电气与控制工程学院 课程教学大纲 课程名(COURSE TITLE): 交直流调速系统 课程代码(COURSE CODE): 7226901 学分(CREDIT VALUE): 开课单位(DEPARTMENT/UNIT):电气工程系 版本(VERSION): DG7226901-202108 课程负责人 (COURSE COORDINATOR): 张虎 北方工业大学电气与控制工程学院 2021年8月
电气与控制工程学院 课程教学大纲 课 程 名（COURSE TITLE）： 交直流调速系统 课程代码（COURSE CODE）： 7226901 学 分（CREDIT VALUE）： 4 开课单位（DEPARTMENT/UNIT）： 电气工程系 版 本（VERSION）： DG7226901-202108 课程负责人 （COURSE COORDINATOR）： 张虎 北方工业大学 电气与控制工程学院 2021 年 8 月
目录 1课程基本信息 3 2毕业要求与课程目标 4 2.1本课程支撑的毕业要求观测点 4 22课程目标 2.3毕业要求与课程目标的关系 6 3课程内容及安推 7 3.1课程学时总体安排 32各知识单元内容和预期学习目标 “入 4课堂教学设计和实施载体 12 5课程实验教学 5.1实验名称和安排 15 52实验要求和教学组织 15 5.3实验预习和实验报告要求 17 5.4实验教学在能力培养方面的具体措施 17 6课程考核方案和依据， 17 6.1课程考核方案 18 6.2课程各考核项评价依据和标准 .18 7本次修订说明 2 8其他需要说明的问题 22
2 目 录 1 课程基本信息.........................................................................................................................3 2 毕业要求与课程目标.............................................................................................................4 2.1 本课程支撑的毕业要求观测点......................................................................................4 2.2 课程目标..........................................................................................................................4 2.3 毕业要求与课程目标的关系..........................................................................................6 3 课程内容及安排.....................................................................................................................7 3.1 课程学时总体安排..........................................................................................................7 3.2 各知识单元内容和预期学习目标..................................................................................7 4 课堂教学设计和实施载体....................................................................................................12 5 课程实验教学.......................................................................................................................15 5.1 实验名称和安排............................................................................................................15 5.2 实验要求和教学组织....................................................................................................15 5.3 实验预习和实验报告要求............................................................................................17 5.4 实验教学在能力培养方面的具体措施....................................................................... 17 6 课程考核方案和依据...........................................................................................................17 6.1 课程考核方案................................................................................................................18 6.2 课程各考核项评价依据和标准................................................................................... 18 7 本次修订说明.......................................................................................................................22 8 其他需要说明的问题...........................................................................................................22
1课程基本信息 课程名称（中文）交直流调速系统 课程名称（英文） AC and DC Speed Control System 课程计划学时 64 课外学时建议 64 计划学时构成 理论学时52 实验学时12上机学时0 课外学时要求 线上学习要求：12 自主学习建议学时：52 先修课名称 (7120401)自动控制原理、(7020801)电机及拖动基础、(7099811)现代电 力申子技术 适用专业年级 电气工程及其自动化 开课单位 电气工程系 本课程为电气工程及其自动化专业的专业教有课程必修课，开设于第6学 期。本课程为学生从事电气工程领域的研究奠定基本的理论基础，让本专业的 学生熟悉常用交直流调速系统的工作原理和调试方法，培养学生分析和解决复 课程筒介 杂高性能交直流调谏系统问题的能力，为后续绕合实验课程奠定坚实的基础。 本课程注重平时考核和期末考试相结合，理论知识、仿真模拟和实验验证相 全面考核学生掌握知识、运用知识和实践解决问题的能力。期末考核形 为笔试闭卷。 基础资料： (1)《电力拖动自动控制系统》（第5版），阮毅杨影陈伯时主编，机械 业出版社，2016年，1SBN号：9787-111-54419- (2)《交直流调速系统》，李正熙杨立永主编，电子工业出版社，2013年， ISBN号：978-7-121-19493-1 散材和学习资源参考资料： (1) 《交直流调速系统与MATLAB仿真》，周渊深主编，中国电力出版社 2015年，1SBN号：978-7-5123-7250-4 (2)《现代电机控制技术》（第2版），王成元夏加宽孙宜标编著，机械 业出版社，2014年，1SBN:978-7-111-24901-6 (3)Permanent Magnet Synchronous and Brushless DC Motor Drives,R.Krishnan 大纲版本号 DG7226901-202108 前一版本号 DG7226901-201912 大纲修订人 张虎 修订时间 2021.08 课程团队负责) 张虎 实验教学审核人 胡长斌
3 1 课程基本信息 课程名称（中文） 交直流调速系统 课程名称（英文） AC and DC Speed Control System 课程计划学时 64 课外学时建议 9064 计划学时构成 理论学时 52 实验学时 12 上机学时 0 课外学时要求 线上学习要求：12 自主学习建议学时：52 先修课名称 （7120401）自动控制原理、（7020801）电机及拖动基础、（7099811）现代电 力电子技术 适用专业年级 电气工程及其自动化 开课单位 电气工程系 课 程 简 介 本课程为电气工程及其自动化专业的专业教育课程必修课，开设于第 6 学 期。本课程为学生从事电气工程领域的研究奠定基本的理论基础，让本专业的 学生熟悉常用交直流调速系统的工作原理和调试方法，培养学生分析和解决复 杂高性能交直流调速系统问题的能力，为后续综合实验课程奠定坚实的基础。 本课程注重平时考核和期末考试相结合，理论知识、仿真模拟和实验验证相结 合，全面考核学生掌握知识、运用知识和实践解决问题的能力。期末考核形式 为笔试闭卷。 教材和学习资源 基础资料： （1）《电力拖动自动控制系统》（第 5 版），阮毅 杨影 陈伯时主编，机械工 业出版社， 2016 年，ISBN 号：978-7-111-54419-7 （2）《交直流调速系统》，李正熙 杨立永主编，电子工业出版社，2013 年， ISBN 号：978-7-121-19493-1 参考资料： （1）《交直流调速系统与 MATLAB 仿真》，周渊深主编，中国电力出版社， 2015 年，ISBN 号：978-7-5123-7250-4 （2）《现代电机控制技术》（第 2 版），王成元 夏加宽 孙宜标编著，机械工 业出版社，2014 年，ISBN：978-7-111-24901-6 （3）Permanent Magnet Synchronous and Brushless DC Motor Drives，R.Krishnan， 2010，ISBN：978-0-8247-5384-9 大纲版本号 DG7226901-202108 前一版本号 DG7226901-201912 大纲修订人 张虎 修订时间 2021.08 课程团队负责人 张虎 实验教学审核人 胡长斌
专业负责人 周京华 审核时间 2021.08 学院批准人 徐继宁 批准时间 2021.09 2毕业要求与课程目标 2.1本课程支撑的毕业要求观测点 电气工程及其自动化专业2019版培养方案为本课程设置了6个观测点，具 体如下： (1)毕业要求观测点1-5：面向电力电子与电力传动和电力系统及其自动化 专业方向，掌握专业基础理论知识，具备将电气工程、控制工程、计算机科学与 技术等多学科基础知识应用于分析和解决复杂电气工程问题的能力。 (2)毕业要求观测点2-1：能利用数学、自然科学和工程科学的基本原理， 分析复杂电气工程问题的工作机理，针对复杂工程问题建立数学和物理模型并得 出恰当结论。 (3)毕业要求观测点3-1：能综合专业基础课程与专业方向的课程的学习知 识，针对复杂电气工程问题，制定具体的解决方案，设计系统参数。 (4)毕业要求观测点4-2：能根据实验步骤操作实验装置，正确采集和整理 实验数据，对实验数据和结果进行分析和解释，并与理论分析进行比较，通过信 息综合得出合理有效的结论。 (5)毕业要求观测点5-1：能开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工 程工具和信息技术工具。 (6)毕业要求观测点12-1：具有自主学习与终身学习并适应发展的能力。 2.2课程目标 根据电气专业毕业要求观测点，本课程设置了5个知识目标，5个能力目标 (简称：JZLTS-X),另根据教育部和学校要求，课程设置了1个思政目标，不 做输出目标考核。 知识目标： JZLTS-1:PWM变换器电动机系统的工作原理及调速特性 掌握并能解释、描述可逆PWM变换器输出电压、控制电压与占空比之间的 4
4 专业负责人 周京华 审核时间 2021.08 学院批准人 徐继宁 批准时间 2021.09 2 毕业要求与课程目标 2.1 本课程支撑的毕业要求观测点 电气工程及其自动化专业 2019 版培养方案为本课程设置了 6 个观测点，具 体如下： （1）毕业要求观测点 1-5：面向电力电子与电力传动和电力系统及其自动化 专业方向，掌握专业基础理论知识，具备将电气工程、控制工程、计算机科学与 技术等多学科基础知识应用于分析和解决复杂电气工程问题的能力。 （2）毕业要求观测点 2-1：能利用数学、自然科学和工程科学的基本原理， 分析复杂电气工程问题的工作机理，针对复杂工程问题建立数学和物理模型并得 出恰当结论。 （3）毕业要求观测点 3-1：能综合专业基础课程与专业方向的课程的学习知 识，针对复杂电气工程问题，制定具体的解决方案，设计系统参数。 （4）毕业要求观测点 4-2：能根据实验步骤操作实验装置，正确采集和整理 实验数据，对实验数据和结果进行分析和解释，并与理论分析进行比较，通过信 息综合得出合理有效的结论。 （5）毕业要求观测点 5-1：能开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工 程工具和信息技术工具。 （6）毕业要求观测点 12-1：具有自主学习与终身学习并适应发展的能力。 2.2 课程目标 根据电气专业毕业要求观测点，本课程设置了 5 个知识目标，5 个能力目标 （简称：JZLTS-X），另根据教育部和学校要求，课程设置了１个思政目标，不 做输出目标考核。 知识目标： JZLTS-1：PWM 变换器-电动机系统的工作原理及调速特性 掌握并能解释、描述可逆 PWM 变换器输出电压、控制电压与占空比之间的
关系：掌握PWM控制器与变换器的动态数学模型：理解掌握四象限运行特性及 电能回馈和泵升电压原理。 JZLTS-2:交直流调速系统双闭环调节器工程设计方法 建立转速、电流双闭环控制调速系统的动态数学模型：理解并掌握转速、电 流双闭环控制调速系统调节器作用及动态过程分析：掌握调节器的工程设计方法 及控制对象的工程近似处理方法。 JZLTS-3:基于稳态模型的异步电动机变压变频调速 理解并掌握变压变频调速的基本原理、电压补偿控制、不同磁通控制下的机 械特性：理解并能解释、描述电压空间矢量PWM控制的基本原理、电压与磁链 空间矢量的关系、期望电压空间矢量的合成及SVPWM的实现方法。 JZLTS-4:基于动态模型的异步电动机矢量控制 理解异步电动机的三相动态数学模型的性质：理解并能解释、描述坐标变换 的基本思路、异步电动机在正交坐标系下的状态方程：理解并掌握按转子磁链定 向矢量控制的基本思想、转子磁链计算的基本方法。 JZLTS5:基于动态模型的永磁同步电动机矢量控制 理解并掌握同步电动机的转矩角特性：永磁同步电动机动态数学模型的建 立：理解并能解释、描述永磁同步电动机在正交坐标系下的状态方程：掌握并能 够解释、描述按转子位置定向矢量控制的基本思想。 能力目标： JZLTS-6:分析、建模能力 能分析交直流调速系统各环节工作机理，建立各环节数学模型，搭建系统仿 真模型：能实现交直流调速系统双闭环调节器工程设计方法的数字控制仿真：能 实现异步电动机变压变频调速的数字控制仿真。 JZLTS-7:系统设计能力 能综合自动控制原理和现代电力电子技术等专业课程的学习知识，针对交直 流调速系统工程问题，进行系统各调节器参数设计：能设计完成异步电动机按转 子磁链定向矢量控制系统的数字控制仿真。 JZLTS-8:实验能力 能根据实验步骤操作实验装置，安全有效地开展交直流调速系统各项实验， 5
5 关系；掌握 PWM 控制器与变换器的动态数学模型；理解掌握四象限运行特性及 电能回馈和泵升电压原理。 JZLTS-2：交直流调速系统双闭环调节器工程设计方法 建立转速、电流双闭环控制调速系统的动态数学模型；理解并掌握转速、电 流双闭环控制调速系统调节器作用及动态过程分析；掌握调节器的工程设计方法 及控制对象的工程近似处理方法。 JZLTS-3：基于稳态模型的异步电动机变压变频调速 理解并掌握变压变频调速的基本原理、电压补偿控制、不同磁通控制下的机 械特性；理解并能解释、描述电压空间矢量 PWM 控制的基本原理、电压与磁链 空间矢量的关系、期望电压空间矢量的合成及 SVPWM 的实现方法。 JZLTS-4：基于动态模型的异步电动机矢量控制 理解异步电动机的三相动态数学模型的性质；理解并能解释、描述坐标变换 的基本思路、异步电动机在正交坐标系下的状态方程；理解并掌握按转子磁链定 向矢量控制的基本思想、转子磁链计算的基本方法。 JZLTS-5：基于动态模型的永磁同步电动机矢量控制 理解并掌握同步电动机的转矩角特性；永磁同步电动机动态数学模型的建 立；理解并能解释、描述永磁同步电动机在正交坐标系下的状态方程；掌握并能 够解释、描述按转子位置定向矢量控制的基本思想。 能力目标： JZLTS-6：分析、建模能力 能分析交直流调速系统各环节工作机理，建立各环节数学模型，搭建系统仿 真模型；能实现交直流调速系统双闭环调节器工程设计方法的数字控制仿真；能 实现异步电动机变压变频调速的数字控制仿真。 JZLTS-7：系统设计能力 能综合自动控制原理和现代电力电子技术等专业课程的学习知识，针对交直 流调速系统工程问题，进行系统各调节器参数设计；能设计完成异步电动机按转 子磁链定向矢量控制系统的数字控制仿真。 JZLTS-8：实验能力 能根据实验步骤操作实验装置，安全有效地开展交直流调速系统各项实验
正确采集和整理实验数据，对实验数据和结果进行分析和解释，并与理论分析进 行比较，得出合理有效的结论。 JZLTS-9:现代工具使用能力 能使用全数字仿真工具实现交直流调速系统仿真。 JZLTS-10:自学与自律能力 能保证出勤，按时完成作业，按时线上学习任务和课程自学内容，善于时间 管理。 思政目标： JZLTS-11:课程思政与课程教学高质量融合 结合“交直流调速系统”课程的特点，从理论与实践相结合、能力培养和服 务社会三个方面全面推进课程思政建设，深入挖掘思政元素，实现课程思政与课 程教学的高质量融合。从理论与实践结合角度，提出“四维一体”的创新教学模 式，设计全数字仿真、半实物仿真以及全实物代码生成实验，其最终的目的都是 实现对理论的实验验证。课程环节始终坚持理论与实践的辩证统一思想，充分体 现了马克思主义哲学中的实践核心观点。从能力培养角度，课程教学全面培养学 生解决复杂电气工程问题的能力，提升创新和创造能力。结合当前国际形势和行 业发展现状，学生要肩负起实现中华民族伟大复兴的历史使命，努力提高综合素 养，专注专业领域，以扎实的文化知识为日后担起建设祖国重任筑牢基础。树立 科学的理想信念，成为有责任、有担当的工程技术人员，为国家攻坚克难。 2.3毕业要求与课程目标的关系 毕业要求 观测点 支撑 课程目标 贡献 权重 度 JZLTS-1:PWM变换器.电动机系统的工作原理及调速特性 10% JZLTS-2:交直流调速系统双闭环调节器工程设计方法 25% 工程知识 5 0.15ZLTS-3:基于稳态模型的异步电动机变压变频调速 25% ZLTS4:基于动态模型的异步电动机矢量控制 30% ZLTS5:基于动态模型的水磁同步电动机矢量控制 10% 2问题分析 21 0.1zLTS-6:分析、建模能力 100% 3设计开发 3 0.2ZLTS-7:系统设计能力 100% 研究 4-2 0.1 ZLTS-8:实验能力 100%
6 正确采集和整理实验数据，对实验数据和结果进行分析和解释，并与理论分析进 行比较，得出合理有效的结论。 JZLTS-9：现代工具使用能力 能使用全数字仿真工具实现交直流调速系统仿真。 JZLTS-10：自学与自律能力 能保证出勤，按时完成作业，按时线上学习任务和课程自学内容，善于时间 管理。 思政目标： JZLTS-11： 课程思政与课程教学高质量融合 结合“交直流调速系统”课程的特点，从理论与实践相结合、能力培养和服 务社会三个方面全面推进课程思政建设，深入挖掘思政元素，实现课程思政与课 程教学的高质量融合。从理论与实践结合角度，提出“四维一体”的创新教学模 式，设计全数字仿真、半实物仿真以及全实物代码生成实验，其最终的目的都是 实现对理论的实验验证。课程环节始终坚持理论与实践的辩证统一思想，充分体 现了马克思主义哲学中的实践核心观点。从能力培养角度，课程教学全面培养学 生解决复杂电气工程问题的能力，提升创新和创造能力。结合当前国际形势和行 业发展现状，学生要肩负起实现中华民族伟大复兴的历史使命，努力提高综合素 养，专注专业领域，以扎实的文化知识为日后担起建设祖国重任筑牢基础。树立 科学的理想信念，成为有责任、有担当的工程技术人员，为国家攻坚克难。 2.3 毕业要求与课程目标的关系 毕业要求 观测点 支撑 权重 课程目标 贡献 度 1 工程知识 1-5 0.15 JZLTS-1：PWM 变换器-电动机系统的工作原理及调速特性 10% JZLTS-2：交直流调速系统双闭环调节器工程设计方法 25% JZLTS-3：基于稳态模型的异步电动机变压变频调速 25% JZLTS-4：基于动态模型的异步电动机矢量控制 30% JZLTS-5：基于动态模型的永磁同步电动机矢量控制 10% 2 问题分析 2-1 0.1 JZLTS-6：分析、建模能力 100% 3 设计开发 3-1 0.2 JZLTS-7：系统设计能力 100% 4 研究 4-2 0.1 JZLTS-8：实验能力 100%
5使用现代工具5-10.1ZLTS-9:现代工具使用能力 100% 12终身学习12-10.1ZTS-10:自学与自律能力 100% 3课程内容及安排 3.1课程学时总体安排 课程性质：专业教育课程必修课 课内/实验/上机V课外学时：52/12/064 理论课 习题课 实验 研讨 社会实践项目任务在线学习 其他 (学时) (学时)（学时） (学时) (学时) (学时)（学时）（学时） 课课课课课课课课课误课误课课课课外 内外 内外内外内外 内外内外内外内 52520012000000001200 3.2各知识单元内容和预期学习目标 本课程内容分为8章，配有4个课内实验。下表介绍课程的章节划分，学时 安排，以及学习完成后的预期目标结果 知识单元 学习内容和预期结果 课程目标 学时 章、节、点 课内课外 筑1音 学习内容：运动控制系统组成，转矩控制规律 绪论 负载机械特性，转速转矩四象限运行。 11运动控制系统及其预期结果： 组成 1,2运动控制系统的历 D能识记和复述：三种典型的生产机械负载转ZLTS-1 2 2 史与发展 矩特性，转速转矩正方向定义。 JZLTS-10 1.3运动控制系统的转 矩控制规律 (2)能解释和举例：转速转矩四象限运行的电 14生产机械的负载转 机运行状态、电磁转矩和负载转矩在不同象限的 矩特性 驱、制动状态。 第2章 学习内容：不可逆PWM变换器电动及系统，可 转速开环控制的直流 调速系统 逆PWM变换器-电动机系统，直流PWM调速系 统的机械特性，PWM控制器与变换器的动态数 2.1PWM变换器.电动 JZLTS-1 学模型，直流PWM调速系统的电能回馈与泵升JZLTS-9 4 机系统的工作原理及 JZLTS-10 调速特性 电压：调速系统的稳态性能指标，PWMM系统 22稳态调速性能指 和开环系统存在的问 转速开环直流调速MATLAB仿真。 预期结果： >
7 5 使用现代工具 5-1 0.1 JZLTS-9：现代工具使用能力 100% 12 终身学习 12-1 0.1 JZLTS-10：自学与自律能力 100% 3 课程内容及安排 3.1 课程学时总体安排 课程性质：专业教育课程必修课 课内/实验/上机/课外学时:52/12/0/64 理论课 （学时） 习题课 （学时） 实验 （学时） 研讨 （学时） 社会实践 （学时） 项目任务 （学时） 在线学习 （学时） 其他 （学时） 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课外 52 52 0 0 12 0 0 0 0 0 0 0 0 12 0 0 3.2 各知识单元内容和预期学习目标 本课程内容分为 8 章，配有 4 个课内实验。下表介绍课程的章节划分，学时 安排，以及学习完成后的预期目标结果。 知识单元 学习内容和预期结果 课程目标 学时 章、节、点 课内 课外 第 1 章 绪论 1.1 运动控制系统及其 组成 1.2 运动控制系统的历 史与发展 1.3 运动控制系统的转 矩控制规律 1.4 生产机械的负载转 矩特性 学习内容：运动控制系统组成，转矩控制规律， 负载机械特性，转速-转矩四象限运行。 预期结果： （1）能识记和复述：三种典型的生产机械负载转 矩特性，转速转矩正方向定义。 （2）能解释和举例：转速-转矩四象限运行的电 机运行状态、电磁转矩和负载转矩在不同象限的 驱、制动状态。 JZLTS -1 JZLTS-10 2 2 第 2 章 转速开环控制的直流 调速系统 2.1 PWM 变换器-电动 机系统的工作原理及 调速特性 2.2 稳态调速性能指标 和开环系统存在的问 题 学习内容：不可逆 PWM 变换器-电动及系统，可 逆 PWM 变换器-电动机系统，直流 PWM 调速系 统的机械特性，PWM 控制器与变换器的动态数 学模型，直流 PWM 调速系统的电能回馈与泵升 电压；调速系统的稳态性能指标，PWM-M 系统 转速开环直流调速 MATLAB 仿真。 预期结果： JZLTS -1 JZLTS -9 JZLTS-10 4 4
2.3PWM-M系统转速 (1)能识记和复述：可逆PwM变换器输出电压 开环直流调速 MATLAB仿真 控制电压与占空比之间的关系。 (2)数学模型建立：能运用机理建模方法， 对PWM控制器与变换器作为调速系统一个环 节，建立其传递函数动态数学模型。 (3)能识记和复述：调速范围和静差率两个稳态 性能指标的基本概念和公式表达，能识记和解释 调速范围、静差率和额定速降之间的关系。 (4)MATLAB系统仿真实现：能运用MATLAE 仿真工具完成PWMM系统转速开环直流调速仿 真。 学习内容：比例控制转速闭环直流调速系统的结 构与静特性，开环系统与比例控制闭环系统静特 性对比分析，比例控制转速闭环系统的稳定性 PWM-M系统转速闭环控制直流调速系统 MATLAB仿真。 预期结果： 第3意 转速闭环控制的直流 (1)能根据比例控制转速闭环直流调速系统稳态 调速系统 模型，进行闭环系统静特性与开环系统机械特性 B1有静差的转速闭环对比分析，进行闭环系统和开环系统静差率和调2LTS2 直流调速系统 IZITS-9 4 速范围的对比分析。 32转速闭环控制直流 JZLTS-10 调速系统MATLAB仿 (2)动态数学模型建立：能根据系统各环节的 物理规律，列出描述该环节动态过程的微分方程 求出各环节的传递函数，组成系统的动态结构图， 求出系统的传递函数。针对PWM控制器与变换 器作为调速系统一个环节，建立其传递函数动态 数学模型。 (3)能根据系统动态数学模型分析比例控制速度 闭环直流调速系统的动态稳定性条件
8 2.3 PWM-M 系统转速 开环直流调速 MATLAB 仿真 （1）能识记和复述：可逆 PWM 变换器输出电压、 控制电压与占空比之间的关系。 （2）数学模型建立：能运用机理建模方法，针 对 PWM 控制器与变换器作为调速系统一个环 节，建立其传递函数动态数学模型。 （3）能识记和复述：调速范围和静差率两个稳态 性能指标的基本概念和公式表达，能识记和解释 调速范围、静差率和额定速降之间的关系。 （4）MATLAB 系统仿真实现：能运用 MATLAB 仿真工具完成 PWM-M 系统转速开环直流调速仿 真。 第 3 章 转速闭环控制的直流 调速系统 3.1 有静差的转速闭环 直流调速系统 3.2 转速闭环控制直流 调速系统 MATLAB 仿 真 学习内容：比例控制转速闭环直流调速系统的结 构与静特性，开环系统与比例控制闭环系统静特 性对比分析，比例控制转速闭环系统的稳定性， PWM-M 系 统 转 速 闭 环 控 制 直 流 调 速 系 统 MATLAB 仿真。 预期结果： （1）能根据比例控制转速闭环直流调速系统稳态 模型，进行闭环系统静特性与开环系统机械特性 对比分析，进行闭环系统和开环系统静差率和调 速范围的对比分析。 （2）动态数学模型建立：能根据系统各环节的 物理规律，列出描述该环节动态过程的微分方程， 求出各环节的传递函数，组成系统的动态结构图， 求出系统的传递函数。针对 PWM 控制器与变换 器作为调速系统一个环节，建立其传递函数动态 数学模型。 （3）能根据系统动态数学模型分析比例控制速度 闭环直流调速系统的动态稳定性条件。 JZLTS -2 JZLTS -9 JZLTS-10 ４ ４
(4)MATLAB系统仿真实现：能运用MATLAB 伤直工且完成pWMM系统转谏闭环直流调速作 真。 学习内容：转速、电流双闭环控制直流调速系统 的组成及其静特性：转速、电流双闭环控制直流 调速系统的动态数学模型，起、制动动态过程分 析：转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态 性能指标：调节器的工程设计方法：控制对象的 工程近似处理方法：按工程设计方法设计转速、 电流双闭环控制直流调速系统的调节器：转速 第4音 电流双闭环控制直流调速系统MATLAB仿真 转速、电流双闭环控制 的直流调速系统 预期结果： (1)图表绘制：能绘制双闭环直流调速系统的静 1转速、电流双闭环 控制直流调速系统的特性曲线清楚双闭环调速系统各环节及其传 组成及其静特性 函数，并能够根据各环节传递函数绘制双闭环直 4,2转速、电流双闭环 ZLTS-2 控制直流调速系统的 流调速系统动态结构图】 JZLTS-6 数学模型与动态过程 14 14 (2)能识记和复述：起动过程三阶段分析，制动ZLTS-8 分析 17T.10 转遮、电流双闭环过程四阶段分析，转速调节器和电流调节器的作 控制直流调速系统的用。 设计 44转速、电流双闭环(3)熟练掌握：典型1型系统的工程设计方法 控制直流调速系统 典型Ⅱ型系统的工程设计方法。比例控制转速闭 MATLAB仿真 安排1次课内实验 环直流调速系统稳态模型，进行闭环系统静特性 与开环系统机械特性对比分析，进行闭环系统利 开环系统静差率和调速范围的对比分析。 (4)能理解和解释：校正为典型1型和Ⅱ型系乡 的近似处理原则及工程近似处理方法。 (5)系统设计：能按照工程设计方法设计转速 电流双闭环控制直流调速系统的调节器。 (6)方法应用和数学计算：能根据饱和限幅的
9 （4）MATLAB 系统仿真实现：能运用 MATLAB 仿真工具完成 PWM-M 系统转速闭环直流调速仿 真。 第 4 章 转速、电流双闭环控制 的直流调速系统 4.1 转速、电流双闭环 控制直流调速系统的 组成及其静特性 4.2 转速、电流双闭环 控制直流调速系统的 数学模型与动态过程 分析 4.3 转速、电流双闭环 控制直流调速系统的 设计 4.4 转速、电流双闭环 控制直流调速系统 MATLAB 仿真 安排 1 次课内实验 学习内容：转速、电流双闭环控制直流调速系统 的组成及其静特性；转速、电流双闭环控制直流 调速系统的动态数学模型，起、制动动态过程分 析；转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态 性能指标；调节器的工程设计方法；控制对象的 工程近似处理方法；按工程设计方法设计转速、 电流双闭环控制直流调速系统的调节器；转速、 电流双闭环控制直流调速系统 MATLAB 仿真。 预期结果： （1）图表绘制：能绘制双闭环直流调速系统的静 特性曲线；清楚双闭环调速系统各环节及其传递 函数，并能够根据各环节传递函数绘制双闭环直 流调速系统动态结构图。 （2）能识记和复述：起动过程三阶段分析，制动 过程四阶段分析，转速调节器和电流调节器的作 用。 （3）熟练掌握：典型Ⅰ型系统的工程设计方法， 典型Ⅱ型系统的工程设计方法。比例控制转速闭 环直流调速系统稳态模型，进行闭环系统静特性 与开环系统机械特性对比分析，进行闭环系统和 开环系统静差率和调速范围的对比分析。 （4）能理解和解释：校正为典型 I 型和Ⅱ型系统 的近似处理原则及工程近似处理方法。 （5）系统设计：能按照工程设计方法设计转速、 电流双闭环控制直流调速系统的调节器。 （6）方法应用和数学计算：能根据饱和限幅的 JZLTS -2 JZLTS -6 JZLTS -8 JZLTS-10 14 14
非线性控制作用，进行转速调节器的退饱和超调 量计算。 (7)MATLAB系统仿真实现：能运用MATLAB 仿真工具完成转速、电流双闭环控制直流调速系 统MATLAB仿真 学习内容：采样频率的选择，数字调节器，数 第5章 字控制器的设计，数字控制的PWM电机调速系 直流调速系统的数字 控制 统。 预期结果： 7LT9.2 5.1数字系统介绍 (1)熟练掌握：模拟调节器的数字化，能对模拟ZLTS-10 2 2 5.2采样频率的选择 5.3数字PI调节器及数p1调节器离散化，得到数字控制器的算法。 字控制器的设计 (2)方法应用和算法编写：能编写位置式和增 量式数字PI调节器算法，实现仿真与实验应用 第6章 学习内容：异步电动机的稳态数学模型，机械特 基于稳态模型的异步 性：异步电动机变压变频调速，不同磁通控制下 电动机调速系统 的变压变频调速机械特性：电压空间矢量PW 6.1异步电动机的稳态控制技术：转速开环变压变频调速系统：转速闭 数学模型和调速方法 环转差频幸控制的变压变频调速系统。 52异步电动机的调月 调速 预期结果： 6.3异步电动机的变压 变频调速 (1)能够理解和解释：不同磁通恒定控制下的ZLTS3 IZLTS-6 6.4电力电子变压变频变压变频调速机械特性 16 16 IZITS-8 6.5转速开环变压变频 (2)熟练掌握：电压空间矢量PWM控制技术 JZLTS-10 调速系统 空间矢量定义、电压与磁链空间矢量的关系、期 .6转速闭环转差频率 控制的变压变缅调辣 望电压空间矢量的合成及实现方法。 系统 (3)方法应用和数学计算：应用转速闭环转 6.7转速闭环转差频率 控制变压变频交流调 顿率控制技术，在保持气隙磁通不变的前提下， 速系统MATLAB仿真通过控制转差角频率来控制转矩，实现变压变频 安排1次课内实验 调速。 10
10 非线性控制作用，进行转速调节器的退饱和超调 量计算。 （7）MATLAB 系统仿真实现：能运用 MATLAB 仿真工具完成转速、电流双闭环控制直流调速系 统 MATLAB 仿真。 第 5 章 直流调速系统的数字 控制 5.1 数字系统介绍 5.2 采样频率的选择 5.3 数字 PI 调节器及数 字控制器的设计 学习内容：采样频率的选择，数字 PI 调节器，数 字控制器的设计，数字控制的 PWM 电机调速系 统。 预期结果： （1）熟练掌握：模拟调节器的数字化，能对模拟 PI 调节器离散化，得到数字控制器的算法。 （2）方法应用和算法编写：能编写位置式和增 量式数字 PI 调节器算法，实现仿真与实验应用。 JZLTS -2 JZLTS-10 2 2 第 6 章 基于稳态模型的异步 电动机调速系统 6.1 异步电动机的稳态 数学模型和调速方法 6.2 异步电动机的调压 调速 6.3 异步电动机的变压 变频调速 6.4 电力电子变压变频 器 6.5 转速开环变压变频 调速系统 6.6 转速闭环转差频率 控制的变压变频调速 系统 6.7 转速闭环转差频率 控制变压变频交流调 速系统 MATLAB 仿真 安排 1 次课内实验 学习内容： 异步电动机的稳态数学模型，机械特 性；异步电动机变压变频调速，不同磁通控制下 的变压变频调速机械特性；电压空间矢量 PWM 控制技术；转速开环变压变频调速系统；转速闭 环转差频率控制的变压变频调速系统。 预期结果： （1）能够理解和解释：不同磁通恒定控制下的 变压变频调速机械特性。 （2）熟练掌握：电压空间矢量 PWM 控制技术， 空间矢量定义、电压与磁链空间矢量的关系、期 望电压空间矢量的合成及实现方法。 （3）方法应用和数学计算：应用转速闭环转差 频率控制技术，在保持气隙磁通不变的前提下， 通过控制转差角频率来控制转矩，实现变压变频 调速。 JZLTS -3 JZLTS -6 JZLTS -8 JZLTS-10 16 16
