電力傳動(dòng)與控制 教案 第1、2章 緒論、直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)

電力傳動(dòng)與控制課程教案課程名稱：電力傳動(dòng)與控制課程編號：學(xué)分學(xué)時(shí)：學(xué)分；學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)分配:理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)授課時(shí)間:學(xué)年第學(xué)期授課班級：學(xué)生人數(shù):開課學(xué)院：任課教師：選用教材：《電力傳動(dòng)與控制》

第一章緒論主要知識點(diǎn)、思政內(nèi)容及教學(xué)用時(shí)安排主要知識點(diǎn)：本章主要介紹了電力傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域、控制系統(tǒng)的構(gòu)成、控制系統(tǒng)從直流到交流的發(fā)展歷程和存在的困難、電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律及特點(diǎn)。主要思政點(diǎn)：圍繞電機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域提出我國制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)電力傳動(dòng)與控制在現(xiàn)代工業(yè)、能源、交通、軍事等領(lǐng)域的重要性，講解本學(xué)科目前的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及差異、所涉及的關(guān)鍵核心技術(shù)、所遇到的研究瓶頸，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)關(guān)注與課程有關(guān)的國際形勢、國家政策和發(fā)展方向，激發(fā)學(xué)生對本課程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感、愛國情懷及創(chuàng)新精神。——2學(xué)時(shí)備注（實(shí)驗(yàn)、上機(jī)、課外學(xué)習(xí)等安排）無實(shí)驗(yàn)和上機(jī)。課后復(fù)習(xí)先修課程——直流電機(jī)及其拖動(dòng)的相關(guān)知識點(diǎn)。圍繞電機(jī)控制的技術(shù)，結(jié)合國家發(fā)展戰(zhàn)略和環(huán)境保護(hù)，提交一份電機(jī)傳動(dòng)控制的未來發(fā)展規(guī)劃書。本章教學(xué)目標(biāo)：知識目標(biāo)：了解運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成；掌握運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律和生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性。能力目標(biāo)：能夠分析任意一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成部分、工作狀態(tài)。學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀（情感）目標(biāo)：督促學(xué)生關(guān)心行業(yè)動(dòng)態(tài)和國家發(fā)展方向；激發(fā)學(xué)生電機(jī)強(qiáng)國的信念和使命擔(dān)當(dāng)。本章教學(xué)內(nèi)容摘要：（1）電力傳動(dòng)與控制系統(tǒng)及其組成；（2）介紹電力傳動(dòng)與控制的應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及制造強(qiáng)國戰(zhàn)略目標(biāo)中與電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制有關(guān)的內(nèi)容；（3）電力傳動(dòng)與控制的歷史與發(fā)展；（4）電力傳動(dòng)與控制的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律；（5）生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性。本章教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及相應(yīng)的教學(xué)方法、手段：重難點(diǎn)：（1）先修課程的掌握情況；（2）電力傳動(dòng)與控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律。教學(xué)方法、手段：課堂采用課堂講授法，將多媒體教學(xué)、板書與學(xué)生課后自學(xué)相結(jié)合，利用知識點(diǎn)直接導(dǎo)入法介紹與電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制相關(guān)的思政內(nèi)容，并配合一定課后思考。教學(xué)反饋（作業(yè)、測試、答疑、交流等情況）：第二章直流電機(jī)控制系統(tǒng)主要知識點(diǎn)、思政內(nèi)容及教學(xué)用時(shí)安排主要知識點(diǎn)：本章主要學(xué)習(xí)了直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源；穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)和直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性；開環(huán)直流電機(jī)控制系統(tǒng)的局限性；轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)建；轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)建；單閉環(huán)和雙閉環(huán)控制時(shí)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性分析；基于工程設(shè)計(jì)法對雙閉環(huán)控制進(jìn)行設(shè)計(jì)；直流PWM-電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真分析。主要思政點(diǎn)：中國半導(dǎo)體科技的過去、現(xiàn)在及將來；誠實(shí)守信、嚴(yán)守初心的電氣精神；中國高鐵中的牽引電機(jī)；我國直流電機(jī)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新成果和國產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展情況；電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的非技術(shù)因素指標(biāo)；能源利用效率、節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展?！?學(xué)時(shí)備注（實(shí)驗(yàn)、上機(jī)、課外學(xué)習(xí)等安排）實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)：雙閉環(huán)可逆直流PWM（H）橋調(diào)速系統(tǒng)；課后作業(yè)：第二章思考題與習(xí)題；課后以小組為單位，設(shè)計(jì)第二章課后習(xí)題第2-19中的兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器，參考第2-7節(jié)的內(nèi)容，利用Matlab軟件嘗試搭建雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的模型。本章教學(xué)目標(biāo)：知識目標(biāo)：（1）了解直流電動(dòng)機(jī)的三種調(diào)速方法，引出可控直流電源，重點(diǎn)介紹常見的幾種直流PWM變換器的結(jié)構(gòu)和工作原理；（2）掌握開環(huán)不可逆和可逆兩種PWM-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性和數(shù)學(xué)模型；（3）掌握穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)的定義及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系；（4）掌握閉環(huán)系統(tǒng)靜特性與開關(guān)機(jī)械特性的比較；（5）掌握轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算方法；（6）掌握反饋控制的三個(gè)基本規(guī)律；（7）了解反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型；（8）掌握比例積分控制規(guī)律和實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)節(jié)的原理；（9）了解直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)的測定方法；（10）了解單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)的局限性；（11）掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性；（12）掌握雙環(huán)系統(tǒng)起動(dòng)和和制動(dòng)過程及其分析方法，雙環(huán)系統(tǒng)抗擾性能及兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用；（13）掌握工程設(shè)計(jì)方法的思路、典型系統(tǒng)的性能指標(biāo)及非典型系統(tǒng)的典型化；（14）掌握利用工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。能力目標(biāo)：能夠掌握直流PWM控制器-可控的直流電源的結(jié)構(gòu)原理；能夠掌握比例積分控制規(guī)律和實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)節(jié)的原理；掌握幾種數(shù)字化的測速方法，并根據(jù)具體的應(yīng)用場合選擇合適的測速裝置；能夠?qū)⒉煌a(chǎn)工藝的要求，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)，并能夠利用反饋控制規(guī)律來分析其系統(tǒng)；掌握閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成、靜特性和穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算方法；會(huì)用工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器；能夠利用Matlab仿真軟件搭建直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)模型，并會(huì)根據(jù)要求進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)；能夠按要求進(jìn)行正確規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，得出正確結(jié)論。學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀（情感）目標(biāo)：讓學(xué)生意識到本領(lǐng)域中的不足之處，激發(fā)其科技報(bào)國的使命感；給學(xué)生注入電氣工程師應(yīng)該具備的基本素質(zhì)和要求；了解電機(jī)先輩們創(chuàng)業(yè)的艱辛，學(xué)習(xí)其艱苦奮斗、勇于奉獻(xiàn)的電氣精神。從電機(jī)傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。本章教學(xué)內(nèi)容摘要：（1）直流PWM變換器及其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型；（2）開環(huán)直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性（3）中國半導(dǎo)體科技的過去、現(xiàn)在及將來；（4）調(diào)速范圍和靜差率，開環(huán)控制的局限性；（5）討論誠實(shí)守信、嚴(yán)守初心的電氣精神；（6）轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)、比例積分控制的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)；（7）反饋控制規(guī)律；（8）電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的非技術(shù)因素指標(biāo)；（9）轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其靜特性；（10）轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)和制動(dòng)過程分析；（11）典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（12）按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器。本章教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及相應(yīng)的教學(xué)方法、手段：重點(diǎn)：（1）穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)以及之間的關(guān)系及反饋控制的三個(gè)基本規(guī)律；（2）比例積分控制規(guī)律；無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)；（3）雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性；（4）雙閉環(huán)系統(tǒng)起動(dòng)和制動(dòng)過程及其波形，波形的各關(guān)鍵點(diǎn)，雙閉環(huán)系統(tǒng)抗擾性能分析；（5）工程設(shè)計(jì)方法的基本思路，典型系統(tǒng)的性能指標(biāo)及參數(shù)變化對系統(tǒng)性能影響的趨勢。難點(diǎn)：（1）反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的建立；（2）非典型系統(tǒng)典型化；（3）電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)；（4）轉(zhuǎn)速、電流負(fù)反饋雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的Matlab模型的建立和調(diào)試。教