Motion Control Systems
1.课程基本信息
学 时：32（理论26，实验6）
学 分：2.0
考核方式：闭卷考试，平时成绩占30%
中文简介：本课程是电气工程及其自动化专业的专业选修课程。以控制系统的原理、分析和设计为主线，理论与实际相结合，应用自动控制理论解决运动控制系统的分析和设计等实际问题。内容上以转矩和磁链控制为主线，按照从开环到闭环的层次论述运动控制系统的静、动态性能和设计方法。本课程内容涵盖:可控电源-电动机系统的特殊问题及机械特性，调速系统的性能指标，直流调速系统的工作原理和结构，反馈控制的基本特点，反馈控制系统的静态和动态性能指标及分析方法，调节器结构及参数设计方法，反馈控制系统的实现，计算机仿真在控制系统中的应用等。通过本课程的学习，使学生能综合运用自动控制理论等知识去分析直流调速运动控制系统，掌握运动控制系统设计和分析的基本方法；通过课程仿真实验培养学生掌握对实际直流调速运动控制系统进行调试、分析和设计的基本方法、步骤和基本操作技能。
1.教学目的与要求
本课程是电气控制与自动控制相结合的综合性课程，同时也是强电与弱电相结合的课程。本课程包括运动控制系统及其组成，转速反馈控制的直流调速系统，转速、电流反馈控制的直流调速系统等内容。通过本课程的学习使学生能综合应用自动控制理论等知识分析、设计实际的调速运动控制系统；并通过实践教学环节使学生具备对系统进行调试、故障分析和设计的能力。
2.教学方法与手段
教学过程中注重运动控制系统调速原理讲解和调速系统实例分析；采用启发式教学，注重学生参与和互动，对重难点内容讲深、讲透，调动学生的主动性和兴趣。注意结合实际调速控制系统实例培养学生的专业创新性，提高学生的专业综合能力。
注重实验教学环节，要求学生理解和掌握实验原理和方法，培养学生对运动控制系统进行调试和分析的能力，提高学生的实践动手能力。
3.教学内容及目标
教学内容 | 教学目标 | 学时 分配 |
第一章 绪论 | 2 | |
1.运动控制系统及其组成 | 掌握 | |
2.运动控制系统的历史与发展 | 了解 | |
3.运动控制系统的转矩控制规律 | 理解 | |
4.生产机械的负载转矩特性 | 掌握 | |
重点与难点：掌握运动系统各组成部分的作用和工作原理，理解并掌握生产机械的几种典型负载转矩特性 | ||
衡量学习是否达到目标的标准：能够分析实际运动控制系统中各组成部分的作用，能够分析说明生产实例中负载属于哪种典型的负载转矩特性 | ||
第二章 转速反馈控制的直流调速系统 | 14 | |
1.直流调速系统用的可控直流电源 | 掌握 | 4 |
2.稳态调速性能指标和直流调速系统的机械特性 | 理解 | 2 |
3.转速反馈控制的直流调速系统 | 掌握 | 4 |
4.直流调速系统的数字控制 | 理解 | 2 |
5.转速反馈控制直流调速系统的限流保护 | 掌握 | 2 |
6.转速反馈控制直流调速系统的仿真 | 掌握 | |
重点与难点：掌握调速系统的可控直流电源（V-M和PWM），比例和比例积分控制的直流调速系统 | ||
衡量学习是否达到目标的标准：能够分析V-M和PWM可调电源的工作原理，掌握P和PI调节器的工作原理 | ||
第三章 转速、电流反馈控制的直流调速系统 | 10 | |
1.转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性 | 掌握 | 1 |
2.转速、电流反馈控制直流调速系统的数学模型与动态过程分析 | 掌握 | 3 |
3.转速、电流反馈控制直流调速系统的设计 | 理解 | 5 |
4.转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真 | 掌握 | 1 |
重点与难点：转速、电流反馈控制直流调速系统的稳态参数计算，转速、电流反馈控制直流调速系统的动态过程分析；转速、电流调节器的工程设计。 | ||
衡量学习是否达到目标的标准：能够分析转速、电流反馈控制直流调速系统的动态过程，掌握转速、电流调节器的工程设计和参数计算方法，能够设计基于PI调节器的直流电机调速系统。 |
2.推荐教材和教学参考资源
推荐教材：
阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统-运动控制系统（第4版）.北京：机械工业出版社，2009.
参考资源：
1.雷丹.运动控制系统（第1版）.北京：人民邮电出版社，2013.
2．冯垛生.交流调速系统.北京：机械工业出版社，2008.
3. 杨耕，罗应立.电机与运动控制系统.北京：清华大学出版社，2005.
