《电力拖动直流控制系统》课程教学大纲
课程代码：060131005
课程英文名称：DC motor speed control systems 课程总学时：40 讲课：34 实验：6 上机：0 适用专业：自动化专业
大纲编写（修订）时间：2017.11
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
本课程是自动化专业的专业基础课（必修课）。自动控制系统在自动控制领域占有非常重要的地位，是学习交流调速系统的基础，理论性和实践性都很强。了解各种直流调速系统的基本概念和理论，掌握各种直流调速系统的基本组成及静态和动态性能是对自动化专业学生的基本要求。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求
本课程基本任务为工业现场培养能对自动控制系统进行分析、设计及调试的电气工程师。教学目标是在学习电机学、电子学、运动控制基础、电力电子技术和自动控制理论基础上，运用所学的控制系统知识能够分析系统的工作原理，掌握设计系统的能力，能够设计直流运动控制系统，掌握调试系统的方法。
（三）实施说明
由于自动控制系统是一门专业课，应注意采用循序渐进的引导方法，由浅入深，以单闭环直流调速系统为切入点，通过其静态、动态性能的分析讲解其存在的问题，从而引入双闭环系统，最后引入可逆直流调速系统。通过由浅入深的教学方式使学生逐渐适应专业课的学习，以提高学生的积极性，取得更好的教学效果。另外应注意由于课时的削减，一定要注意加强学生自学能力的培养。
（四）对先修课的要求
该课程要求的先修课为《运动控制基础》，要求学生掌握自动控制理论和运动控制基础方面的基础知识和基本理论。
（五）对习题课、实验环节的要求
为了增加学生独立思考能力，培养学生分析问题和解决问题的能力，故习题以思考题为主。习题一定要独立完成，书写整齐，按时完成。实践环节一定要亲自动手完成，能解决实验中出现的问题，并注意培养协作精神。
（六）课程考核方式 1.考核方式：考试。
2.考核目标：在考核学生对电力拖动直流控制系统的基本分类、基本组成和基本原理的基础上，重点考核学生对单闭环直流调压调速系统、双闭环直流调压调速系统的动态、静态特性的分析能力和设计能力。
3.成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业、课堂表现、出勤情况等）占10%，实验成绩占10%，期末考试成绩占80%。
平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出；实验成绩由实验老师参照相关规定按百分制给出，实验无成绩或实验不及格，取消期末考试资格，总成绩直接以不及格计。
（七）参考书目
《电力拖动自动控制系统》第四版，阮毅，陈伯时编，机械工业出版社，2009年8月 《电力拖动与运动控制系统》，罗飞编，化学工业出版社出版社，2011年1月
二、中文摘要
本课程是自动化专业学生必修的一门实践性很强的专业基础课程。课程的内容包括闭环控制的直流调速系统、转速电流双闭环调速系统、可逆直流调速系统和数字控制的直流调速系统等。使学生掌握直流调速系统的基本组成、基本电路、基本原理和基本控制规律；使学生了解并掌握电力拖动自动控制系统的基本形式和控制方式；使学生能利用所学的工程设计方法进行直流调速系统设计。本课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。
三、课程学时分配表
序号 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 绪论 单闭环控制的直流调速系统 直流调速系统的可控直流电源 直流脉宽调速系统的主要问题 反馈控制闭环直流调速系统的稳态、动态分析和设计 无静差调速系统 电压反馈电流补偿的直流调速系统 教学内容 学时 2 16 12 2 8 40 讲课 2 12 2 2 4 2 2 10 2 2 4 2 2 8 4 4 34 实验 4 2 2 2 2 6 上机 实验一 单闭环调速系统的单元测试 实验二 单闭环调速系统的性能测试 3 3.1 3.2 3.3 3.4 转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法 转速、电流双闭环直流调速系统的组成及静特性 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析 调节器工程设计方法 按工程设计方法设计双闭环系统的调节器 直流调速系统的数字控制 可逆直流调速系统 有环流控制的可逆晶闸管—电动机系统 无环流控制的可逆晶闸管—电动机系统 合计 实验三 双闭环调速系统测试 4 5 5.1 5.2
四、教学内容及基本要求
第1部分 绪论
总学时2学时 讲课 2学时 实验0学时 上机0学时 具体内容：
1）电力拖动控制系统的发展史
2）电力拖动控制系统在工业上的应用及地位 3）电力拖动控制系统的发展趋势
第2部分 单闭环控制的直流调速系统
总学时16学时 讲课 12学时 实验4学时 上机0学时 第2.1部分 直流调速系统的可控直流电源（讲课2学时） 具体内容：
1）了解直流调速系统用的各种可控电源 2）了解晶闸管—电动机系统的特殊问题 重 点：
V—M直流调速系统的机械特性
第2.2部分 直流脉宽调速系统的主要问题（讲课2学时） 具体内容：
1）掌握各种PWM变换器的组成
2）掌握各种PWM变换器的控制方式 重 点：
H型PWM变换器及双极式控制方式 习 题：
PWM变化器控制方式分析
第2.3部分 反馈控制闭环直流调速系统的稳态、动态分析和设计（讲课4学时） 具体内容：
1）掌握反馈控制闭环调速系统的稳态分析和设计 2）掌握反馈控制闭环调速系统的动态分析
3）了解转速负反馈单闭环调速系统的动态数学模型 4）掌握转速负反馈单闭环调速系统的稳定条件 重 点：
1）掌握调速系统的静态指标
2）转速负反馈单闭环调速系统的组成
3）转速负反馈单闭环调速系统的反馈控制规律 4）转速负反馈单闭环调速系统的稳态参数计算 难 点：
反馈控制闭环直流调速系统的静特性 习 题:
1）转速负反馈单闭环调速系统的性能指标计算 2）转速负反馈单闭环调速系统的稳态参数计算 第2.4部分 无静差调速系统（讲课2学时） 具体内容：
1）掌握无静差调速系统的组成 2）掌握无静差调速系统特性
3）掌握无静差调速系统比例积分控制规律 重 点：
采用带积分调节器的调速系统消除稳态静差的原理 难 点：
无静差调速系统的比例积分控制规律
第2.5部分 电压反馈电流补偿的直流调速系统（讲课2学时） 具体内容：
1）了解电压反馈电流补偿控制系统的组成 2）了解电压反馈电流补偿控制系统的系统特点 实 验:
1）单闭环调速系统的单元测试（2学时） 2）单闭环调速系统的性能测试（2学时）
第3部分 转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法
总学时12学时 讲课 10学时 实验2学时 上机0学时
第3.1部分 转速、电流双闭环直流调速系统的组成及静特性（讲课2学时） 具体内容：
1）掌握转速电流双闭环调速系统的组成
2）掌握转速电流双闭环调速系统的静态结构图 3）掌握转速电流双闭环调速系统的静态性能 重 点：
转速电流双闭环系统的组成 习 题:
转速电流双闭环调速系统的静态性能分析
第3.2部分 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析（讲课2学时） 具体内容：
1）掌握转速电流双闭环调速系统的数学模型 2）掌握转速电流双闭环调速系统的动态性能 3）掌握转速电流双闭环调速系统起动过程 重 点：
1）转速电流双闭环系统的动态结构图 2）转速电流双闭环系统的起动过程分析 难 点：
1）转速电流双闭环系统的起动过程中调节器的作用
2）转速电流双闭环系统的起动过程中各个参量的变化情况 习 题:
转速电流双闭环调速系统起动过程中各个环节参量及性能分析 第3.3部分 调节器工程设计方法（讲课4学时） 具体内容：
1）掌握控制系统的动态性能指标
2）掌握调速系统调节器的工程设计方法 重 点：
1）动态性能指标
2）典型I型和典型II型系统参数与性能指标的关系 3）调节器结构的选择
4）非典型系统的典型化处理 难 点：
典型I型和典型II型系统参数与性能指标的关系 习 题:
利用典型I型和典型II型系统设计调节器
第3.4部分 按工程设计方法设计双闭环系统的调节器（讲课2学时） 具体内容：
1）掌握双闭环调速系统ASR调节器的设计 2）掌握双闭环调速系统ACR调节器的设计 习 题:
设计双闭环调速系统的ASR、ACR调节器 实 验:
双闭环不可逆调速系统性能测试（2学时） 第4部分 直流调速系统的数字控制
总学时2学时 讲课 2学时 实验0学时 上机0学时 具体内容：
1）了解微机数字控制的主要特点
2）了解微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件及软件 3）了解数字测速及滤波 4）了解数字PI调节器 重 点：
1）数字测速及滤波 2）数字PI调节器 难 点：
数字PI调节器 习 题：
数字PI调节器设计
第5部分 可逆直流调速系统
总学时8学时 讲课 8学时 实验0学时 上机0学时 第5.1部分 有环流控制的可逆晶闸管—电动机系统（讲课4学时） 具体内容：
1）了解整流、逆变、待整流、待逆变 2）掌握单组V—M系统的整流和逆变状态
3）掌握双组晶闸管反并联V—M系统的整流和逆变状态 4）掌握环流定义、分类和抑制措施
5）掌握有环流可逆直流调速系统的制动过程 重 点：
配合控制的有环流可逆调速系统的组成和制动过程 难 点:
配合控制的有环流可逆调速系统的制动过程分析 习 题:
有环流可逆调速系统制动过程中各个环节参量极性及能量关系分析 第5.2部分 无环流控制的可逆晶闸管—电动机系统（讲课4学时） 具体内容：
1）了解无环流控制的可逆晶闸管—电动机系统分类 2）掌握无环流控制的可逆晶闸管—电动机系统组成
3）掌握无环流逻辑控制环节DLC的工作原理 4）掌握逻辑控制无环流可逆调速系统工作原理 重 点：
无环流逻辑控制环节DLC的工作原理 习 题:
无环流可逆调速系统制动过程中各个环节参量极性及能量关系分析。
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