreWildi編[美]，《電機(jī)、拖動(dòng)及電力系統(tǒng)》，科學(xué)工業(yè)出版社，2002年，第1版6．BimalK.Bose編[美]，《現(xiàn)代電力電子學(xué)與交流傳動(dòng)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2003年，第2版五、作業(yè)與教學(xué)內(nèi)容相對(duì)應(yīng)的教材的課后習(xí)題。六、考核方式本課程成績(jī)由平時(shí)成績(jī)，期末考試和實(shí)驗(yàn)成績(jī)組合而成，采用百分制計(jì)分制。各部分所占比例如下：平時(shí)成績(jī)占20%，包含各章作業(yè)、課堂測(cè)驗(yàn)、出勤情況，主要考查各章知識(shí)點(diǎn)的理解程度，學(xué)習(xí)態(tài)度，自主學(xué)習(xí)能力，利用現(xiàn)代工具獲取所需信息和綜合整理能力，課堂討論時(shí)的溝通和表達(dá)能力等。期末成績(jī)占70%，采用閉卷筆試的形式，題型為：?jiǎn)雾?xiàng)選