spContent=“电力拖动自动控制系统”课程为自动化、电气等专业重要专业基础课程，是电气本科毕设、就业，就读控制、电气研究生必备的基础。教学内容循序渐进，从直流到交流、静态到动态、开环到闭环、单环到多环、不可逆到可逆、原理设计到工程设计、模拟到数字的教学过程，便于学习者掌握与实际应用。课程既注重基础理论的阐述，又注重工程实践的介绍，通过设计实例、仿真检验和实验实现了理论与实践的有效融合，使学习者能够学以致用。
“电力拖动自动控制系统”课程为自动化、电气等专业重要专业基础课程，是电气本科毕设、就业，就读控制、电气研究生必备的基础。教学内容循序渐进，从直流到交流、静态到动态、开环到闭环、单环到多环、不可逆到可逆、原理设计到工程设计、模拟到数字的教学过程，便于学习者掌握与实际应用。课程既注重基础理论的阐述，又注重工程实践的介绍，通过设计实例、仿真检验和实验实现了理论与实践的有效融合，使学习者能够学以致用。
—— 课程团队
课程概述
“电力拖动自动控制系统”课程旨在介绍电力拖动控制系统的原理、分析方法和设计方法等内容，是一门帮助学习者掌握电力拖动控制系统基本理论、实现设计与实践的课程。
课程内容主要涵盖：电力电子技术的可控电源和可控电源-电动机系统的特殊问题及机械特性；电力拖动自动控制系统的调速性能指标和设计过程中存在的各种问题；典型交、直流电力拖动自动系统的工作原理、结构和数学模型；结合电力拖动自动控制系统的分析给出反馈控制的基本特点；介绍了反馈控制系统的静态和动态性能指标及分析方法；重点讲解了调节器参数的工程设计方法及在电力拖动自动控制系统中的实现；结合相关理论穿插介绍了计算机仿真验证和实验检验的内容。
课程学习后学习者可以实现案例：应用工程设计法实现调速系统的调节器参数设计；针对调速系统的工况进行物理过程分析；结合现象或数据曲线对调速系统典型故障进行诊断与预判等。
授课目标
生产、生活中有多少装置是电动机拖动的呢？那么又如何才能保证装置的控制效果呢？速度是如何调节和改变呢？这一切将在本课程中加以解释。
让我们通过本门课程的学习，使大家具备综合运用电力拖动基础、电力电子技术和自动控制理论等专业知识进行电力拖动自动控制系统设计与分析的能力；具备应用电力拖动自动控制系统的构成、控制规律和静、动态特性等知识的能力；能够进行电力拖动自动控制系统的工程设计；能够解决电力拖动自动控制系统设计过程中的复杂工程问题。
学习本课程之后，希望大家达成以下目标：
（1）掌握典型电力拖动系统的系统构成、存在问题和解决方法与分析方法，能够通过工程原理、工程方法和文献研究对电力拖动控制系统相关的复杂工程问题进行分析，并获得有效地结论。
（2）掌握典型电力拖动自动控制系统的构成和调试方法，具备设计和实施相关实验的能力，掌握实验方法，并能够获得实验数据。
（3）掌握电力拖动自动控制系统的数学模型和动态结构图，掌握系统控制规律，具备动态工程分析能力，能够使用仿真工具软件对电力拖动自动控制系统进行仿真建模、动态模拟、仿真分析的能力，并在实践过程中理解仿真工具软件的局限性。
课程大纲
绪论
课时目标：让学生了解电力拖动自动控制系统的应用背景，重点研究内容。本期开课将增补部分“电机学”或“电力拖动基础”的相关知识，帮助学习者掌握一些不具备且本课程所需的专业知识。
1.1电力拖动自动控制系统概述
1.2运动方程中的转矩关系
增补内容包括（具备相关基础的学习者无需观看）：
增补1：直流电动机基本结构原理
增补2：直流电动机感应电动势和电磁转矩
增补3：直流电动机的电压方程
增补4：他励直流电动机的机械特性
增补5：三相异步电动机的工作原理
增补6：三相异步电动机的电磁关系
增补7：三相异步电动机的等效电路
增补8：三相异步电动机的机械特性
转速反馈控制的直流调速系统
课时目标：掌握直流电力拖动自动控制系统的可控直流电源。掌握系统各模块的静、动态数学模型，能够结合静态指标要求和动态稳定性要求开展转速负反馈单闭环调速系统的设计。
2.1晶闸管整流器-电动机系统
2.2直流PWM变换器-电动机
2.3稳态调速性能指标和开环直流调速系统
2.4转速反馈双闭环直流调速系统的静特性
2.5比例控制的直流调速系统
2.6反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型
2.7反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件
2.8反馈控制闭环直流调速系统的动态校正
2.9限流保护电流截止负反馈
转速、电流反馈控制的直流调速
课时目标：学生能够根据单闭环调速系统的不足，明确双闭环调速系统在动态性能方面的改进作用。学会利用工程设计方法设计调节器参数。
3.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成及静特性
3.2 转速、电流双闭环直流调速系统的动态过程分析
3.3 调节器的工程设计方法
3.4 转速、电流双闭环调速系统的工程设计
可逆控制的直流调速系统
课时目标：对可逆系统的要求与构成有所认识。针对环流问题能够采用不同设计方案加以改进。
4.1 可逆V-M调速系统的主电路
4.2 可逆V-M调速系统的环流问题
4.3 α-β配合控制的有环流可逆V-M系统
4.4 逻辑控制的无环流可逆V-M调速系统
4.5 直流PWM可逆调速系统
数字控制的电力拖动自动控制系统
课时目标：能够从转速检测和调节器实现等方面实现数字化设计的初步认知。
5.1 数字控制的电力拖动自动控制系统简介
5.2 转速检测的数字化
5.3 数字PI调节器
基于稳态模型的异步电动机调速系统
课时目标：引导学生从基于异步电动机的稳态模型和特性入手，结合电力变换装置进行调速系统的设计与分析。
6.1 异步电动机稳态数学模型和调速方法
6.2 异步电动机调压调速
6.3 异步电动机变压变频调速
6.4 电力电子变压变频器
6.5 工程相关实际问题
6.6 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统
6.7 绕线转子异步电动机双馈调速系统工作原理
6.8 绕线转子异步电动机串级调速系
基于动态模型的异步电动机调速系统
课时目标：使学生对异步电动机的各种动态数学模型有初步的掌握；对具有较高动态性能的矢量控制系统的原理有一定认识。
7.1 异步电动机的动态数学模型
7.2 坐标变换
7.3 异步电动机在正交坐标系上的动态数学模型
7.4 异步电动机在正坐标系上的状态方程与矢量控制的基本思想
7.5 矢量控制系统结构与分析
7.6 磁链估计与磁链开环矢量控制系统
同步电动机调速系统
课时目标：从同步电动机的稳态模型入手，介绍同步电动机的调速方法，重点介绍变压变频调速的相关内容。帮助学习者初步认识同步电动机调速系统。
8.1 同步电动机的稳态模型与调速方法
8.2 同步电动机的变压变频调速系统
课程实训01：DEMO仿真模型解析
课时目标：结合仿真软件提供的DEMO仿真程序开展仿真分析，加强学习者对交流调速系统的认识与应用。重点围绕具有一定难度的三相异步电动机矢量控制系统、三相异步电动机直接转矩控制系统、永磁同步电动机矢量控制系统和永磁同步电动机直接转矩控制系统进行仿真模型介绍与仿真工况分析。
9.1 三相异步电动机调速系统
9.2 永磁同步电动机调速系统
课程实训02：电力拖动自动控制系统实验案例（选学内容）
课时目标：结合实验系统，使学生对交直流调速系统的构成形成感性认识。掌握实验过程、了解系统构成和实验操作对实验效果的影响。
10.1转速、电流双闭环直流电力拖动自动控制系统的实现与调试
10.2交流调压调速自动控制系统的实现与调试
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预备知识
主要预备知识包括：
（1）交、直流电动机的基本原理（来自《电机学 》、《电机拖动基础 》等课程 ）
（2）电力变换装置（整流、逆变、变频）的基本原理（来自《电力电子技术 》课程）
（3）控制理论（来自《自动控制理论 》课程 ）
（4）具备应用仿真工具（比如Matlab/Simulink）开展仿真分析的能力
参考资料
[1] 阮毅，杨影， 陈伯时.电力拖动自动控制系统——运动控制系统（第5版）. 机械工业出版社，2016.
[2] 张敬南， 彭辉. 电力拖动控制系统与实践. 清华大学出版社，2015.
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