双闭环直流调速系统的设计..doc

西南大学 自动控制原理 课程设计(论文) 题目: 双闭环直流调速系统的设计 学生姓名：　 唐旖婕 　　 　　 专业： 自动化　 　 学号： 222012322270047 班级： 2012 级 02 班 指导教师： 彭生祥 成绩： 工程技术学院 2015年01月 目录 1、引言 2、设计任务及要求 2.1 设计任务………………………………………………………………3 2.1 设计要求………………………………………………………………4 3、理论设计 3.1 电机时间常数的测定…………………………………………………4 　　 3.2 电流调节器设计………………………………………………………6 　　 3.2.1 选择电流调节器结构……………………………………………6 　　 3.2.2 计算电流调节器参数……………………………………………7 　　 3.3 转速调节器设计………………………………………………………8 　　 3.3.1 选择转速调节器结构……………………………………………8 　　 3.3.2 计算转速调节器参数……………………………………………9 4、系统建模及仿真实验 　　 4.1 三闭环仿真实验………………………………………………………9 4.2 调试过程………………………………………………………………9 5、总结与体会 双闭环直流调速系统的设计 唐旖婕 西南大学工程技术学院，重庆 400715 1、引言 1.1 摘要 　　在直流调速系统中，转速、电流双闭环直流调速系统是应用最广的直流调速系统，传统的设计方法为工程设计方法，它对被控对象的模型做了理想化和近似处理，故工程设计方法是一种近似的设计，而对一些高性能系统要求起制动超调小、动态速降小、恢复时间短，则需采用更为先进的控制策略。 　　双闭环直流调速系统即速度和电流双闭环直流调速系统，是由单闭环直流调速系统发展起来的，调速系统使用比例积分调节器，可以实现转速的无静差调速。又采用电流截止负反馈环节，限制了起（制）动时的最大电流。这对一般的要求不太高的调速系统，基本上已经能满足要求。但是由于电流截止负反馈限制了最大电流，加上电动机反电势随着转速的上升而增加，使电流到达最大值后迅速降下来，这样，电动机的转矩也减小了，使起动加速过程变慢，起动的时间比较长。在这些系统中为了尽快缩短过渡时间，所以就希望能够充分利用晶闸管元件和电动机所允许的过载能力，使起动的电流保护在最大允许值上，电动机输出最大转矩，从而转速可直线迅速上升，使过渡过程的时间大大的缩短。另一方面，在一个调节器的输出端有综合几个信号，各个参数互相调节比较困难。为了克服这一缺点就应用转速，电流双闭环直流调速系统。 关键词：双闭环 直流调速系统 ASR ACR 2、设计任务及要求 2.1 设计任务 1. 测定直流电机各参数，包括电枢回路电阻、电感、电磁时间常数及机电时间常数； 2. 按可逆调速的要求，选择直流电源的形式，给出电路图及输出波形图；不要求对具体的元件型号及参数进行选择，也不要求对电源本身的控制电路（如可控硅整流的触发电路与PWM整流的驱动电路）及相关的保护电路进行选择； 3. 按性能指标的要求，设计转速、电流双闭环系统，给出系统的原理图及动态结构图；利用静态特性图确定反馈系数及各环节增益；利用动态结构图进行校正，确定各调节器（控制器）的结构与参数； 4. 利用matlab进行仿真调试，观察系统起动过程中（即阶跃响应）转速误差、电流误差、电枢回路电流及转速的变化曲线，对参数进行适当调整，直至满足性能指标要求。 2.2 设计要求 转速无超调、电流的超调量小于５％，阶跃电压、阶跃负载扰动下的恢复时间小于0.1s。 3、理论设计 图一 PMW原理图 图二　转速-电流-电压三闭环调速系统的动态结构图 3.1电机时间常数的测定 采用电枢回路串电阻启动，接示波器描点后使用matlab拟合 程序： X 0 0. 12 0. 2 0. 24 0. 32 0. 48 0. 68 0. 84 1. 04 1. 42 1. 6 2. 08 2. 68 2. 88 2. 92 3. 24 3.48 Y 0. 08 0. 80 0. 2 2. 56