运动控制系统课程设计-精选文档
《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
运动控制系统的课程设计
运动控制系统的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解运动控制系统的基本概念、组成和分类。
2. 学生能掌握运动控制系统中常见传感器的原理和应用。
3. 学生能描述运动控制系统的执行机构工作原理及其特点。
4. 学生了解运动控制算法的基本原理，如PID控制、模糊控制等。
技能目标：1. 学生具备运用所学知识分析和解决实际运动控制问题的能力。
2. 学生能设计简单的运动控制系统，并进行仿真实验。
3. 学生能熟练使用相关软件和工具进行运动控制系统的调试与优化。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对运动控制系统相关技术的兴趣，激发学习热情。
2. 学生养成合作、探究的学习习惯，培养团队协作精神。
3. 学生认识到运动控制系统在工程实际中的应用价值，增强社会责任感。
课程性质：本课程为电子信息工程及相关专业高年级学生的专业课程，旨在帮助学生掌握运动控制系统的基本原理、设计方法和实际应用。
学生特点：学生已具备一定的电子、电气和控制系统基础，具有较强的学习能力和实践操作能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强调学生的动手能力和创新能力培养。
通过本课程的学习，使学生具备运动控制系统设计、调试和应用的能力。
教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 运动控制系统概述- 运动控制系统的基本概念、组成和分类- 运动控制系统的发展及应用领域2. 运动控制系统传感器- 常见运动控制传感器的工作原理、特性及应用- 传感器的选型及接口技术3. 执行机构- 电动伺服电机、步进电机、液压气动执行机构的工作原理及特点- 执行机构的控制策略及性能分析4. 运动控制算法- PID控制算法原理及其在运动控制中的应用- 模糊控制、神经网络等其他先进控制算法介绍5. 运动控制系统设计- 系统建模、控制器设计及仿真- 硬件在环（HIL）仿真与实验- 运动控制系统调试与优化6. 运动控制系统实例分析- 分析典型运动控制系统的设计过程及解决方案- 案例教学，培养学生的实际操作能力教学内容安排与进度：- 第1周：运动控制系统概述- 第2-3周：运动控制系统传感器- 第4-5周：执行机构- 第6-7周：运动控制算法- 第8-9周：运动控制系统设计- 第10周：运动控制系统实例分析教材章节关联：本课程教学内容与教材中第3章“运动控制系统”相关内容相衔接，涵盖第3章中的3.1-3.5节。
运动体控制系统课程设计
运动体控制系统课程设计课程描述本课程旨在教授学生运动体控制系统的基础知识和设计理念。
在学习本课程时，学生将掌握运动体的基础知识，如运动学、动力学和能量守恒等。
同时，学生将学习关于运动体控制的基本策略，包括控制系统的设计和实现。
教学目标1.理解运动体的基础知识，如运动学、动力学和能量守恒等；2.掌握运动体控制的基本策略，包括控制系统的设计和实现；3.学会如何应用上述知识和策略，设计出运动体控制系统，能够实现对运动体的稳定控制。
课堂安排第一周•学习运动体的基础知识：运动学、动力学和能量守恒；•了解运动体控制系统的基本框架；•练习基于模型的控制方法。
第二周•学习基于PID控制器的运动体控制；•掌握如何建立数学模型以进行运动体控制；第三周•学习基于状态空间方法的运动体控制；•掌握离散系统和连续系统的状态空间模型。
第四周•学习先进的控制方法（例如，模糊控制、神经网络控制等）；•了解针对不同场景下的运动体控制问题的适用于不同的控制方法；第五周•设计一个运动体控制系统，该系统可以应对特定的运动问题；•学习如何在Matlab中实现运动体控制系统。
课程要求•学生应具备基本的数学和编程知识；•学生应积极参与课堂讨论和练习，以加深对本课程的理解；•学生需要提交一个基于Matlab的运动体控制系统设计方案，该方案应能够有效控制运动体的运动。
课程评分•平时表现和课堂练习：50%•运动体控制系统设计方案：50%参考资源1.Control of Movement for the Physically Disabled: Control forRehabilitation Technology2.Control of Single Wheel Robot: A Motion Planning Perspective3.Control of Two Wheeled Robots: A Feedback Approach4.The Essential Guide to Control System Design: A PracticalApproach以上资源仅供参考，学生可根据自己的需求查找更多相关资源。
运动控制课程设计
2024-01-25
• 课程介绍与目标 • 运动控制系统概述 • 运动控制器的设计 • 电机驱动与调速技术 • 传感器与执行器技术 • 运动控制算法与实现 • 课程设计案例与实践
01
课程介绍与目标
运动控制课程的目的
1 2 3
掌握运动控制的基本原理和方法
通过课程学习，使学生掌握运动控制的基本原理 和方法，包括运动控制系统的组成、工作原理、 控制策略等。
实现方式
通过模拟电路、数字电路或微处理器 等技术手段，实现对电机驱动信号的 精确控制，进而实现电机的速度调节 。
电机驱动与调速技术应用
工业自动化
在自动化生产线、机器人等领域，电机驱动与调速技术是实现精 确位置控制和速度控制的关键。
交通运输
在电动汽车、轨道交通等领域，电机驱动与调速技术是实现高效 、安全、舒适运行的重要保障。
加速度传感器
利用惯性原理测量加速度 ，进而计算速度和位移， 如压电式加速度计、电容 式加速度计等。
执行器类型及工作原理
直流伺服电机
通过控制电机两端的电压或电流来控制电机的转速和转向，实现精 确的位置和速度控制。
交流伺服电机
通过控制电机的频率和相位来控制电机的转速和转向，具有高效率 、低噪音等优点。
交流电机控制技术
介绍交流电机的基本原理、数学模型和控 制方法，包括变频调速、矢量控制等。
教学目标与要求
01
掌握运动控制的基本原 理和方法，能够分析和 解决运动控制问题。
02
熟悉直流电机、交流电 机和伺服系统的基本原 理和控制方法。
03
能够进行运动控制系统 的设计和调试，具备一 定的实践能力和创新能 力。
03
运动控制器的设计
运动控制系统课程设计-上海交通大学自动化系
运动控制系统课程设计实验指导书上海交通大学自动化教学实验室第一章 硬件介绍及注意事项一、实验设备的基本组成运动控制系统主要组成如下：1.FX3U PLC；2.触摸屏；2. 变频器；3. 交流异步电动机和编码器；4. 直流电机和变阻器。
伺服与变频调速控制系统实验装置布置图 如下所示：由PLC、触摸屏、变频器、交流电机、直流电机和电阻组成的运动控制系统，其中PLC为控制核心，负责采集交流电机转速并控制变频器输出；触摸屏用于显示系统状态和接收操作指令；交流电机为被控对象，直流电机和电阻组成可调负载。
二、硬件连接1、通过USB接口将计算机与PLC连接。
2、接好实验箱上的连线或被控对象板的其他连线。
3、检查是否有错误，然后开机实验。
三、 对参加实验学生的要求：1、仔细阅读实验指导书，复习与实验相关的理论知识，明确每次实验目的，了解实验内容和方法。
2、按实验指导书中的要求进行接线和操作，经检查和实验老师同意后再通电。
3、在实验中注意观察，记录有关的数据和图像，并由指导老师复查后才能结束实验。
4、实验后应断电，整理实验台，恢复到实验前的状况。
5、认真填写实验报告，按规定格式作出图标、曲线、并分析实验结果。
6、爱护实验设备，遵守实验室规章制度。
伺服与变频调速控制系统实验装置设备布置图第二章 交流变频调速系统课程设计1）本课程设计主要设备1、FX3U PLC；触摸屏。
2、变频器。
3、交流异步电动机和编码器。
4、直流电机和变阻器。
2）本课程设计的性质和任务本课程设计是自动化专业本科生的综合教学实践课。
该课程设计涉及到自动控制原理、电力拖动自动控制系统、数字程序控制系统、微机控制技术等课程的内容。
本课程设计的基本任务是：1. 熟悉和掌握开环交流变频调速系统的基本结构、工作原理和机械特性，以及对该系统的硬件设备选型和配置，编制和调试用户程序。
2. 熟悉和掌握转速单闭环有静差交流变频调速系统的基本结构、工作原理和机械特性，编制和调试用户程序。
《运动控制系统》教案
《运动控制系统》教案一、教学目标1. 了解运动控制系统的概念、组成和作用。
2. 掌握运动控制系统的常用传感器、执行器和控制器。
3. 学会分析运动控制系统的原理和应用。
4. 能够运用运动控制系统知识解决实际问题。
二、教学内容1. 运动控制系统的概念及组成1.1 运动控制系统的定义1.2 运动控制系统的组成要素1.3 运动控制系统的分类2. 运动控制系统的常用传感器2.1 速度传感器2.2 位置传感器2.3 力传感器2.4 加速度传感器3. 运动控制系统的执行器3.1 电动机3.2 液压执行器3.3 气动执行器3.4 步进执行器4. 运动控制系统的控制器4.1 开环控制器4.2 闭环控制器4.3 模糊控制器4.4 神经网络控制器三、教学方法1. 讲授法：讲解运动控制系统的概念、原理和特点。
2. 案例分析法：分析运动控制系统的应用实例。
3. 实验法：进行运动控制系统的实验操作。
4. 小组讨论法：探讨运动控制系统相关问题。
四、教学重点与难点1. 教学重点：运动控制系统的概念、组成、原理及应用。
2. 教学难点：运动控制系统的传感器、执行器和控制器的选择与配置。
五、教学课时本课程共48课时，其中理论教学32课时，实验教学16课时。
教案内容请根据实际教学需求进行调整和补充。
希望这份教案能对您的教学有所帮助！如有其他问题，请随时联系。
六、教学过程1. 引入：通过生活中的运动控制实例，如智能家居中的窗帘自动打开、关闭，引出运动控制系统的基本概念。
2. 讲解：详细讲解运动控制系统的概念、组成和作用，以及常用传感器、执行器和控制器的工作原理及应用。
3. 案例分析：分析典型的运动控制系统应用实例，如、数控机床等，让学生了解运动控制系统在实际工程中的应用。
4. 实验操作：安排实验室实践环节，让学生动手操作运动控制系统，加深对理论知识的理解。
5. 总结：对本次课程内容进行总结，强调运动控制系统在现代工业中的重要性。
七、教学评价1. 平时成绩：考察学生在课堂上的表现，如发言、提问等。
运动控制系统课程设计报告【可编辑范本】
《运动控制系统》课程设计报告时间2014。
1０_学院自动化＿专业班级自110３ _姓名曹俊博__学号41１51０93指导教师潘月斗 ___成绩 _＿____＿摘要本课程设计从直流电动机原理入手,建立Ｖ-M双闭环直流调速系统，设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构,其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电,触发器采用ＫJ004触发电路，系统无静差;符合电流超调量σi≤5%;空载启动到额定转速超调量σn≤1０%。
并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能,且利用Simuｌｉnk对系统进行各种参数给定下的仿真．关键词：双闭环；直流调速；无静差;仿真AbｓtractＴhis cｏｕrse is desｉgｎed from DC mｏtor, ｅｓtablish ｔｈｅprinciples ｏｆV-Ｍdｏuｂlｅclosedｌoｏp DC speｅｄcoｎtrol ｓysｔｅm desigｎ,tｈe ｄo ｕble closeｄloｏp ｄc speeｄｃontrｏl ｓｙsteｍand tｈｅstruｃtｕre, iｎcludinｇＡCR ASR the maiｎlｏop ｔhyriｓｔor thrｅｅ-phａsｅｂrｉｄge type alｌcontrol the ｐowｅr sｕｐply and ｔrigｇer thｅｒeｃｔｉｆieｒcirｃuit KＪ004 trigger ｃｉrｃｕit, ｔhe syｓtｅｍwiｔｈoｕtｔhe static pooｒ；Accord with curｒent oｖershooｔs sigmａI5％oｒleｓs; No-ｌoad starｔto thｅrated sｐeed ｏvershoｏt sigma n 1０% or ｌess。
And ｄetailｅdａnaｌysis ｏf the system priｎｃiplｅand theｓtａtｉc ａnd dｙnamic ｐeｒfoｒmance，ａｎd the ｓystem of siｍulink to va ｒious paｒamｅters set simuｌatiｏn。
《运动控制系统课程设计》
《运动控制系统课程设计》《运动控制系统》课程设计一、性质和目的自动化专业、电气工程及其自动化专业的专业课，在学完本课程理论部分之后，通过课程设计使学生巩固本课程所学的理论知识，提高学生的综合运用所学知识，获取工程设计技能的能力；综合计算及编写报告的能力。
二、设计内容1.根据指导教师所下达的《课程设计任务书》课程设计。
2.主要设计内容包括：（１）根据任务书要求确定总体设计方案（２）主电路设计：主电路结构设计（结构选择、器件选型、考虑器件的保护）、变压器的选型设计；（３）控制电路设计：控制方案的选择、控制器设计（４）保护电路的选择和设计（５）调速系统的设计原理图，调速性能分析、调速特点3.编写详细的课程设计说明书一份，并画出调速系统的原理图。
三、设计目的1.熟练掌握主电路结构选择方法、主电路元器件的选型计算方法。
2.熟练掌握保护方式的配置及其整定计算。
3.掌握触发控制电路的设计选型方法。
4.掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。
5.掌握绘制系统电路图绘制方法。
6.掌握说明书的书写方法。
四、对设计成品的要求1.图纸的要求：1）图纸要符合国家电气工程制图标准；2）图纸大小规范化；3）布局合理、美观。
2.对设计说明书的要求1）说明书中应包括如下内容①目录②课题设计任务书；③调速方案的论证分析（从经济性能和技术性能方面进行分析论证）和选择；④所要完成的设计内容⑤变压器的接线方式确定和选型；⑥主电路元器件的选型计算过程及结果；⑦控制电路、保护电路的选型和设计；⑧调速系统的总结线图系统电路设计及结果。
2）说明书的书写要求①文字简明扼要，理论正确，程序功能完备，框图清楚明了。
②字迹工整；书写整齐，参照教务系统中的毕业论文的格式要求。
直流电机调速系统设计任务书1组：直流他励电动机：功率P N＝1.1kW，额定电压U N=220V，额定电流I N=6.7A，磁极对数P=1，n N=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻R a=2.34Ω,主电路总电阻R＝7Ω，L∑＝246.25mH(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，K s=58.4，机电时间常数T m=116.2ms，滤波时间常数T on=T oi=0.00235s，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大值U im*=10V，速度给定最大值U n*=10V。
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2 查阅参考资料
（1）应去图书馆借阅相关参考资料。 （2）应上网查阅相关文献。 （3）参考文献主要包括：直流调速系统、交
流调速系统、电力电子技术、电子技术、半 导体功率器件等方面。
3 确定技术要求
根据所选控制系统的技术参数进一步细化技 术要求。首先确定控制系统方案，确定每一 级的具体技术指标（如放大倍数，输入输出 电阻，电源电压等）。
2. 转速电流双闭环的数字式可逆直流调速系 统的仿真与设计
3.基于稳态模型的数字式恒压频比控制的交 流调速系统的仿真与设计
三 设计参数 1.交直流电机实例
直流电机： (1)光驱 (2)按摩椅 (3)电钻 (4)榨汁机
交流电机： (1)自动化流水线 (2)自动门 (3)洗衣机 (4)数控机床
额定励磁电压220V 功率因数0.85
电枢电阻0.1欧姆 电枢回路电感100mH
电机机电时间常数1S 电枢允许过载系数1.5
额定转速1430rpm
环境条件: 电网额定电:380/220V; 电网电压波动:10%; 环境温度:-40~+40摄氏
度; 环境湿度:10~90%.
调速ห้องสมุดไป่ตู้围：D＝20；
电网电压波动10%;
电流超调量小于等于
环境温度:-40~+40摄氏 5%;
度;
空载起动到额定转速时
环境相对湿度:10~90%. 的转速超调量小于等于
30%;
稳速精度：0.03.
四 设计步骤
1. 选题 （1）每个班选题的具体要求是： ①按学号尾数选择相应的题目,学号为1、4、7、0的选题1；
控制系统性能指标:
电流超调量小于等于 5%;
空载起动到额定转速时 的转速超调量小于等于 30%;
调速范围D＝20; 静差率小于等于0.03.
3.交流电动机控制系统设计参数
交流电动机(1)
额定输出功率7.5KW； 定子绕组额定线电压380V；
定子绕组额定相电流12A; 定子绕组每相电阻0.5欧姆；
定子绕组接线形式Y； 转子额定转速980rpm;
转子形式:鼠笼式； 转子每相折算电阻:3欧姆；
转子折算后额定电流30A； 额定功率因数：0.75；
电机机电时间常数1S; 电枢允许过载系数1.5；
交流电动机(3)
额定输出功率17KW； 定子绕组额定线电压380V；
定子绕组额定相电流25A; 定子绕组每相电阻0.1欧姆；
定子绕组接线形式Y； 转子额定转速1430rpm;
转子形式:鼠笼式； 转子每相折算电阻:1欧姆；
转子折算后额定电流30A； 额定功率因数：0.75；
电机机电时间常数1S; 电枢允许过载系数1.5；
环境条件:
控制系统性能指标:
电网额定电
转差率：3%；
压:380/220V;
学号为2、5、8的选题2；学号为3、6、9的选题3。 ②按学号倒数第2位选择相应的电动机参数，即倒数第二位
为0的选择实例（1），为1的选择实例（2），为2的选择实 例（3），为3的选择实例（4）。选择好相应的应用实例后， 再根据后面的提供的电机选择电机（可自行选择其他电机）。 ③个别同学确实需要调换题目的，必须申明原因，并经指导 教师同意后，才能换题。 （2）课题一经选定，不准更改课题。
应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立 运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿 真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。
在原理设计与仿真研究的基础上，应用PROTEL进 行控制系统的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚 实的基础。
二 设计课题
1. 转速电流双闭环可逆直流调速系统的仿真 与设计
定子绕组接线形式Y； 转子额定转速980rpm;
转子形式:鼠笼式； 转子每相折算电阻:3欧姆；
转子折算后额定电流30A； 额定功率因数：0.75；
电机机电时间常数2S; 电枢允许过载系数1.5；
交流电动机(2)
额定输出功率10KW； 定子绕组额定线电压380V；
定子绕组额定相电流15A; 定子绕组每相电阻0.2欧姆；
定子绕组接线形式Y； 转子额定转速1430rpm;
转子形式:鼠笼式； 转子每相折算电阻:1欧姆；
转子折算后额定电流50A； 额定功率因数：0.75；
电机机电时间常数1S; 电枢允许过载系数1.5；
交流电动机(4)
额定输出功率10KW； 定子绕组额定线电压380V；
定子绕组额定相电流22A; 定子绕组每相电阻0.1欧姆；
电枢额定电流 30A 额定励磁电流1A
额定励磁电压110V 功率因数0.85
电枢电阻0.2欧姆 电枢回路电感100mH
电机机电时间常数1S 电枢允许过载系数1.5
额定转速 970rpm
直流电动机(4)：
输出功率为:10Kw 电枢额定电压220V
电枢额定电流55A 额定励磁电流1A
直流电动机(2)：
输出功率为:10Kw 电枢额定电压220V
电枢额定电流 50A 额定励磁电流2A
额定励磁电压110V 功率因数0.85
电枢电阻0.15欧姆 电枢回路电感100mH
电机机电时间常数2S 电枢允许过载系数1.5
额定转速 970rpm
直流电动机(3)：
输出功率为:5.5Kw 电枢额定电压220V
《运动控制系统》课程设计指导
《运动控制系统》课程设计指导
设计目的 设计任务 设计参数 设计步骤 课程设计报告要求 时间安排 参考资料
一 设计目的
应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设 计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实 现方案，进行运动控制系统的初步设计。
三 设计参数 2.直流电动机控制系统设计参数
直流电动机(1)：
输出功率为:7.5Kw 电枢额定电压220V
电枢额定电流 36A 额定励磁电流2A
额定励磁电压110V 功率因数0.85
电枢电阻0.2欧姆 电枢回路电感100mH
电机机电时间常数2S 电枢允许过载系数1.5
额定转速 1430rpm