运动控制系统实验、设计任务书(湖工)
《运动控制系统》课程设计任务书
理解运动控制系统的基本原理和组成 掌握运动控制系统的调试方法 掌握运动控制系统的优化方法
提高运动控制系统的性能和稳定性 提高运动控制系统的适应性和灵活性 提高运动控制系统的可靠性和安全性
确定运动控制系统的目标和需求
编写运动控制系统的软件代码
选择合适的运动控制算法和硬件设备
测试和调试运动控制系统
系统原理：阐述运动控制系统的基本原理和设计思路 硬件组成：详细描述运动控制系统的硬件组成和功能 软件编程：介绍运动控制系统的软件编程方法和实现过程 调试过程：描述运动控制系统的调试过程和注意事项
性能优化：优化运动控制系统 的性能，如提高响应速度、降 低能耗、提高稳定性等
基本功能：实现运动控制系统 的基本功能，如速度控制、位 置控制、力控制等
趋势
方案论证：对初步设计方案进 行论证，确保方案的可行性和
创新性
硬件选型：选择合适的传感器、控制器、执行器等硬件设备 硬件搭建：根据硬件选型结果，搭建运动控制系统的硬件平台 编写硬件电路原理图：根据硬件搭建结果，绘制硬件电路原理图 编写硬件PCB图：根据硬件电路原理图，绘制硬件PCB图，用于制作电路板
测试方法：模拟实际应用场 景进行测试
测试目的：验证系统功能是 否满足设计要求
测试内容：系统稳定性、准 确性、响应速度等
优化方法：根据测试结果进 行系统优化，提高系统性能
制定设计方案：根据设计题 目，制定初步设计方案
确定设计题目：根据课程要 求，选择合适的设计题目
文献调研：查阅相关文献，了 解相关领域的研究现状和发展
提高系统的响应速度 降低系统的误差 提高系统的稳定性
优化系统的控制算法 提高系统的抗干扰能力 优化系统的人机交互界面
软件设计：包括系统架构设 计、模块划分、接口设计等
运动控制系统实验(81人32页)文档(1)
运动控制系统实验指导书朱海忱杨阳编著长春理工大学电信学院自动化系2009-9-7目录实验一晶闸管直流调速系统主要单元的调试 (2)实验二单闭环不可逆直流调速系统实验 (5)实验三逻辑无环流可逆直流调速系统实验 (11)实验四双闭环三相异步电机串级调速系统实验 (22)实验五单相正弦波脉宽调制SPWM变频调速系统实验 (27)实验六双闭环控制的直流脉宽调速系统（H桥） (30)实验一晶闸管直流调速系统主要单元的调试一、实验目的(1)熟悉直流调整系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。
(2)掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。
二、实验所需挂件及附件三、实验内容(1)速度调节器的调试(2)电流调节器的调试(3)“零电平检测”及“转矩极性鉴别”的调试(4)反号器的调试(5)逻辑控制器的调试四、实验方法将DJK04挂件的十芯电源线与控制屏连接，打开电源开关，即可以开始实验。
(1)速度调节器的调试①调节器调零将DJK04中转速调节器所有输入端接地，将串联反馈网络中的电容短接（即将转速调节器的“4”，“5”两端用导线短接），使电流调节器成为P (比例)调节器，并将调节放大倍数的电位器RP4顺时针转到底（即放大倍数最小）。
调节面板上的调零电位器RP1，用万用表的毫伏档测量电流调节器“6”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。
②调整输出正、负限幅值将转速调节器的输入端和反馈电路电容短接线去掉，使调节器成为PI (比例积分)调节器，然后将DJK04的给定输出端接到转速调节器的“3”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP2，观察输出负电压的变化，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，观察调节器输出正电压的变化。
③测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（将“4”、“5”端短接），使速度调节器为P（比例）调节器，在调节器的输入端分别逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅，并画出曲线。
《运动控制系统》实验指导书
《运动控制系统》实 验 指 导 书实验一转速单闭环可逆直流脉宽调速系统实验实验二双闭环可逆直流脉宽调速系统实验实验三异步电机变频调速的实验控制工程学院自动化教研室2010-5实验一转速单闭环可逆直流脉宽调速系统实验一、实验目的1.掌握转速单闭环可逆直流脉宽调速系统的组成及主要单元部件的工作原理。
2.熟悉直流PWM专用集成电路TL494的组成、功能与工作原理。
3.熟悉H型PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。
4.掌握转速单闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
5.熟悉转速环在直流调速系统中的作用。
二、实验内容1.PWM控制器TL494性能测试。
2.控制单元调试3.系统开环调试4.系统闭环调试三、实验系统的组成和工作原理组成：将反映转速变化情况的测速发电机电压信号经速度变换器后接至速度调节器的输入端，与给定电压比较，速度调节器的输出用来控制PWM调制器，从而构成速度系统。
转速单闭环可逆直流脉宽调速系统实验线路图如图1-1所示。
图 1-1 转速单闭环可逆直流脉宽调速系统实验线路图工作原理：图中可逆PWM变换器主电路是采用MOSFET所构成的H型结构形式。
脉宽调制发生器采用TL494集成芯片。
给定值U g与转速反馈U fn叠加后经速度调节器ASR 的PI调节作为PWM的控制电平U ct，PWM调制器产生一频率不变的矩形脉冲波，其脉冲宽度即占空比将随U ct值的变化而变化，其占空比-1≤ρ≤1。
此PWM经逻辑延时、功放、隔离等处理后，送到开关器件IGBT的栅极，外加三相调压电源经H桥逆变电路输出一与占空比ρ相对应的调制电压，经直流电动机RTDJ32，发电机RTDJ45则作为电动机的负载，由同轴上的测速发电机RTDJ47取得速度反馈信号。
本实验可设定不同的给定量，速度反馈量，以完成开环、速度单闭环的调速实验。
四、实验设备及仪器1.电力电子实验台；2.RTDL04电容箱3.RTDL05A直流调速控制箱；4.RTDL15直流脉宽调速系统；5.RTDJ10三相可调电阻；6.RTDJ32直流并励电动机；7.RTDJ45校正直流电机；8.RTDJ47电机导轨及测速发电机；9.万用表（自备）；10.示波器（自备）。
《运动控制系统》实验指导书[新][152023]
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一、运动控制系统实验项目一览表实验室名称：电机拖动实验室课程名称：运动控制系统适用专业：电气工程及自动化、自动化实验总学时：16设课方式：课程实验（“课程实验”或“独立设课”二选一）是否为网络实验：否（“是”或“否”二选一）实验一晶闸管直流调速系统主要单元调试一．实验目的1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。
2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。
二．实验内容2．电平检测器的调试3．反号器的调试4．逻辑控制器的调试三．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。
2．NMCL—31A组件3．NMCL—18组件4．双踪示波器5．万用表四．实验方法1．速度调节器（ASR）的调试按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。
注意：正常使用时应“封锁”，以防停机时突然启动。
（1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由NMCL—31的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于 5V。
（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
（3）观察PI特性拆除“5”、“6”端短接线接入5~7uf电容，（必须按下选择开关，绝不能开路），突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。
反馈电容由外接电容箱改变数值。
2．电流调节器（ACR）的调试按图1-5接线。
（1）调整输出正,负限幅值“9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值大于 6V。
（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
运动控制系统课程设计任务书
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程系题目: 直流单极式PWM调速系统设计初始条件：1.直流电机参数：P N＝10 KW，U N＝220 V，I N＝55 A，n N＝1000 r/min ，Ra＝0.2Ω，直流它励励磁电压220V，电流1.6A2.进线交流电源：三相380V3.性能指标：可逆系统，转速、电流均无静差要求完成的主要任务:1.转速调节器及其反馈电路设计2.电流调节器及其反馈电路设计3.集成脉宽调制电路设计（如3524）4.驱动电路设计（如IR2110）5.PWM主电路设计课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。
满足如下要求：1．对系统设计方案的先进性、实用性和可行性进行论证，说明系统工作原理。
2. 画出单元电路图，说明工作原理，给出系统参数计算过程。
3. 画出整体电路原理图，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。
4. 可逆运行，转速和电流稳态无差，转速超调量不超过10％、电流超调量不超过5％。
时间安排：2011.6.13－2011.6.15 收集课程设计相关资料2011.6.16－2011.6.23 系统设计2011.6.24－2011.6.26 撰写课程设计及答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程系题目: 直流无环流可逆调速系统设计初始条件：1.直流电机参数：P N＝10KW，U N＝220V，I N＝55A，n N＝1000 r/min ，Ra＝0.5Ω2.测速发电机参数：23W，110V，0.21A，1900 r/min，永磁式3.主电路采用两组三相全控桥反并联连接，进线交流电源：三相380V要求完成的主要任务:1.ASR及其反馈电路设计2.ACR及其反馈电路设计3.无环流逻辑控制器DLC设计4.主电路及保护电路设计5.集成触发电路设计课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。
章穗-运动控制系统实验、设计任务书
运动控制系统实验、设计Movtion Control Design and Experiment一、目的与任务《运动控制系统实验、设计》课程是自动化专业专业课《运动控制》的后续实践性教学环节，是自动化专业的必修课。
本实验设计是为自动化专业《运动控制》课程服务的实践性教学环节，可以帮助学生完成从专业理论到工程实践的认识过程。
是培养学生综合运用《运动控制》的有关理论和技术知识解决实际问题，使学生在熟悉相应理论知识的基础上，掌握实验原理及实验方案；熟悉电力电子及电气传动教学实验台的结构及调试方法；掌握正确的操作规程；掌握直流/交流调速系统的调试方法。
从而加深学生对课堂讲授的理论内容的理解，提高学生分析和解决实际问题的能力。
二、课程设计内容和基本要求(1) 了解直流电动机调速原理和发展概况；(2) 掌握闭环反馈控制调速系统的稳态、动态分析；积分、比例积分控制规律；无静差调速系统；重点对反馈控制闭环调速系统的稳态、动态分析。
(3) 掌握电流—转速双闭环直流调速系统的方案组成。
(4) 分析转速、电流双闭环调速系统及其静特性；双闭环系统调速系统的动态特性。
(5) 掌握调节器的工程设计方法；按工程设计方法设计双闭环系统的电流调节器和转速调节器。
(6) 掌握电流—转速双闭环直流调速系统的电路布线、布局。
（7）掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。
（8）掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。
(9)根据设计数据，调试系统环节的工作点，在此基础上，完成系统连接。
运行系统，观察，记录系统的静特性和动态波形。
（10）撰写实验、设计报告。
三、课程设计报告根据课程设计内容和基本要求，完成系统中的各个模块的方案选择，说明双闭环不可逆直流调速系统的原理，系统组成及各主要单元部件的原理。
绘出各个环节的原理电路；设计、计算系统的工作点；说明调试步骤、方法及参数的整定。
绘制开环机械特性及闭环静特性，记录系统动态波形。
运动控制系统课程设计任务书
运动控制系统课程设计任务书河南城建学院班级专业课程名称指导教师电气与信息工程学院编写：陈国振审核：葛广军课程编码课程名称《运动控制系统》适用专业自动化学时考核方式考查学分1先修课程《电机拖动》《过程控设计时间制》、《计算机控制》《自动控制原理》、《运动控制系统》一、设计时间及地点1、设计时间：2、地点：2号系馆楼、图书馆、机房、实验室二、设计目的和要求1、设计目的2、设计要求完成所选题目的分析与设计，进行系统总体方案的设计、论证和选择；系统单元主电路和控制电路的设计、元器件的选择和参数计算；课程设计报告的整理工作。
三、设计题目和内容1、单闭环不可逆直流调速系统设计自拟控制系统性能指标的要求（调速范围、静差率、超调量、动态速降、调节时间等），设计系统原理图，完成元器件的选择，选择调节器并计算调节器参数，并进行仿真或实验验证系统合理性。
2、单闭环可逆直流调速系统设计自拟控制系统性能指标的要求（调速范围、静差率、超调量、动态速降、调节时间等），设计系统原理图，完成元器件的选择，选择调节器并计算调节器参数，并进行仿真或实验验证系统合理性。
3、V-M双闭环不可逆直流调速系统设计自拟控制系统性能指标的要求（调速范围、超调量、动态速降、调节时间、抗扰性能等），设计系统原理图，电流环的设计，转速环设计，完成元器件的选择，计算选择合理调节器参数，并进行仿真或实验验证系统合理性。
4、PWM直流调速系统设计自拟控制要求，完成系统设计方案的论证和选择，画出系统原理图，完成元器件的选择和相关参数的计算，系统动态结构图及其仿真分析或实验验证系统合理性。
5、三相桥式PWM逆变器仿真研究自拟负载，可选用电机或阻感负载等，画出系统主电路和控制电路的结构图，并进行仿真或实验验证系统的合理性。
6、直流电机数字控制系统设计自拟控制系统性能指标的要求，采用数字控制方法设计控制系统，对系统设计方案进行论证，画出系统原理图，进行元器件的选择和相关参数的计算，系统动态结构图及其仿真分析。
《运动控制系统》课程设计任务书.
《运动控制系统》课程设计任务书一、设计目的与任务课程设计的主要目的是通过设计某直流电机调速系统或交流电机的调速系统或者应用交直流电机的调速的控制系统的设计实践，了解一般电力拖动与控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。
通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。
电力拖动与控制系统设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。
二、教学内容及基本要求在接到设计任务书后，按原理设计和工艺设计两方面进行。
1．原理图设计的步骤1)根据要求拟定设计任务。
2)根据电力拖动与控制系统的设计要求设计主电路。
3)根据主电路的控制要求设计控制回路4)要考虑保护环节，如过电压、过电流等的保护。
5)总体检查、修改、补充及完善。
主要内容包括：6)进行必要的参数计算和设计必要的软件控制流程。
7)正确、合理地选择各电器元器件，按规定格式编制元件明细表。
2．工艺设计步骤1)根据电力拖动与控制系统的任务书的设计要求，或者根据运用电力拖动调速等的设计控制对象及工艺的要求，进行分析。
2)选择合适的设计方案，论证设计方案的合理性。
3)根据设计方案设计合适的电力拖动与控制系统的或运用电力拖动调速的控制系统的主电路和控制电路，并画出相应比较相尽得电路图。
4)进行相应的参数进算，包括电子元器件的参数的计算与选取。
5）软件设计至少要包含比较完整的软件设计流程图。
要求学生能独立完成课程设计内容。
达到本科毕业生应具有的基本设计能力。
三、课程教学的特色说明要求学生掌握一定的理论基础知识，同时具备一定的实践设计技能，并且能够电力拖动与控制系统课程中讲授的内容结合实际情况进行系统设计以及编程。
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运动控制系统实验、设计
Movtion Control Design and Experiment
一、目的与任务
《运动控制系统实验、设计》课程是自动化专业专业课《运动控制》的后续实践性教学环节，是自动化专业的必修课。
本实验设计是为自动化专业《运动控制》课程服务的实践性教学环节，可以帮助学生完成从专业理论到工程实践的认识过程。
是培养学生综合运用《运动控制》的有关理论和技术知识解决实际问题，使学生在熟悉相应理论知识的基础上，掌握实验原理及实验方案；熟悉电力电子及电气传动教学实验台的结构及调试方法；掌握正确的操作规程；掌握直流/交流调速系统的调试方法。
从而加深学生对课堂讲授的理论内容的理解，提高学生分析和解决实际问题的能力。
二、课程设计内容和基本要求
(1) 了解直流电动机调速原理和发展概况；
(2) 掌握闭环反馈控制调速系统的稳态、动态分析；积分、比例积分控制规律；无静差调速系统；重点对反馈控制闭环调速系统的稳态、动态分析。
(3) 掌握电流—转速双闭环直流调速系统的方案组成。
(4) 分析转速、电流双闭环调速系统及其静特性；双闭环系统调速系统的动态特性。
(5) 掌握调节器的工程设计方法；按工程设计方法设计双闭环系统的电流调节器和转速调节器。
(6) 掌握电流—转速双闭环直流调速系统的电路布线、布局。
（7）掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。
（8）掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。
(9)观察，记录系统动态波形。
（10）撰写实验、设计报告。
三、课程设计报告
根据课程设计内容和基本要求，完成系统中的各个模块的方案选择，说明双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。
绘出各个环节的原理电路，说明调试步骤，方法及参数的整定。
绘制开环机械特性及闭环静特性，记录系统动态波形。
四、附录
参考教材陈伯时主编，《电力拖动自动控制系统一运动控制》(第三版)机械工业出版社
参考和阅读书目
1.《现代交流调速系统》朱震莲编西北工大出版社
2.《电力拖动自动控制系统》张达明冶金工业出版社；
3.《现代交流调速》吴铁坚译，水利电力出版社
4.《电力电子学与交流传动》B．K，BOSS著朱仁初译西安交大出版社
5.《SPWM变频调速应用技术》张燕宾著机械工业出版社
6.《运动控制系统》张崇巍、李汉强武汉理工大学出版社，2002年。