运动控制系统课程设计
《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。
运动控制系统课程设计_双闭环直流调速系统
运动控制系统课程设计设计名称双闭环直流调速系统专业班级自动化10—3学号**********姓名王韶雨指导教师李铁鹰运动控制系统课程设计设计名称双闭环直流调速系统专业班级自动化10—3学号**********姓名张浩宇指导教师李铁鹰目录一、设计任务 (2)1、设计对象参数 (2)2、性能指标 (2)3、课程设计的主要内容和要求 (2)3.1电力拖动不可逆直流调速系统主电路的设计 (2)3.2控制电路的设计 (2)二、电力拖动不可逆直流调速系统主电路的设计 (3)1、整流电路和整流器件的选择 (3)2、整流变压器参数的计算 (3)3、整流器件的保护 (4)4、平波电抗器参数的计算 (4)5、触发电路的选择 (4)三、直流双闭环调速系统原理图设计 (5)1系统的组成 (5)2系统的电路原理图 (6)3直流双闭环调速系统调节器设计 (6)3.1获得系统设计对象 (8)3.2电流调节器的设计 (6)3.3转速调节器的设计 (11)四、系统起动过程分析 (16)一、设计任务1、设计对象参数（1）P nom=30KW （2）U nom=220V （3）I nom=136A（4）n nom=1460r/min （5）R a =0.2Ω（6）R Σ=0.6Ω（7）C e=0.2 v.min/r （8）RΣ=0.18Ω（9）K S=42（10）T oi=0.002 s （11）T0=0.01 s （12）λ=1.5（13）U*nm=8 V (14)U*im=8 V2、性能指标σi≤5% σn≤10% 3、课程设计的主要内容和要求3.1电力拖动不可逆直流调速系统主电路的设计（1）整流电路和整流器件的选择（2）整流变压器参数的计算（3）整流器件的保护（4）平波电抗器参数的计算（5）触发电路的选择3.2控制电路的设计（1）建立双闭环不可逆直流调速系统的动态数学模型（2）电流调节器的设计计算（3）转速调节器的设计计算二、电力拖动不可逆直流调速系统主电路的设计1、整流电路和整流器件的选择目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路，其原理图如图1所示，其中阴极连接在一起的三个晶体管（VT1，VT3，VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的三个晶体管（VT4，VT6，VT2）称为共阳极组。
运动控制系统课程设计-精选文档
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:
plc运动控制技术课程设计
plc运动控制技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和运动控制技术的基础知识。
2. 使学生了解并能够解释PLC在工业运动控制中的应用场景和优势。
3. 让学生掌握PLC编程中与运动控制相关的基本指令和编程逻辑。
技能目标：1. 培养学生能够运用PLC进行简单的运动控制系统的设计、编程和调试能力。
2. 培养学生通过分析实际运动控制需求，设计出合理的PLC控制方案的能力。
3. 提高学生团队协作能力和实际问题解决能力，能在小组项目中有效沟通和协作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对PLC运动控制技术产生浓厚的兴趣，激发学生探究工业自动化领域的热情。
2. 培养学生具有创新意识和实践精神，敢于面对挑战，勇于尝试新的解决方案。
3. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程伦理观，认识到技术在生产生活中的重要性和责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，以理论讲授和实验操作相结合的方式进行。
学生特点：学生具备一定的电气基础和编程知识，具有较强的动手能力和好奇心。
教学要求：注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养学生的创新能力和实际操作技能。
在教学过程中，将课程目标分解为具体可衡量的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. PLC基本原理与结构：介绍PLC的组成、工作原理、性能指标等，对应教材第一章内容。
2. PLC编程基础：讲解PLC编程语言、基本指令、编程逻辑，对应教材第二章内容。
3. 运动控制基础：介绍运动控制的基本概念、类型和常用的运动控制器件，对应教材第三章内容。
4. PLC在运动控制中的应用：分析实际应用案例，讲解PLC在运动控制中的接线方式、程序设计方法等，对应教材第四章内容。
5. 运动控制系统的设计与调试：学习运动控制系统的设计步骤、调试方法及故障排查技巧，对应教材第五章内容。
6. 实践操作：安排学生进行实验操作，包括PLC编程、运动控制系统的搭建和调试，结合教材附录中的实验指导书进行。
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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运动控制系统课程设计的仿真内容及评分
标准（第3-4周）
一、仿真参数
设计一个双闭环直流调速系统，电机的额定转速为1000rpm ，晶闸管放大系数为20=S K ，电枢回路总电阻R=1欧姆，电流滤波时间常数s T oi 002.0=，电枢回路的电磁时间常数s T l 03.0=，机电时间常数s T m 18.0=，电动势系数132.0=e C ，额定电流为20A ，电流反馈系数为5.0=β，转速反馈系数005.0=α。
二、仿真设计任务
任务1：按典型I 型系统设计电流环，超调量%5<σ。
任务2：按典型II 型系统设计转速环，%40<σ；
三、仿真要求及评价标准
3.1基本要求：(30分)
1. 写出设计过程，即参数计算过程；
2. 对近似条件进行校验。
3. 利用MATLAB 传递函数仿真；
4. 给出系统的阶越响应曲线，并结合仿真结果给出设计得到电流环和转速环的各项性能指标（上升时间、稳定时间、超调量）。
3.2提高要求（要求1+2+4，1+3+4）：(30分)
1. 额定负载对应的转速降落为100rpm ，求出额定电流和额定转矩？
2. 转速调节器输出限幅2倍的额定电流，电流调节器的输出限幅为220V ，利用MATLAB 的PWM 模块进行仿真（加分）.
3. 转速调节器输出限幅2倍的额定电流，电流调节器的输出限幅为220V ，利用MATLAB 的传递函数模块进行仿真；
4. 算出突加额定负载时的转速降落，包括计算过程，对计算结果和仿真结果进行比较。
使用带有微分负反馈的PI 控制器，使得速度阶越响应的超调量为0，给出设计过程。
3.3仿真报告(40分)
(1) 内容全面，条理清晰，图表规范，术语正确。
(2) 报告中给出程序框图和所有设计过程。
(3) 提交报告时，避免雷同，而且提问测试，根据回答情况评价分数。
错误的图
正确的图
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