2015年《控制系统设计与仿真设计》课程设计题目

设计一 转速、电流双闭环直流调速系统设计与实践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。 一、设计目的1通过对一个实用的转速、电流双闭环直流调速系统的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识，提高学生工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升，使学生获得控制技术工程的基本训练。2通过系统建模和仿真，掌握用MATLAB / Simulink工具分析设计直流电动机速度控制系统的方法。3进一步掌握各种直流调速系统的性能，尤其是动态性能。二、 设计内容 1理论设计：根据所学的理论知识和实践技能，了解双闭环V-M调速系统的基本原理，解决积分调节器的饱和非线性问题；采用工程设计方法设计一个转速、电流双闭环直流调速系统(含主电路和控制电路,选择的元器件，系统的电气原理图)。 2仿真实践：根据所设计系统，利用MATLAB/Simulink建立各个组成部分相应的数学模型，并对系统仿真模型进行综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真实验波形和合适控制器参数，为搭建实际系统提供参考。3动手实践：根据所设计系统，完成单元电路安装、系统组装、单元及系统调试（可利用实验台的某些挂件），得出实物实验波形和系统动、静态性能。 三、 实验（设计）仪器设备和材料清单 1、电力电子技术及电机控制实验台 1台2、微型计算机及MATLAB仿真软件 1套3、测速发电机组、直流电动机、直流发电机、变压器等设备 若干；4、双踪慢扫描示波器、数字存储示波器（可无）、万用表 各一个5、电子元器件、导线、开关等 若干。 四、 设计要求 1、技术参数和设计要求某晶闸管供电的双闭环调速系统，采用三相桥式电路，直流电动机：UN=220V，IN=136A， nN=1460 r/min，Ce=0.132Vmin/r，允许过载倍数=1.5，晶闸管装置Ks=40，电枢电阻Ra=0.5，时间常数TL=0.03S，Tm=0.18S，反馈系数：=0.007Vmin/r，= 0.05V/A，电枢回路总电阻取R=2Ra；总飞轮力矩GD2=2.5 N.m，其它未尽参数可参阅教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的有关数据。要求如下：调速范围D=10，静差率S 5；稳态无静差，电流超调量 i 5%,电流脉动系数Si 1 0；启动到额定转速时的转速退饱和超调量 n 10。 系统具有过流、过压、过载和缺相保护。 触发脉冲有故障封锁能力。 对拖动系统设置给定积分器。 2、运动控制系统设计与仿真： 由于电机容量较大，电流脉动系数要求si=反馈滤波时间常数：oi =0.005s，on=0.005s根据所提供电动机参数，双闭环调速系统结构图，根据电流超调量、转速超调量等指标，用工程设计方法决定转速调节器和电流调节器结构和参数，并对该调速系统进行simulink仿真。 3、频率法串联校正： (1) 用MATLAB语言编程, 对二阶系统(系统传递函数由键盘输入)进行频率法串联校正设计，使之满足：在斜坡信号r(t)=0 t 作用下系统的稳态误差ess0.0010；系统校正后相角稳定裕度为：430480。 (2) 编程计算校正后系统的时域性能指标（稳态值、超调量、峰值时间、上升时间、调节时间）。4安装单元电路并实验、进行系统组装及调试，进行系统测试。选题要求：2人一组，分别按照h=4、h=5进行系统设计、仿真实验结果有所不同。11设计二 带转速微分负反馈的双闭环直流调速系统设计与实践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、转速微分负反馈环设计，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。一、设计目的1通过对一个实用的带转速微分负反馈的双闭环直流调速系统的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识，提高学生工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升，使学生获得控制技术工程的基本训练。2通过系统建模和仿真，掌握用MATLAB / Simulink工具分析设计直流电动机速度控制系统的方法。3进一步掌握各种直流调速系统的性能，尤其是动态性能。二、 设计内容 1理论设计：根据所学的理论知识和实践技能，了解带转速微分负反馈的双闭环V-M调速系统的基本原理，解决积分调节器的饱和非线性问题；采用工程设计方法设计一个带转速微分负反馈的双闭环直流调速系统(含主电路和控制电路，选择的元器件，系统的电气原理图)。 2仿真实践：根据所设计系统，利用MATLAB/Simulink建立各个组成部分相应的数学模型，并对系统仿真模型进行综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真实验波形和合适控制器参数，为搭建实际系统提供参考。3动手实践：根据所设计系统，完成单元电路安装、系统组装、单元及系统调试（可利用实验台的某些挂件），得出实物实验波形和系统动、静态性能。 三、 实验（设计）仪器设备和材料清单 1、电力电子技术及电机控制实验台 1台2、微型计算机及MATLAB仿真软件 1套3、测速发电机组、直流电动机、直流发电机、变压器等设备 若干；4、双踪慢扫描示波器、数字存储示波器（可无）、万用表 各一个5、电子元器件、导线、开关等 若干。 四、 设计要求 1、技术参数 直流电动机：额定功率3KW，额定电压220V，额定电流17.5A，GD2=3.53N.m， 额定转速1950r/min，Ce =0.13Vmin/r，允许过载倍数=2.1； 晶闸管装置放大系数：KS=30； 电枢回路总电阻：Ra =1.25, Rrec =1.3, RL =0.3；L=200mH 时间常数：机电时间常数 Tm =0.162s，（也可由Tm = GD2R/375 Ce C m算出）电磁时间常数：TL =0.07s；（也可由TL =L/R算出） 电流反馈系数： =0.36V/A（10V/Inom 10V/1.5Inom）； 转速反馈系数：=0.0067Vmin/r（10V/nnom 10V/1.5nnom）； 反馈滤波时间常数:Ton =0.01s，Toi =0.002s；其它未尽参数可参阅教材中“工程设计方法举例”的有关数据。2设计要求调速范围D=10，静差率S 5；稳态无静差，电流超调量 i 5%，电流脉动系数Si 10；启动到额定转速时的转速退饱和超调量 n 10，空载起动到额定转速时的过渡过程时间ts 0.5s。 系统具有过流、过压、过载和缺相保护。 触发脉冲有故障封锁能力。 对拖动系统设置给定积分器。 3、电机拖动控制系统设计与仿真 根据所提供电动机参数，画出带转速微分负反馈的双闭环直流调速系统结构图，根据电流超调量、转速超调量、电流变化率等指标，用工程设计方法决定转速调节器和电流调节器、转速微分器结构和参数，并对该调速系统进行simulink仿真。4、安装单元电路并实验、进行系统组装及调试，进行系统测试。选题要求：2人一组，按照h=4、h=5进行系统设计，仿真实验结果有所不同。设计三 带电压内环的三环直流调速系统设计与实践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、电压内环设计，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。一、设计目的1通过对一个实用的带电压内环的三环直流调速系统的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识，提高学生工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升，使学生获得控制技术工程的基本训练。2通过系统建模和仿真，掌握用MATLAB / Simulink工具分析设计直流电动机速度控制系统的方法。3进一步掌握各种直流调速系统的性能，尤其是动态性能。二、 设计内容 1理论设计：根据所学的理论知识和实践技能，了解带电压内环的基本原理，解决积分调节器的饱和非线性问题；采用工程设计方法设计一个带电压内环的三环直流调速系统(含主电路和控制电路,选择的元器件，系统的电气原理图)。 2仿真实践：根据所设计系统，利用MATLAB/Simulink建立各个组成部分相应的数学模型，并对系统仿真模型进行综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真实验波形和合适控制器参数，为搭建实际系统提供参考。3动手实践：根据所设计系统，完成单元电路安装、系统组装、单元及系统调试（可利用实验台的某些挂件），得出实物实验波形和系统动、静态性能。 三、 实验（设计）仪器设备和材料清单 1、电力电子技术及电机控制实验台 1台2、微型计算机及MATLAB仿真软件 1套3、测速发电机组、直流电动机、直流发电机、变压器等设备 若干；4、双踪慢扫描示波器、数字存储示波器（可无）、万用表 各一个5、电子元器件、导线、开关等 若干。 四、 设计要求 1、技术参数 直流电动机：额定功率3KW，额定电压220V，额定电流17.5A，GD2=5.3Nm额定转速1980r/min，Ce =0.13Vmin/r，允许过载倍数 =1.5； 晶闸管装置放大系数：KS=33； 电枢回路总电阻：Ra=1.25, Rrec =0.3, RL =0.25；L=180 mH 时间常数：机电时间常数 Tm=0.162s，电磁时间常数：TL =0.1s 电流反馈系数： =0.36V/A（10V/Inom 10V/1.5Inom）； 转速反馈系数：=0.0067Vmin/r（10V/nnom 10V/1.5nnom）； 反馈滤波时间常数: Ton =0.02s，Toi =0.002s；其它未尽参数可参阅教材中“工程设计方法举例”的有关数据。2设计要求调速范围D=10，静差率S 5；稳态无静差，电流超调量 i 5%,电流脉动系数Si 10；启动到额定转速时的转速退饱和超调量 n 10，空载起动到额定转速时的过渡过程时间ts 0.5s。 系统具有过流、过压、过载和缺相保护。 触发脉冲有故障封锁能力。 对拖动系统设置给定积分器。3、电机拖动控制系统设计与仿真 根据所提供电动机参数，画出带电压内环的三环直流调速系统结构图，根据电流超调量、转速超调量、电流变化率等指标，用工程设计方法决定转速调节器、电流调节器、电压调节器结构和参数，并对该调速系统进行simulink仿真。4、安装单元电路并实验、进行系统组装及调试，进行系统测试。选题要求：2人一组，按照h=4、h=6进行系统设计, 仿真实验结果有所不同。设计四 带电流变化率内环的三环直流调速系统设计与实践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、电流变化率内环设计，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。一、设计目的1通过对一个实用的带电流变化率内环的三环直流调速系统的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识，提高学生工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升，使学生获得控制技术工程的基本训练。2通过系统建模和仿真，掌握用MATLAB / Simulink工具分析设计直流电动机速度控制系统的方法。3进一步掌握各种直流调速系统的性能，尤其是动态性能。二、 设计内容 1理论设计：根据所学的理论知识和实践技能，了解带电流变化率内环的基本原理，解决积分调节器的饱和非线性问题；采用工程设计方法设计一个带电压内环的三环直流调速系统(含主电路和控制电路,选择的元器件，系统的电气原理图)。 2仿真实践：根据所设计系统，利用MATLAB/Simulink建立各个组成部分相应的数学模型，并对系统仿真模型进行综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真实验波形和合适控制器参数，为搭建实际系统提供参考。3动手实践：根据所设计系统，完成单元电路安装、系统组装、单元及系统调试（可利用实验台的某些挂件），得出实物实验波形和系统动、静态性能。 三、 实验（设计）仪器设备和材料清单 1、电力电子技术及电机控制实验台 1台2、微型计算机及MATLAB仿真软件 1套3、测速发电机组、直流电动机、直流发电机、变压器等设备 若干；4、双踪慢扫描示波器、数字存储示波器（可无）、万用表 各一个5、电子元器件、导线、开关等 若干。 四、 设计要求 1、技术参数 直流电动机：直流电动机：额定功率 8KW，额定电压 220V，额定电流 2A，GD2=5.3N.m额定转速1600r/min，Ce =0.118Vmin/r，允许过载倍数 =1.5； 晶闸管装置放大系数：KS=30； 电枢回路总电阻：R=3； 时间常数：机电时间常数 Tm =0.1s，电磁时间常数：L=1.46U2/Idmin=1.46*132.8/(0.1*4) = 482 mH； TL= L/R = 482*10-3/3=0.16S 电流反馈系数：=1.5 V/A（10V/Inom 10V/1.5Inom）； 转速反馈系数：=0.0055Vmin/r（10V/nnom 10V/1.5nnom）； 反馈滤波时间常数:Ton =0.02s，Toi =0.002s； 电流变化率di/dt =10Inom /s(9)=3.5S-6.5S ,=0.8s其它未尽参数可参阅教材中“工程设计方法举例”的有关数据。先设计一个转速、电流双闭环直流调速系统，要求利用晶闸管供电，整流装置采用三相半波整流电路。并在此基础上加入适当的电流变化率内环，观察电流变化的快速性变化。电流变化率内环，一般采用积分调节器。2设计要求调速范围D=10，静差率S 5；稳态无静差，电流超调量 i 5%,电流脉动系数Si 10；启动到额定转速时的转速退饱和超调量 n 10，空载起动到额定转速时的过渡过程时间ts 0.5s。 系统具有过流、过压、过载和缺相保护。 触发脉冲有故障封锁能力。 对拖动系统设置给定积分器。3、电机拖动控制系统设计与仿真 根据所提供电动机参数，画出带电压内环的三环直流调速系统结构图，根据电流超调量、转速超调量等指标，用工程设计方法决定转速调节器、电流调节器和电流变换率调节器结构与参数，并对该调速系统进行simulink仿真。4、安装单元电路并实验、进行系统组装及调试，进行系统测试。五、实验步骤每个小组2人，既分工又合作，充分利用时间和实验设备资源。1、提前四周时间通知学生，告知2、要求学生在实验前自己设计的实验方案和仪器设备、元器件清单；要求学生自己调速系统，学生提供的实验方案要求能在32学时内实施完毕； 3、指导教师批阅学生实验方案（方案必须给出系统的设计思想，原理接线图，设置的参数，实现步骤，需要记录的内容等），同时对部分不可实施的实验方案与学生交流并重新制定；直至确定其方案可行，方可进入实际实验操作；5、提前通知实验员准备仪器设备、元器件；6、学生进入实验前，指导教师应告知用电安全注意事项和仪器设备正确使用方法。按设计报告设计的步骤完成。六、课程设计报告格式及要求每组同学根据自己的实验数据和结果，根据给定的格式，提交一份课程设计报告；课程设计报告格式及要求见附录。选题要求：2人一组，按照h=4 ，h=6进行系统设计, 仿真实验结果有所不同。 设计五 三相异步电动机闭环调速系统设计与实践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。设计三相异步电动机调速系统原理图，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。一、设计目的1通过对一个实用的三相异步电动机闭环交流调速系统的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识，提高学生工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升，使学生获得控制技术工程的基本训练。2通过系统建模和仿真，掌握用MATLAB / Simulink工具分析设计三相异步电动机速度控制系统的方法。3进一步掌握各种交流调速系统的性能，尤其是动态性能。二、 设计内容 1理论设计：根据所学的理论知识和实践技能，了解带转速外闭环的基本原理，解决积分调节器的饱和非线性问题；采用工程设计方法设计三相异步电动机闭环交流调速系统(含主电路和控制电路,选择的元器件，系统的电气原理图)。2仿真实践：根据所设计系统，利用MATLAB/Simulink建立各个组成部分相应的数学模型，并对系统仿真模型进行综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真实验波形和合适控制器参数，为搭建实际系统提供参考。3动手实践：根据所设计系统，完成单元电路安装、系统组装、单元及系统调试（可利用实验台的某些挂件），得出实物实验波形和系统动、静态性能。 三、 实验（设计）仪器设备和材料清单 1、电力电子技术及电机控制实验台 1台2、微型计算机及MATLAB仿真软件 1套3、测速发电机组、三相异步电动机、变压器等设备 若干；4、双踪慢扫描示波器、数字存储示波器（可无）、万用表 各一个5、电子元器件、导线、开关等 若干。 四、 设计要求 1、技术参数 三相异步电动机的基本参数如下：额定线电压：380V，额定功率：1.1KW，极对数：2对，额定转子角速度：1400r/min，额定电流：2.7A，定子电阻：5.9，转子电阻：5.6，互感：0.55H，定子电感：0.573H，转子电感：0.58H。2设计要求 掌握三相异步电动机的工作原理、坐标变换原理（3相静止到2相静止）及2相静止坐标系下的三相异步电动机状态空间方程； 能在0 60Hz的固定频率、固定幅值（一般为220V）的三相正弦输入条件下，三相异步电动机按额定速度转动，观测其转子磁链和定子电流（分空载、空载启动在第5秒突加额定负载两种情况观测）。 实际系统具有过流、过压、过载和缺相保护，触发脉冲有故障封锁能力，并设置给定积分器 调速范围D=10，静差率S 5；稳态无静差，空载起动到额定转速时的过渡过程时间ts 1.5s。 3、电机拖动控制系统设计与仿真根据所提供参数，先用Simulink模块建立三相异步电动机仿真模型，观测相关数据和波形。并在此基础上加入适当的转速外环，设计转速调节器，观察转速的稳定效果。如果时间充裕，在加上电流内环，设计电流调节器，观察电流的稳定效果。4、安装单元电路并实验、进行系统组装及调试，进行系统测试。选题要求：2人一组，每人按照不同的三相异步电动机建模(如传递函数建模,实物建模)方法进行系统仿真设计设计六 Buck变换器实现及调速系统设计与实践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。设计直流降压调速系统原理图，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。一、设计目的1通过对一个实用的Buck变换器实现及其调速系统的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识，提高学生工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升，使学生获得控制技术工程的基本训练。2通过系统建模和仿真，掌握用MATLAB / Simulink工具分析设计Buck变换器实现及其调速系统的方法。3进一步掌握各种直调速系统的性能，尤其是动态性能。二、 设计内容 1理论设计：根据所学的理论知识和实践技能，了解带Buck变换器实现调压的原理；设计相应的直流调速系统(含主电路和控制电路,选择的元器件，系统的电气原理图)。2仿真实践：根据所设计系统，利用MATLAB/Simulink建立各个组成部分相应的数学模型，并对系统仿真模型进行综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真实验波形和合适控制器参数，为搭建实际系统提供参考。3动手实践：根据所设计系统，完成单元电路安装、系统组装、单元及系统调试（可利用实验台的某些挂件），得出实物实验波形和系统动、静态性能。 三、 实验（设计）仪器设备和材料清单 1、电力电子技术及电机控制实验台 1台2、微型计算机及MATLAB仿真软件 1套3、测速发电机组、直流电动机、直流发电机变压器等设备 若干；4、双踪慢扫描示波器、数字存储示波器（可无）、万用表 各一个5、电子元器件、导线、开关等 若干。 四、 设计要求 1、技术参数Buck变换器的PWM信号的频率：20KHz，输入电压：15V，电感：1.5mH，电容：30F，负载电阻：8.1。Buck变换器输出0 15V直流电压，输出电压可通过改变PWM波占空比调节输出直流电压大小.可根据实际直流电机额定参数,选取输入电压为电动机的额定电压,输出可调实现变压调速.2设计要求 掌握Buck变换器的工作原理、开关模型和平均值模型等状态空间方程； 应用MATLAB中的Matlab function（MATLAB函数）模块结合MATLAB语言编写PWM信号的发生器程序； 用Simulink中的模块建立Buck变换器的平均值模型，并能够与PWM信号发生器联用。调速范围D =10，静差率S 5；稳态无静差，空载起动到额定转速时的过渡过程时间ts 1.0s。 实际系统具有过流、过压、过载和缺相保护，触发脉冲有故障封锁能力，并设置给定积分器。3、电机拖动控制系统设计与仿真 根据所提供参数，先用Simulink模块建立Buck变换器仿真模型，观测相关数据和波形。 在此基础上接入直流电动机，观察开环系统的转速、电流情况。 针对开环系统存在的问题，外加转速闭环，设计转速调节器，观察转速的稳定效果。 如果时间充裕，在加上电流内环，设计电流调节器，观察电流的稳定效果。4、安装单元电路并实验、进行系统组装及调试，进行系统测试。选题要求：2人一组，每人按照不同的Buck变换器调制方法进行系统仿真设计设计七 交流电动机SPWM调速系统设计与实践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。设计交流电动机SPWM调速系统原理图，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。一、设计目的1通过对一个实用的SPWM变换器实现及其调速系统的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识，提高学生工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升，使学生获得控制技术工程的基本训练。2通过系统建模和仿真，掌握用MATLAB / Simulink工具分析设计SPWM变换器实现及其调速系统的方法。3进一步掌握各种交调速系统的性能，尤其是动态性能。二、 设计内容 1理论设计：根据所学的理论知识和实践技能，了解带SPWM变换器实现调压的原理；设计相应的交流调速系统(含主电路和控制电路,选择的元器件，系统的电气原理图)。 2仿真实践：根据所设计系统，利用MATLAB/Simulink建立各个组成部分相应的数学模型，并对系统仿真模型进行综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真实验波形和合适控制器参数，为搭建实际系统提供参考。3动手实践：根据所设计系统，完成单元电路安装、系统组装、单元及系统调试（可利用实验台的某些挂件），得出实物实验波形和系统动、静态性能。 三、 实验（设计）仪器设备和材料清单 1、电力电子技术及电机控制实验台 1台2、微型计算机及MATLAB仿真软件 1套3、测速发电机组、交流电动机、交流发电机变压器等设备 若干；4、双踪慢扫描示波器、数字存储示波器（可无）、万用表 各一个5、电子元器件、导线、开关等 若干。 四、 设计要求 1、设计要求 掌握SPWM变换器的工作原理、开关模型和平均值模型等状态空间方程； 应用MATLAB中的Matlab function（MATLAB函数）模块结合MATLAB语言编写PWM信号的发生器程序； 用Simulink中的模块建立SPWM变换器仿真模型。 调速范围D =10，静差率S 5；稳态无静差，空载起动到额定转速时的过渡过程时间ts 1.5s。 实际系统具有过流、过压、过载和缺相保护，触发脉冲有故障封锁能力，并设置给定积分器。3、电机拖动控制系统设计与仿真 用Simulink模块建立SPWM变换器仿真模型，观测相关数据和波形。 在此基础上接入交流电动机，观察开环系统的转速、电流情况。 针对开环系统存在的问题，外加转速闭环，设计转速调节器，观察转速的稳定效果。 如果时间充裕，在加上电流内环，设计电流调节器，观察电流的稳定效果。4、安装单元电路并实验、进行系统组装及调试，进行系统测试。选题要求：2人一组，每人按照不同的SPWM调制方法进行系统仿真设计设计八 三相异步电动机SVPWM变频调速系统设计与实践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。设计交流电动机SVPWM调速系统原理图，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。一、设计目的1通过对一个实用的异步电动机SVPWM电压空间矢量变频调速系统的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识，提高学生工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升，使学生获得控制技术工程的基本训练。2通过系统建模和仿真，掌握用MATLAB / Simulink工具分析设计异步电动机SVPWM电压空间矢量变频调速系统的方法。3进一步掌握各种交调速系统的性能，尤其是动态性能。二、 设计内容 1理论设计：根据所学的理论知识和实践技能，了解带SVPWM（空间矢量脉宽调治）变换器实现调压的原理；设计相应的交流调速系统(含主电路和控制电路,选择的元器件，系统的电气原理图)。 2仿真实践：根据所设计系统，利用MATLAB/Simulink建立各个组成部分相应的数学模型，并对系统仿真模型进行综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真实验波形和合适控制器参数，为搭建实际系统提供参考。3动手实践：根据所设计系统，完成单元电路安装、系统组装、单元及系统调试（可利用实验台的某些挂件），得出实物实验波形和系统动、静态性能。 三、 实验（设计）仪器设备和材料清单 1、电力电子技术及电机控制实验台 1台2、微型计算机及MATLAB仿真软件 1套3、测速发电机组、交流电动机、交流发电机变压器等设备 若干；4、双踪慢扫描示波器、数字存储示波器（可无）、万用表 各一个5、电子元器件、导线、开关等 若干。 四、 设计要求 1设计要求 掌握SVPWM变换器的工作原理； 应用MATLAB中的Matlab function（MATLAB函数）模块结合MATLAB语言编写PWM信号的发生器程序，建立SVPWM变换器仿真模型。 调速范围D=10，静差率S 5；稳态无静差，空载起动到额定转速时的过渡过程时间ts 1.5s。 实际系统具有过流、过压、过载和缺相保护，触发脉冲有故障封锁能力，并设置给定积分器。2、电机拖动控制系统设计与仿真 用Simulink模块建立SVPWM变换器仿真模型，观测相关数据和波形。 在此基础上接入交流电动机，观察开环系统的转速、电流情况。 针对开环系统存在的问题，外加转速闭环，设计转速调节器，观察转速的稳定效果。 如果时间充裕，在加上电流内环，设计电流调节器，观察电流的稳定效果。4、安装单元电路并实验、进行系统组装及调试，进行系统测试。选题要求：2人一组，每人按照不同的SVPWM调制方法进行系统仿真设计设计九 Boost变换器实现及其调速系统设计与调试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。设计直流升压调速系统原理图，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。一、设计目的1通过对一个实用的Boost变换器实现及其调速系统的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识，提高学生工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升，使学生获得控制技术工程的基本训练。2通过系统建模和仿真，掌握用MATLAB / Simulink工具分析设计Boost变换器实现及其调速系统的方法。3进一步掌握各种直调速系统的性能，尤其是动态性能。二、 设计内容 1理论设计：根据所学的理论知识和实践技能，了解带Boost变换器实现调压的原理（从0上升到额定电压）；设计相应的直流调速系统(含主电路和控制电路,选择的元器件，系统的电气原理图)。2仿真实践：根据所设计系统，利用MATLAB/Simulink建立各个组成部分相应的数学模型，并对系统仿真模型进行综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真实验波形和合适控制器参数，为搭建实际系统提供参考。3动手实践：根据所设计系统，完成单元电路安装、系统组装、单元及系统调试（可利用实验台的某些挂件），得出实物实验波形和系统动、静态性能。 三、 实验（设计）仪器设备和材料清单 1、电力电子技术及电机控制实验台 1台2、微型计算机及MATLAB仿真软件 1套3、测速发电机组、直流电动机、直流发电机变压器等设备 若干；4、双踪慢扫描示波器、数字存储示波器（可无）、万用表 各一个5、电子元器件、导线、开关等 若干。 四、 设计要求 1、技术参数Boost变换器的PWM信号的频率：20KHz，输入电压：015V，电感：1.5mH，电容：30F，负载电阻：8.1。Boost变换器输出15V直流电压，输出电压可通过改变PWM波占空比调节输出直流电压大小.可根据实际直流电机额定参数,选取输出电压为电动机的额定电压.2设计要求 掌握Buck变换器的工作原理、开关模型和平均值模型等状态空间方程； 应用MATLAB中的Matlab function（MATLAB函数）模块结合MATLAB语言编写PWM信号的发生器程序； 用Simulink中的模块建立Boost变换器的平均值模型，并能够与PWM信号发生器联用。调速范围D =10，静差率S 5；稳态无静差，空载起动到额定转速时的过渡过程时间ts 1.0s。 实际系统具有过流、过压、过载和缺相保护，触发脉冲有故障封锁能力，并设置给定积分器。3、电机拖动控制系统设计与仿真 根据所提供参数，先用Simulink建立Boost变换器仿真模型，观测相关数据和波形。 在此基础上接入直流电动机，观察开环系统的转速、电流情况。 针对开环系统存在的问题，外加转速闭环，设计转速调节器，观察转速的稳定效果。 如果时间充裕，在加上电流内环，设计电流调节器，观察电流的稳定效果。4、安装单元电路并实验、进行系统组装及调试，进行系统测试。选题要求：2人一组，每人按照不同的Boost变换器调制方法进行系统仿真设计设计十 异步电机矢量控制系统设计设计异步电机矢量控制系统设计控制系统，按转子磁链进行定向控制，建立系统坐标变换及状态变量的数学模型，画出系统原理图，写出系统结构图模型详细的参数，并进行仿真验证系统合理性。完成交流异步电机调速系统实验验证。选题要求：2人一组，每人按照不同的电机参数和不同电机建模方法进行系统仿真设计设计十一 交变频器控制系统设计 设计一个交交变频控制系统，画出系统主电路结构图和控制电路结构图，自拟负载，计算系统各参数，并进行仿真验证系统合理性。完成交流异步电机调速系统实验验证。选题要求：2人一组，每人按照不同的电机参数和不同电机建模方法进行系统仿真设计设计十二 永磁同步电机直接转矩控制研究设计永磁同步电机直接转矩控制系统，分析同步电机及直接转矩控制原理图，利用MATLAB完成仿真分析，并给出结论。完成同步电机调速系统实验验证。选题要求：2人一组，每人按照不同的电机参数和不同电机建模方法进行系统仿真设计设计十三 转差频率控制的变频调速系统设计控制系统，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，并进行仿真验证系统合理性。完成交流异步电机调速系统实验验证。选题要求：2人一组，每人按照不同的电机参数和不同电机建模方法进行系统仿真设计设计十四 恒压频比调速控制系统设计 设计控制系统，根据控制磁通不变的方法，对恒压频比的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，并进行仿真验证系统合理性。完成交流异步电机调速系统实验验证。选题要求：2人一组，每人按照不同的电机参数和不同电机建模方法进行系统仿真设计设计十五 恒磁通运行的控制设计与实现设计控制系统，根据控制磁通不变的方法，对交流点塑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，并进行仿真验证系统合理性。完成交流异步电机调速系统实验验证。选题要求：2人一组，每人按照不同的电机参数和不同电机建模方法进行系统仿真设计设计十六 无位置传感器研究设计控制系统，根据不同的位置估计其的方法，对同步电机调速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，并进行仿真验证系统合理性。完成交流异步电机调速系统实验验证。选题要求：2人一组，每人按照不同的电机参数和不同电机建模方法进行系统仿真设计设计十七 恒功率运动控制设计与实现设计控制系统，根据控制功率不变、磁通减少的方法，对交流调速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，并进行仿真验证系统合理性。完成交流异步电机调速系统实验验证。选题要求：2人一组，每人按照不同的电机参数和不同电机建模方法进行系统仿真设计设计十八 无速度传感技术研究设计控制系统，根据不同的速度估计其的方法，对异步电机调速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，并进行仿真验证系统合理性。完成交流异步电机调速系统实验验证。选题要求：2人一组，每人按照不同的电机参数和不同电机建模方法进行系统仿真设计