第一篇：《驅動電機及控制技術》教學大綱

《驅動電機及控制技術》教學大綱

一、授課對象

本課程適用于 汽車服務系新能源汽車制造與裝配專業（中、高級）班 三年 制 二、課程學時

總學時 108課時，6課時/周，1學期授完。

三、課程的任務和目的

本課程是中等職業學校電子技術應用與維修專業教材，是一門機電類專業課程。其任務是：使學生掌握常用電動機的結構及其控制方法，培養學生對常用電動機的維護、保養與檢修的技能和解決實際問題的能力；對學生進行職業意識培養和職業道德教育，提高學生的綜合素質與職業能力，增強學生適應職業變化的能力，為學生職業生涯的發展奠定基礎。

本課程目的是：使學生能掌握電動類、制冷類日用電器中主要使用的三種電動機——單相異步電動機、直流電動機和單相串勵電動機的結構、原理及應用，以及電動類、制冷空調類電器專用電動機的結構及其控制方法。熟悉對上述電動機進行維護、保養與檢修。結合生產生活實際，培養學生對所學專業知識的興趣和愛好，養成自主學習與探究學習的良好習慣，從而能夠解決專業技術實際問題，養成良好的工作方法、工作作風和職業道德。

四、課程內容和要求

第一章：直流電動機 8課時 1．教學內容：

第一節：直流電動機的結構和分類

第二節：直流電動機的工作原理與運行特性 第三節：直流電動機的起動、反轉和調速。

2．教學要求與建議：了解直流電動機的基本結構和分類，掌握直流電動機的基本工作原理，理解直流電動機的起動、反轉、調速的原理和方法，初步了解直流電動機常見故障的檢修方法。

第二章：單相異步電動機 10課時 1.教學內容：

第一節：異步電動機的結構和工作原理 第二節：單相異步電動機的分類 第三節：單相異步電動機的反轉和調速

2．教學要求與建議：了解單相異步電動機的基本結構，掌握單相異步電動機的基本工作原理，理解異步電動機的分類和起動方式，了解單相異步電動機的反轉、調速的原理和方法，初步了解單相異步電動機常見故障及其檢修方法。第三章：單相串勵電動機 12課時

1、教學內容

第一節：單相串勵電動機的結構和運轉原理 第二節：單相串勵電動機的運行特性 第三節：單相串勵電動機的反轉和調速

2、教學要求與建議：理解單相串勵電動機的基本結構和工作原理，了解單相串勵電動機的主要特點和應用。

第四章：三相異步電動機 16課時 1．教學內容：

第一節：三相異步電動機的結構和工作原理 第二節：三相異步電動機的運行特性

第三節：三相異步電動機的反轉、起動和調速 2．教學要求與建議：

了解三相異步電動機的基本結構，掌握三相異步電動機的基本工作原理和運行特性，理解三相異步電動機起動、反轉與調速的原理和方法。

第五章：其他類型的電動機簡介 10課時

1、教學內容：

第一節：單相同步電動機 第二節：步進電機

2、教學要求與建議：

了解其他類型的電動機（包括單相同步電動機、步進電機和直線電動機）的基本結構、原理和應用。

第六章：電風扇電動機及其控制 16課時

1、教學內容： 第一節：電風扇電動機 第二節：電風扇控制電路

2、教學要求與建議：

掌握電風扇的電控方式，各種常用電控器件的結構、原理和使用方法；能夠閱讀典型的電風扇電控線路圖。

第七章：空調電動機及其控制 16課時

1、教學內容：

第一節：制冷壓縮機電動機的結構與原理 第二節：空調控制電路

2、教學要求與建議 掌握空調的壓縮機電動機的結構、工作原理及應用；掌握空調的基本控制方式，常用電控器件的結構、原理和使用方法，掌握其典型電控線路和讀圖方法。

第八章：各類電動機維修實訓 20課時

1、教學內容：

實訓一：電動機維修基礎實訓 實訓二：直流電動機維修實訓 實訓三：單相異步電動機維修實訓 實訓四：電風扇電動機的檢修

實訓五：制冷壓縮電動機及其控制電路的檢修

2、教學要求與建議

掌握電動機維修常用工具和儀表的使用方法；掌握日用電器直流電動機的拆裝方法和常見的檢修方法；學會測定單相異步電動機的技術參數；掌握洗衣機電動機的拆裝方法及常見故障的檢修方法；掌握臺扇、轉頁扇、吊扇的結構、電動機繞組展開圖、電動機拆裝、繞組重繞的方法及常見故障的檢修方法；掌握電冰箱、空調器中制冷壓縮機電動機的結構和常見故障的檢修方法。

五、考核方式

平時成績（40％）+期末考試成績（60％）= 課程總成績 其中：平時成績包括：作業、筆記、考勤、課堂討論、查找資料

第二篇：《電機控制技術》課程教學大綱概要

《電機控制技術》課程教學大綱

一、課程基本信息

1、課程代碼：EE307

2、課程名稱（中/英文）：電機控制技術Control Technique of Electrical Machines

3、學時/學分：45/2.5

4、先修課程：工程數學、基本電路理論、電機學、自動控制原理

5、面向對象：電氣工程與自動化專業

6、開課院（系）、教研室：電子信息與電氣工程學院電氣工程系

7、教材、教學參考書：

教材名稱、作者、譯者、出版社、出版時間

教材：電機拖動與控制技術

譚弗娃主編 機械工業出版社

二、課程性質和任務

電機控制技術是介紹各類電機的控制技術及相關技術，包括直流電動機的拖動與控制，交流電動機的拖動與控制，現代交流調速系統等。電機控制技術結合了融合了電機，電力電子，微機原理技術，已成為電子及電氣工程技術人員必備的專業知識。本課程的主要任務是通過各個教學環節，運用各種教學手段和方法，使學生熟悉并掌握當前電機控制的主流技術的基本原理。為深入開展相關科研項目研究奠定良好的基礎，也為學生畢業后從事相關技術工作打下必要的基礎。

三、教學內容和基本要求

本課程要求學生在學習電機的控制技術及相關技術原理的基礎上，理論與應用相結合，熟悉直流交流電動機的拖動與控制，并初步掌握電機控制系統的分析方法，為深入研究和學習打下良好基礎。主要內容有：

第一章

電機拖動與控制技術概述 1.電機拖動系統的構成 2.電機控制的基本要求 3.電動機的機械特性 4.生產機械的負載特性

5.電力拖動系統的運動平衡方程式和穩定工作奐概念 6.電動機調速的概念 7.電機調速系統的性能指標

第二章

常用控制電器和電動機的繼電器—接觸器控制系統 1.控制電器的分類 2.常用控制電器及圇形符號 3.電器控制線路的基本環節 4.電動機的幾個基本控制線路

第三章

直流電動機的拖動與控制 1.他勵直流電動機的機械特性 2.他勵直流電動機的起動 3.他勵直流電動機的制動 4.他勵直流電動機的調速 5.直流電動機的開環調速系統 6.帶速度負反饋的直流閉環調速系統 第四章 交流電動機的拖動與控制 1.三相異步電動機的機械特性 三相異步電動機的起動

四、實驗（上機）內容和基本要求

通過實驗使學生學習電機控制技術基本知識和原理。

五、對學生能力培養的要求

1.課堂教學注重啟發式、交互式，教師應講要點、難點和講思路。2.實驗分為三個層次：理論及基本實驗技能培養；動手能力和綜合靈活運用能力的培養；掌握高新技術能力的培養。

六、其它說明

考試安排：筆試（60%）+ 實驗論文（40%）：筆試主要檢測學生掌握基礎理論的程度，實驗檢測學生靈活掌握、靈活運用知識的能力，實驗論文主要檢測學生的實際動手能力。

第三篇：機器人及控制技術教學大綱

機器人及控制技術教學大綱

第一篇 機器人控制的數學基礎

第一章 引言 第二章 拓撲學基礎 第三章近世代數基礎

第二篇 機器人本體控制（自學）第一章 引言 第二章

剛體運動

第三章 機器人運動學

第四章 機器人動力學

第三篇 機器人手指抓取控制

第一章 引言

第二章 微分幾何學基礎 曲線幾何（The Geometry of Curves）2 曲面(Surfaces)3 曲率(Curvatures)4 恒平均曲率曲面(Constant Mean Curvatures Surfaces)5 側地線，度量和等長(Geodesics, Metrics and Isometries)6 完整和Gauss-Bonnet定理(Holonomy and the Gauss-Bonnet theorem)第三章 機器人手指抓取運動學

第四章 機器人手指抓取動力學

第四章 機器人技術最新進展

第四篇：電動客車電力驅動及控制技術

電動客車電力驅動及控制技術

電動機與驅動系統是電動客車的關鍵部件，要使電動汽車有良好的使用性能，驅動電機應具有調速范圍寬、轉速高、啟動轉矩大、體積小、質量小、效率高且有動態制動強和能量回饋等特性。目前，電動汽車用電動機主要有直流電動機(DCM)、感應電動機(IM)、永磁無刷電動機(PMBLM)和開關磁阻電動機(SRM)4類。

近幾年來，由感應電動機驅動的電動汽車幾乎都采用矢量控制和直接轉矩控制。由于直接轉矩的控制手段直接、結構簡單、控制性能優良和動態響應迅速，因此非常適合電動汽車的控制。美國以及歐洲研制的電動汽車多采用這種電動機。永磁無刷電動機可以分為由方波驅動的無刷直流電動機系統(BLDCM)和由正弦波驅動的無刷直流電動機系統(PMSM)，它們都具有較高的功率密度，其控制方式與感應電動機基本相同，因此在電動汽車上得到了廣泛的應用。PMSM類電機具有較高的能量密度和效率，其體積小、慣性低、響應快，非常適應于電動汽車的驅動系統，有極好的應用前景。目前，由日本研制的電動客車主要采用這種電動機。

開關磁阻電動機(SRM)具有簡單可靠、可在較寬轉速和轉矩范圍內高效運行、控制靈活、可四象限運行、響應速度快和成本較低等優點。實際應用發現SRM存在轉矩波動大、噪聲大、需要位置檢測器等缺點，應用受到了限制。

隨著電動機及驅動系統的發展，控制系統趨于智能化和數字化。變結構控制、模糊控制、神經網絡、自適應控制、專家控制、遺傳算法等非線性智能控制技術，都將各自或結合應用于電動客車的電動機控制系統。

第五篇：電機驅動系統效率優化控制技術研究現狀

1.2 電機驅動系統效率優化控制技術研究現狀

電動汽車的動力由電動機提供，電機驅動系統（簡稱驅動系統）的性能直接影響了電動汽車的性能。電動汽車系統需要能夠滿足頻繁停車啟動、加速、大負載爬坡以及緊急制動等要求，也需要考慮到汽車行駛路況復雜多變，存在雨天、酷熱、下雪等惡劣天氣，以及顛簸、泥濘等復雜路況。另外，在滿足行駛條件的情況下還應最大限度地保證駕駛人員和乘坐人員的舒適安全。作為電動汽車的核心部分，驅動系統應滿足寬調速范圍、寬轉矩輸出范圍、良好的加減速（起動、制動）性能、運行效率高（提高續航里程）以及高可靠性等要求。

針對永磁同步電機驅動系統的效率優化，總體來說可分為以下三個方向： 1）從電機本體的電磁設計、制造工藝以及電機的材料著手，開發高效電機。2）改進脈寬調制(Pulse Width Modulation，PWM)技術，降低功率開關器件上的損耗從而提高逆變器的整體效率；降低變頻器輸出電壓的諧波含量，如采取空間矢量脈寬調制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)技術和軟開關技術，減小諧波含量從而提高驅動系統的整體效率。

3）研究合適的控制策略，在保證電機滿足運行條件的情況下減小直流側的功率輸入，提高驅動系統的效率。

目前，針對永磁同步電機驅動系統效率優化所提出的控制策略很多，總體來說可以分為兩大類：第一類是基于損耗模型的效率優化控制(Loss Model Control，LMC)策略；第二類是基于搜索法的效率優化控制(Search Control，SC)策略。下面分別進行概述。

1.2.1 基于損耗模型的效率優化控制策略

該控制策略作為一種基于前饋式的控制方法，基本原理是：在充分考慮電機各部分損耗的基礎上，建立較為精確的損耗模型，根據電機運行狀況（負載轉矩和實際轉速）計算出該運行狀況下最優的控制變量（一般為磁場、電壓或者電流）以減小驅動系統的損耗。若控制變量為電樞電流，對永磁電機驅動系統來講一般選擇最優的直軸電流id和交軸電流iq，對混合勵磁電機驅動系統來講包括id、iq以及勵磁電流If。這種控制策略目前已被廣泛應用到了閉環傳動系統中，可以保障電機驅動系統在全局運行范圍內都能實現效優化?；趽p耗模型的同步電機效率優化控制基本框圖如圖1.1所示。

基于損耗模型的驅動系統效率優化策略最早由T.M.Rowan和T.A.Lipo，以及H.G.Kim[2]

[3][4]等人提出并進行研究；1987年Bose等人將該策略運用到永磁同步電機驅動系統中。美

[1]

國學者X.Wei和R.D.Lorenz已將基于損耗模型控制策略結合直接轉矩控制(Direct Torque Control，DTC)中，以提高永磁同步電機在瞬態過程中的效率[5]。針對同步電機而言，基于損耗模型的效率優化策略總共可以分為五種類型：考慮鐵損的損耗模型控制策略銅損的損耗模型控制策略耗模型損耗模型控制策略

[8][9]

[6][7]、考慮、考慮鐵損和銅損的損耗模型控制策略和約束條件下的損耗模型控制策略

[10][11]、基于電機精確損

[12][13][14][15]。

n*矢量控制器控制變量逆變器TL損耗模型控制器同步電機

圖1.1基于損耗模型的效率優化控制策略

基于損耗模型效率優化控制策略的技術特點在于，它根據電機運行狀況，通過解析法計算出使電機損耗最小的控制變量，在滿足電機運行的同時降低驅動系統損耗。該方法控制變量由算法直接給出，電機效率的優化能夠直接實現，數學概念清楚，物理意義明確，而且變量直接給定導致響應速度快，根據電機實際運行條件計算變量，從而能保證電機在全局運行范圍內高效運行。但這種策略的缺點也不容忽視：①該策略需要對電機參數有很詳細的了解，電機在運行過程中，電機參數包括電感參數、電樞繞組電阻、勵磁繞組電阻、各部分的損耗系數等都會隨電機運行條件的變化而改變，電機參數的變化必然會導致損耗模型不準確，從而導致控制變量的計算值不能實時追蹤實際的最優值；②損耗模型建立的越準確，計算結果越接近于真實值，但也會導致計算過程越繁瑣；③實際過程中為了簡化計算，又不得不對損耗模型進行簡化，這必然會導致計算值和實際值的差距變大，所以最終尋優結果也僅僅是一種簡化后的次尋優。

1.2.2 基于搜索法的效率優化控制策略

基于搜索法效率優化策略的基本原理是：在恒定的運行條件（恒定的轉速和負載轉矩）下，通過控制器不斷實時調整控制變量（一般為磁場或電流），尋找該運行狀態下的系統損耗最高點。

?P(k)??id?id(k)方向判斷P(k?1)

圖1.2輸入功率最小效率優化控制策略

控制策略的基本框圖如圖1.2所示，其中P(k-1)、P(k)和Δid(k)分別為第k-1和第k次直流側功率檢測值以及第k次的控制變量。搜索法一般包括梯度法[16]、定步長（細分）法[17]、最優轉差頻率法[18]、基于斐波那契數列法[19]、神經網絡法[20]、黃金分割法[21]以及模糊搜索法[22]。

清華大學的學者[23]分析了感應電機搜索控制的三種算法，即Ramp法[24]、Rosenbrock法[25]以及黃金分割法，對比了各種算法的復雜性、收斂速度以及效率優化效果，在此基礎上提出了改進后的基于在線搜索的效率最優算法。改進后的黃金分割法收斂速度明顯加快，硬件中加入低通濾波器，對輸出轉矩的脈動進行了有效抑制，并將該技術用于電動汽車驅動用感應電機。

國外學者S.K.Sul和M.H.Park選用電機的轉差頻率作為控制變量，提出了一種基于輸入功率最小的搜索方法[26]。該方法將電機不同運行狀況下的最小輸入功率對應的最優轉差頻率，以表格的形式預先保存在控制器的內存中，電機運行時根據運行狀況獲得表格內的最優控制變量，對實際變量進行實時跟蹤。

南京航空航天大學的學者對采用直接轉矩控制的電動汽車PMSM驅動系統效率優化進行了研究[27]，由于公式計算需要濾波時間，電機變量調節也需要一定的收斂以及穩定時間，因此搜索法一般需要較長的運行周期，不適合應用到需要頻繁加減速的電動汽車領域。為解決該問題，提出了一種分區式是在線效率優化方法，與傳統在線搜索法不同，該方法將尋優搜索過程“多線程”化，將搜索區間“離線”化。減小了搜索時間，只需保證在區間內完成一次尋優循環即可，但該策略的技術難點在于搜索區間的量化。

基于搜索技術效率優化控制策略的優勢顯而易見，即不要預知電機參數，省略了建立損耗模型和推導最優變量的過程。系統能夠在電機運行過程中，通過不斷調整控制變量的方式自動搜索效率最高的運行點，因而魯棒性強，適用性好；避免了建模過程中由于運行條件不同導致參數改變而引起的誤差，從而尋優精度高。但該策略的缺點也不容忽視：①需要很高的輸入功率檢測精度；②輸入功率與跟尋優變量有關，在系統效率最高點的附近變化可能會比較平坦，這要求對輸入功率的測量，必須為高精度且無噪聲的；③系統效率可能是復雜的且非線性的函數，這種情況下難以讓系統快速地運行到效率最高點，即搜索過程需要一定的時間，不適合應用到像電動公交這種頻繁起動、制動的場合；④一般憑經驗給出固定的搜索步長，收斂速度慢，收斂時間長，不適合應用于負載變化、運行狀況變化頻繁的場合；⑤增加硬件系統件設備，從而增加成本。