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双闭环直流调速系统仿真

双闭环直流调速系统仿真
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双闭环直流调速系统仿真

利用MATLAB下的SIMULINK软件和电力系统模块库(SimPowerSystems)进行系统仿真是十分简单和直观的,用户可以用图形化的方法直接建立起仿真系统的模型,并通过SIMULINK环境中的菜单直接启动系统的仿真过程,同时将结果在示波器上显示出来。掌握了强大的SIMULINK工具后,会大大增强用户系统仿真的能力。在教材2.3-2.4节中,对工程实践中用得最多的典型Ⅰ型系统和典型II型系统的设计方法进行了详细的分析,在此基础上,利用SIMULINK软件仿真能对调节器的参数进行更为方便的调整,可以更为直观地得到系统仿真的结果,从而加深对工程设计方法的理解。

下面就以例题2-1,2-2设计的转速、电流反馈控制的直流调速系统为例,学习SIMULINK软件的运动控制系统仿真方法。

1.仿真模型的建立

进入MATLAB,单击MATLAB命令窗口工具栏中的SIMULINK图标,或直接键入SIMULINK 命令,打开SIMULINK模块浏览器窗口,如图2-52所示。由于版本的不同,各个版本的模块浏览器的表示形式略有不同,但不影响基本功能的使用。

图2-52 SIMULINK模块浏览器窗口

(1)打开模型编辑窗口:通过单击SIMULINK工具栏中新模型的图标或选择File→New →Model菜单项实现。

(2)复制相关模块:双击所需子模块库图标,则可打开它,以鼠标左键选中所需的子模块,拖入模型编辑窗口。

在本例中,需要打开SimPowerSystems模块库,从Electrical Source组选中AC Voltage Source和 DC Voltage Source模块拖入模型编辑窗口,从Elements组选中Series RLC Branch和 Three-Phase Transfomer模块拖入模型编辑窗口,从Machines组选中DC Machine模块拖入模型编辑窗口,从Power Electronics组选中Universal Bridge模块拖入模型编辑窗口,从Measurements组选中Voltage Measurement模块拖入模型编辑窗口,

从Connectors组选中Ground和 T Connector模块拖入模型编辑窗口

需要从Simulink模块库中把Source组中的Step模块拖入模型编辑窗口;把Math组中的Sum和Gain模块拖入模型编辑窗口;把Continuous组中的Transfer Fcn模块拖入模型编辑窗口;把Sinks组中的Scope模块拖入模型编辑窗口;把Signal Rounting组中的Demux模块拖入模型编辑窗口;

此外,我们还需要ASR、ACR和Pulse Generator三个子系统模块。至此,我们已经把转速电流双闭环直流调速系统的仿真结构框图所需的模块都已拖入模型编辑窗口。如图2-53所示。

图2-53 模型编辑窗口

(3)修改模块参数:双击模块图案,则出现关于该图案的对话框,通过修改对话框内容来设定模块的参数。

在本例中,双击加法器模块Sum,打开如图2-54所示的对话框,在List of Signs栏目描述加法器三路输入的符号,其中|表示该路没有信号,所以用|+-取代原来的符号,得到动态结构框图中所需的减法器模块了。

图2-54 加法器模块对话框

双击传递函数模块(Transfer Fcn),则将打开如图2-55所示的对话框,只需在其分子Numerator和分母Denominator栏目分别填写系统的分子多项式和分母多项式系数,例如0.002s+1是用向量[0.002 1]来表示的。在这里我们用它可以构建转速、电流反馈滤波器和给定滤波器。

图2-55 传递函数模块对话框

双击阶跃输入模块(Step)可以把阶跃时刻(Step time)参数从默认的1改到0,把阶跃值(Final value) 从默认的1改到10。

图2-56 阶跃输入模块对话框

双击交流电压源(AC Voltage Source)得到下图2-57,修改峰值(Peak amplitude)默认的参数100为200*sqrt(2),修改频率(Frequency)默认参数为50。为了形成三相交流电源,三个AC Voltage Source的Phase项依次填入0、-120、-240,分别对应uA、uB、uC。(标注uA、uB、uC,可以通过单击AC Voltage Source进行修改。)

图2-57 交流电压源模块对话框

双击直流电压源模块(DC Voltage Source)得到下图2-58,修改Amplitude即改变了电压源的幅值。这里此模块用作直流电动机的励磁电源,幅值为220V。

图2-58 直流电压源模块对话框

双击三相变压器模块出现下图2-59对话框。修改额定功率和频率项(Nominal power and frequency)为[2e6,50]。对于提供电机电源的变压器,选择其ABC原边绕组联结(Winding 1(ABC) connection)为Delta(D11)(三角形,电压相位领先Y联结30°),修改绕组参数(Winding parameters)为380(相电压 V1 Ph-Ph);选择abc副边绕组联结(Winding 2 (abc) connection)为Y(星形,无中线),修改绕组参数(Winding parameters)为213(相电压 V2 Ph-Ph)。对于提供同步脉冲电源的变压器,选择其ABC原边绕组联结为Delta(D11),修改绕组参数为380;选择abc副边绕组联结为Y,修改绕组参数为15;修改其磁阻(Rm)为500,励磁电感(Lm)为500。

图2-59 变压器模块对话框

三相桥式可控整流电路模块(6-pulse thyristor bridge)的A、B、C三个输入端连接三相电源或三相变压器的二次侧;它的两个输出端K和A,则输出整流后的直流电压,其中K端为“+”,A端为“-”。模型的脉冲输入端pulse用于接入晶闸管的触发信号。

双击模块弹出对话框图2-60。四个参数分别是导通电阻(Thyristor on-state resitance)、导通电感(Thyristor on-state inductance)、缓冲电阻(Snubber resistance)、缓冲电容(Snubber capacitance)。

图2-60 三相可控整流电路模块对话框

直流电机模块(DC Machine),F+和F-是直流电机励磁绕组的连接端,A+和A-是电机电枢绕组的联结端,TL是电机负载转矩的输入端。m端用于输出电机的内部变量和状态,在该端可以输出电机转速、电枢电流、励磁电流和电磁转矩四项参数。

双击模块打开对话框图2-61。修改参数电枢电阻和电感(Armature resistance and inductance)为[0.21 0.0021],励磁电阻和电感(Field resistance and inductance)为[146.7 0],励磁和电枢互感(Field-armature mutual inductance)为0.84,转动惯量(Total inertia)为0.572,粘滞摩擦系数(Viscous friction coefficient)为0.01,库仑摩擦转矩(Coulomb friction torque)为1.9,初始角速度(initial speed)为0.1。

图2-61 直流电机模块对话框双击Gain可修改增益。

图2-62 增益模块对话框

双击Series RLC Branch,可依次修改电阻、电感和电容。

图2-63 RLC串联电路模块对话框

双击示波器出现图2-64,点击,即可打开图2-65(a)所示对话框。改变Number of axes就可改变接入信号的个数。还可以右击选择Axes proporties得到图2-65(b),通过修改Title来设置所显示参量的名字。

图2-64 示波器模块对话框

图2-65(a) 示波器参数修改对话框

图2-65(b) 示波器坐标轴参数修改对话框

双击信号分解模块(Demux),通过修改(Number of outputs)可以改变输出信号的个数。

图2-66 分解模块对话框

ASR、ACR其实是由放大器、积分器、加法器、限幅器组成的两个结构完全一样的控制环节。它们用了来自Math组的Gain模块来仿真比例器,用Continuous组的Integrator 模块和Gain模块的串接来仿真积分器,两者通过加法器模块Sum构成了PI调节器。经过子系统封装后构成一个模块。我们可以通过Edit菜单选项Look under Mask查看其内部结构。

图2-67 ASR、ACR模块

双击ASR或ACR模块填写PI调节器所需要的放大系数、微分时间常数和上、下输出(积分)限幅值,本例的输出(积分)饱和值10和-10。其原因是转速调节器是工作在限幅饱和状态,故要在仿真模型中真实地反映出来。如下图2-68(a)所示:

如图2-68(a) ASR、ACR模块参数修改对话框

Pulse Generator的机构如下图2-68(b)所示,主要是一个同步6脉冲触发器,由子系统(如图2-68(c)所示)构成三相同步电压源,由Fcn将ACR输出转换成脉冲控制角α。而输入端Block 用于控制触发脉冲的输出,在该端置“0”,则有脉冲输出;如果设置为“1”,则没有脉冲输出,整流器也不会工作。

图2-68(b)

图2-68(c)

完成了对模块参数的调整后就可以

(4)模块连接:以鼠标左键点击起点模块输出端,拖动鼠标致终点模块输入端处,则在两模块间产生“→”线。

按照图2-53的情况,反馈回路中的模块的输入端和输出端的方向位置不妥,应该把它水平反转。单击该模块,选取Format→Rotate Block菜单项可使模块旋转90°;选取Format→Flip Block菜单项可使模块翻转。

当一个信号要分送到不同模块的多个输入端时,需要绘制分支线,通常可把鼠标移到期望的分支线的起点处,按下鼠标的右键,看到光标变为十字后,拖动鼠标直至分支线的终点处,释放鼠标按钮,就完成了分支线的绘制。

此外,选中某一模块后,当鼠标点中模块四角的黑方块进行拖曳,可以改变模块图形的大小。使用者可以根据实际情况操作,使得界面更清楚,更美观。

模块连接完成了后的仿真模型如图2-70所示。

图2-70 电流环的仿真模型

2.电流闭环控制系统仿真

(1)仿真过程的启动:单击启动仿真工具条的按钮或选择Simulation→Start菜单项,则可启动仿真过程,再双击示波器模块就可以显示仿真结果,如图2-71所示。

图2-71 直接仿真结果

(2)仿真参数的设置:从图2-71显示的仿真结果来看,无法对阶跃给定响应的过渡过程有一个清晰的了解,需要对示波器显示格式作一个修改,对示波器的默认值逐一改动。改动的方法有多种,其中一种方法是选中图2-70 Simulink模型窗口的Simulation→Simulation parameters菜单项,打开如图5-72所示的对话框,对仿真控制参数进行设置。

图2-72 Simulink仿真控制参数对话框

其中的Start time和Stop time栏目分别允许填写仿真的起始时间和结束时间,把默认的结束时间从10.0秒修改为0.35秒。再一次地启动仿真过程,然后启动Scope工具条

中的第6个按钮自动刻度(Autoscale),它会把当前窗中信号的最大最小值为纵坐标的上

下限,从而得到了图2-73所示的清晰图形。

图2-73 修改控制参数后的仿真结果

(3)调节器参数的调整:利用MATLAB下的SIMULINK软件进行系统仿真是十分简单和直观的,在图2-70所示的电流环的仿真模型中,只要调整PI调节器的参数,可以很快地得到电流环的其它阶跃响应曲线。例如:以KT=0.25的关系式按典型Ⅰ型系统的设计方法得

到了PI调节器的传递函数为

s s

03 .0)1

03

.0(

5067

.0+

,很快地得到了电流环的阶跃响应的仿真结果如图2-74所示,无超调,但上升时间长;以KT=1.0的关系式得到了PI调节器的传递函

数为

s s

03 .0)1

03

.0(

027

.2+

,同样得到了电流环的阶跃响应的仿真结果如图2-75所示,超调大,但上升时间短。图2-73~图2-75反映了PI调节器的参数对系统品质的影响趋势,在工程设计中,可以根据工艺的要求,直接修改PI调节器的参数,找到一个在超调量和动态响应快慢上都较满意的电流环调节器。

图2-74 无超调的仿真结果

图2-75 超调量较大的仿真结果

3.转速环的仿真设计

(1)建立转速环的仿真模型

按照前述的电流环的仿真模型的建立方法,得到转速环的仿真模型,如图2-76所示。

图2-76 转速环的仿真模型

(2)转速环仿真模型的运行

设置TL为启动负载;TLStep为扰动负载,在运行1秒后加入;得到下图2-77。

图2-77 双闭环的启动和抗扰波形图

MATLAB下的SIMULINK软件具有强大的功能,而且在不断地得到发展,随着它的版本的更新,各个版本的模块浏览器的表示形式略有不同,但本书所采用的都是基本仿真模块,可以在有关的组中找到,在进一步地学习和应用SIMULINK软件的其它模块后,会为工程设计带来便捷和精确。

在工程设计时,首先根据典型I型系统或典型Ⅱ型系统的方法计算调节器参数,然后利用MATLAB下的SIMULINK软件进行仿真,灵活修正调节器参数,直至得到满意的结果。也可用MA TLAB仿真软件包的设计工具箱设计其它各种控制规律的调节器,鉴于篇幅不一一展开。

双闭环直流调速系统

题目:双闭环直流调速系统的设计与仿真 已知:直流电动机:P N=60KW,U N=220V,I N=305A,n N=1000r/min,λ=2,R a=0.08, R rec=0.1, T m=0.097s, T l=0.012s, T s=0.0017s, 电枢回路总电阻R=0.2Ω。设计要求:稳态无静差,σ ≤5%,带额定负载起动到额定转速的转速超调σn≤10%。(要求完 i 成系统各环节的原理图设计和参数计算)。 系统各环节的原理图设计和参数计算,包括主电路、调节器、电流转速反馈电路和必要的保护等,并进行必要的计算。按课程设计的格式要求撰写课程设计说明书。 设计内容与要求:1、分析双闭环系统的工作原理 2、改变调节器参数,分析对系统动态性能的影响 3、建立仿真模型

1.双闭环直流调速系统的原理及组成 对于正反转运行的调速系统,缩短起,制动过程的时间是提高生产率的重要因素。为此,在起动(或制动)过渡过程中,希望始终保持电流(电磁转矩)为允许的最大值,是调速系统以最大的加(减)速度运行。当到达稳态转速时,最好使电流立即降下来,使电磁转矩与负载转矩相平衡,从而迅速转入稳态运行。实际上,由于主电路电感的作用,电流不可能突变,为了实现在允许条件下的最快起动,关键是要获得一段使 电流保持为最大值dmI的恒流过程。按照反馈控制规律,采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变,采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。 为了使转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统中设置两个调节器,分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流,二者之间实行嵌套连接,如图1所示。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器。从闭环结构上看,电流环在里面,称做内环;转速环在外面,称做外环。这就形成了转速电流负反馈直流调速系统。为了获得良好的静动态性能,转速和电流两个调节器一般采用PI调节器。 2.双闭环控制系统起动过程分析 前面已经指出,设置双闭环控制的一个重要目的就是要获得接近于理想的起动过程,因此在分析双闭环调速系统的动态性能时,有必要先探讨它的起动过程。双闭环调速系统突加给定电压*nU由静止状态起动时,转速和电流的过渡过程如图4所示。由于在起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三

双闭环直流电机调速系统的SIMULINK仿真实验

双闭环直流电机调速系统的SIMULINK仿真实验 魏小景张晓娇刘姣 (自动化0602班) 摘要:采用工程设计方法对双闭环直流调速系统进行设计,选择调节器结构,进行参数的计算和校验;给出系统动态结构图,建立起动、抗负载扰动的Matlab Simulink 仿真模型.分析系统起动的转速和电流的仿真波形 ,并进行调试 ,使双闭环直流调速系统趋于合理与完善。 关键词:双闭环调速系统;调节器;Matlab Simulink建模仿真 1.引言 双闭环直流调速系统是目前直流调速系统中的主流设备,具有调速范围宽、平稳性好、稳速精度高等优点,在理论和实践方面都是比较成熟的系统,在拖动领域中发挥着极其重要的作用。由于直流电机双闭环调速是各种电机调速系统的基础,直流电机双闭环调速系统的工程设计主要是设计两个调节器。调节器的设计一般包括两个方面:第一选择调节器的结构,以确保系统稳定,同时满足所需的稳态精度. 第二选择调节器的参数,以满足动态性能指标。本文就直流电机调速进行了较系统的研究,从直流电机的基本特性到单闭环调速系统,然后进行双闭环直流电机设计方法研究,最后用实际系统进行工程设计,并采用Matlab/Sim-ulink进行仿真。 2.基本原理和系统建模 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,在系统中设置了两个调节器,分别调节转速和电流,二者之间实行串联连接. 把转速调节器ASR 的输出当作电流调节器ACR 的输入,再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置GT ,TA为电流传感器,TG 为测速发电机. 从闭环结构上看,电流调节环在里面,叫做内环,转速调节环在外边叫做外环,这样就形了转速、 图1 直流电机双闭环调速系统的动态结构图

双闭环直流调速系统设计及仿真

双闭环直流调速系统设计及仿真 一转速、电流双闭环控制系统 一般来说,我们总希望在最大电流受限制的情况下,尽量发挥直流电动机的过载能力,使电力拖动控制系统以尽可能大的加速度起动,达到稳态转速后,电流应快速下降,保证输出转矩与负载转矩平衡,进入稳定运行状态[1]。这种理想的起动过程如图1所示。 n n t 图1 转速调节系统理想起动过程 为实现在约束条件快速起动,关键是要有一个使电流保持在最大值的恒流过程。根据反馈控制规律,要控制某个量,就要引入这个量的负反馈。因此很自然地想到要采用电流负反馈控制过程。这里实际提到了两个控制阶段。起动过程中,电动机转速快速上升,而要保持电流恒定,只需电流负反馈;稳定运行过程中,要求转矩保持平衡,需使转速保持恒定,应以转速负反馈为主。如何才能做到使电流、转速两种负反馈在不同的控制阶段发挥作用呢?答案是采用转速、电流双闭环控制系统。如图2所示。 图2 双闭环直流调速控制系统原理图 参考双闭环的结构图和一些电力电子的知识,采用机理分析法可以得到双闭环系统的动态结构图。如图3所示。

图3 双闭环直流调速系统动态结构图 在转速环、电流环的反馈通道和输入端增加了转速滤波、电流滤波和给定滤波环节。因为电流检测信号中常含有交流成分,须加低通滤波,其滤波时间常数按需要而定。滤波环节可以抑制检测信号中的交流分量,但同时也个反馈检测信号带来延迟。所以在给定信号通道中加入一个给定滤波环节,使给定信号与反馈信号同步,并可使设计简化。由测速发电机得到的转速反馈电压含有电机的换向纹波,因此也需要滤波,其时间常数用表示[2]。 二双闭环控制系统起动过程分析 前面已经指出,设置双闭环控制的一个重要目的就是要获得接近于理想的起动过程,因此在分析双闭环调速系统的动态性能时,有必要先探讨它的起动过程。双闭环调速系统突加给定电压由静止状态起动时,转速和电流的过渡过程如图4所示。由于在起动过程中转速调节器ASR 经历了不饱和、饱和、退饱和三个阶段,整个过渡过程也就分为三个阶段,在图中表以Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。 第Ⅰ阶段:0~t1是电流上升阶段。突加给定电压后,通过两个调节器的控制作用,使、、都上升,当后,电动机开始转动。由于机电惯性的作用,转速的增长不会太快,因而ASR的输入偏差电压数值较大并使其输出达到饱和值,强迫电流迅速上升。当时,,电流调节器ACR的作用使不再迅速增加,标志着这一阶段的结束。 在这一阶段中,ASR由不饱和很快达到饱和,而ACR一般应该不饱和,

双闭环直流调速系统

转速、电流双闭环调速系统 班级:铁道自动化091 姓名:陈涛 指导老师:严俊 完成日期:2011-10-31 湖南铁道职业技术学院

目录 摘要 (3) 一、直流调速介绍 (4) 1、调速定义 (4) 2、调速方法 (4) 3、调速指标 (4) 二、双闭环直流调速系统介绍 (5) 1、转速、电流双闭环调速系统概述 (5) 2、转速、电流双闭环调速系统的组成 (6) 3、PI调节器的稳态特征 (7) 4、起动过程分析 (8) 5、动态性能 (11) 6、两个调节器的作用 (11) 三、总结 (12)

摘要 随着近代电力电子技术和计算机的发展以及现代控制理论的应用,自动化电力拖动正向着计算机控制的生产过程自动化的方向迈进,以达到高速、优质、高效率地生产。在大多数综合自动化系统中,自动化的电力拖动系统仍然是不可缺少的组成部分。 本文讲述的是转速、电流双闭环直流调速系统,通过学习使我对转速、电流双闭环直流调速系统的组成、调速器的稳态特性和作用以及系统的动态特性有了一定的了解。该系统是在单闭环系统的基础上加以改进后完成的,通过对电力拖动自动控制系统的学习,我们里了解到转速、电流双闭环直流调速系统相对于单闭环调速系统的一些优势,它是通过转速反馈和电流反馈两个环节分别起作用的。 通过这次的学习,我懂得了很多,具有了通过运用理论上所掌握的知识来独立发现问题、思考问题、解决问题的能力,在这次的论文中,我有一次重新学习了转速、电流双闭环直流调速系统,使我这一系统有了更进一步的了解。

转速、电流双闭环调速系统 一、直流调速介绍 1、调速定义 调速是指在某一具体负载情况下,通过改变电动据或电源参数的方法,使机械特性曲线得以改变,从而使电动机转速发生变化或保持不变。 2、调速方法 1.调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压,从电动机额定转速向下变速,属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无 级平滑调速的系统来说,这种方法最好。变化遇到的时间常数较小,能快速响应,但是需要大容量可调直流电源。 2.改变电动机主磁通。改变磁通可以实现无级平滑调速,但只能减弱磁通进行调速(简称弱磁调速),从电机额定转速向上调速,属恒功率调速方 法。变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多,响应速度较慢,但所需电源容量小。 3.改变电枢回路电阻 <。在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法,设备简单,操作方便。但是只能进行有级调速,调速平滑性差,机械特性较软;空载时几乎没什么调速作用;还会在调速电阻上消耗大量电能。 3、调速指标 1.调速范围(包括:恒转矩调速范围/恒功率调速范围),

双闭环调速系统课程设计

目录页 第一章绪论 (2) 1-1课题背景,实验目的与实验设备 (2) 1-2国内外研究情况 (3) 第二章双闭环调速系统设计理论 (3) 2-1典型Ⅰ型和典型Ⅱ型系统 (3) 2-2系统的静,动态性能指标 (4) 2-3非典型系统的典型化 (6) 2-4转速调节器和电流调节器的设计 (7) 第三章模型参数测定和模型建立 (9) 3-1系统模型参数测定实验步骤和原理 (9) 3-2模型测定实验的计算分析 (11) 3-3系统模型仿真和误差分析 (18) 第四章工程设计方法设计和整定转速,电流反馈调速系统 (22) 4-1 设计整定的思路 (22) 4-2 电流调节器的整定和电流内环的校正,简化 (23) 4-3转速调节器的整定和转速环的校正,简化 (25) 4-4系统的实际运行整定 (27) 4-5 关于ASR和ACR调节器的进一步探讨…………………………………… 33 第五章设计分析和心得总结 (34)

5-1实验中出现的问题 (34) 5-2实验心得体会 (35) 第六章实验原始数据 (38) 6-1建模测定数据 (38) 6-2 系统调试实验数据 (39) 第一章绪论 1-1课题背景,实验目的与实验设备 转速,电流反馈控制的调速系统是一种动静态特性优良的直流调速系统,它的控制规律是建立在经典控制规律的基础上的,用传递函数建立动态数学模型,并从传递函数模型和开环频域特性去总结其控制规律,用跟随和抗扰两个方面的指标去衡量它的动静态性能。转速,电流反馈控制的调速系统是一种串级系统,所以其整定系统参数的方法也借鉴了一般串级系统的差别,但又有不同于一般串级系统的。 本次实验的主要目的是针对一套调速系统(包括电源,电机,励磁回路等)建立模型并整定出带滤波的电流调节器和转速调节器参数,投入运行。实验正值暑期实践及国际交流周,我们将用两周的时间来完成参数测定实验,系统建模,调节器整定和系统投入运行。 本次实验的实验设备包括:

直流电机双闭环调速大作业

题目(中)直流电机双闭环控制调速 姓名与学号 指导教师 年级与专业

所在学院

目录: 一、电机控制实验目的和要求 (4) 二、双闭环调速控制内容 (4) 三、主要仪器设备和仿真平台 (5) 四、仿真建模步骤及分析 (5) 1.直流电机双闭环调速各模块功能分析 (5) 2.仿真结果分析(转速、转矩改变) (18) 3.转速PI调节器参数对电机运行性能的影响 (24) 4.电流调节器改用PI调节器后的仿真 (27) 5.加入位置闭环后的仿真 (28) 6.速度无超调仿真 (30) 七、实验心得 (32)

一、电机控制实验目的和要求 1、加深对直流电机双闭环PWM调速模型的理解。 2、学会利用MATLAB中的SIMULINK工具进行建模仿真。 3、掌握PI调节器的使用,分析其参数对电机运行性能的影响。 二、双闭环调速控制内容 必做: 1、描述Chopper-Fed DC Motor Drive中每个模块的功能。 2、仿真结果分析:包括转速改变、转矩改变下电机运行性能,并解释相应现象。 3、转速PI调节器参数对电机运行性能的影响。 4、电流调节器改用PI调节器后,对电机运行调速结果的影响。 选做: 5、加入位置闭环 6、速度无超调

三、主要仪器设备和仿真平台 1、MATLAB R2014b 2、Microsoft Officials Word 2016 四、仿真建模步骤及分析 1.直流电机双闭环调速各模块功能分析 参考Matlab自带的直流电机双闭环调速的SIMULINK仿真模型: demo/simulink/simpowersystem/Power Electronics Models/Chopper-Fed DC Motor Drive

双闭环控制系统设计

双闭环控制系统设计 课程设计报告 电力拖动自动控制系统课程设计 题目:双闭环控制系统设计学生姓名:董长青专业:电气自动化技术专业班级: Z070303 学号: Z07030330 指导教师:姬宣德 日期:2010年03月10日 随着现代工业的发展,在调速领域中,双闭环控制的理念已经得 到了越来越广泛的认同与应用。相对于单闭环系统中不能随心所欲地 控制电流和转矩的动态过程的弱点。双闭环控制则很好的弥补了他的 这一缺陷。 双闭环控制可实现转速和电流两种负反馈的分别作用,从而获得 良好的静,动态性能。其良好的动态性能主要体现在其抗负载扰动以 及抗电网电压扰动之上。正由于双闭环调速的众多优点,所以在此有 必要对其最优化设计进行深入的探讨和研究。本次课程设计目的就是 旨在对双闭环进行最优化的设计。 Summary With the development of modern industry, in the speed area, the concept of dual-loop control has been increasingly widespread recognition and application. Relative to the single closed-loop system can not arbitrarily control the dynamic

process of current and torque weakness. Double closed-loop control is very good to make up for this shortcoming of his. Double-loop speed and current control can achieve the difference of two negative feedback effect, thus get a good static and dynamic performance. The good dynamic performance mainly reflected in its anti-disturbance and anti-grid load over voltage disturbance. Precisely because of the many advantages of Double Closed Loop, so here it is necessary to optimize the design of its depth discussion and study. This course is designed to designed to optimize the double loop design. 一.课程设计设计说明书4 1.1系统性能指标 1.2整流电路4 1.3触发电路的选择和同步5 1.4双闭环控制电路的工作原理6 二. 设计计算书7 2.1整流装置的计算7 2.1.1变压器副方电压7 2.1.2变压器和晶闸管的容量8 2.1.3平波电抗器的电感量8 2.1.4晶闸管保护电路9 2.2 控制电路的计算10

直流电机双闭环调速系统设计.

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 目录 1 绪论 (1) 1.1课题研究背景 (1) 1.2研究双闭环直流调速系统的目的和意义 (1) 2 直流电机双闭环调速系统 (3) 2.1直流电动机的起动与调速 (3) 2.2直流调速系统的性能指标 (3) 2.2.1静态性能指标 (3) 2.2.2动态的性能指标 (4) 2.3双闭环直流调速系统的组成 (6) 3 双闭环直流调速系统的设计 (8) 3.1电流调节器的设计 (8) 3.2转速调节器的设计 (10) 3.3闭环动态结构框图设计 (12) 3.4设计实例 (12) 3.4.1设计电流调节器 (13) 3.4.2设计转速调节器 (15) 4.Matlab仿真 (17) 4.1仿真结果分析 (19) 5 结论 (20) 参考文献 (21)

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1 绪论 1.1课题研究背景 直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。就目前而言,直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式,电机自动控制系统广泛应用于机械,钢铁,矿山,冶金,化工,石油,纺织,军工等行业。这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。有效地控制电机,提高其运行性能,对国民经济具有十分重要的现实意义。 以上等等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。然而传统双闭环直流电动机调速系统多数采用结构比较简单、性能相对稳定的常规PID控制技术,在实际的拖动控制系统中,由于电机本身及拖动负载的参数(如转动惯量)并不像模型那样保持不变,而是在某些具体场合会随工况发生改变;与此同时,电机作为被控对象是非线性的,很多拖动负载含有间隙或弹性等非线性的因素。因此被控制对象的参数发生改变或非线性特性,使得线性的常参数的PID控制器往往顾此失彼,不能使得系统在各种工况下都保持与设计时一致的性能指标,常常使控制系统的鲁棒性较差,尤其对模型参数变化范围大且具的非线性环节较强的系统,常规PID调节器就很难满足精度高、响应快的控制指标,往往不能有效克服模型参数变化范围大及非线性因素的影响。 1.2研究双闭环直流调速系统的目的和意义 双闭环直流调速系统是性能很好,应用最广的直流调速系统。采用该系统可获得优良的静、动态调速特性。此系统的控制规律,性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。 20世纪90年代前的大约50年的时间里,直流电动机几乎是唯一的一种能实现高性能拖动控制的电动机,直流电动机的定子磁场和转子磁场相互独立并且正交,为控制提供了便捷的方式,使得电动机具有优良的起动,制动和调速性能。尽管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其它电动机的挑战,但至今直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。因为它具有良好的线性特性,优异的控制性能,高效率等优点。直流调速仍然是目前最可靠,精度最高的调速方法。 通过对转速、电流双闭环直流调速系统的了解,使我们能够更好的掌握调速系统的基本理论及相关内容,在对其各种性能加深了解的同时,能够发现其缺陷之处,通过对该系统不足之处的完善,可提高该系统的性能,使其能够适用于各种工作场合,提高其使用效率。并以此为基础,再对交流调速系统进行研究,最终掌握各种交、直流调速系统的原理,使之能够应用于国民经济各个

双闭环直流调速系统工作原理

双闭环直流调速系统设计 内容摘要 电机自动控制系统广泛应用于各行业,尤其是工业。这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。有效地控制电.直流电动机具有良好的起动、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。有效地控制电机,提高其运行性能,具有很好的现实意义。本文介绍了基于工程设计对直流调速系统的设计,根据直流调速双闭环控制系统的工作原理以及介绍变频调速技术的发展概况,变频调速技术的发展趋势关键词:双闭环控制系统,转速控制环,系统现状,发展趋势 英文翻译:Electrical automatic control system widely used in various industries, especially in industry. Most of the production machinery used in these industries motor as a prime mover. Effectively control electricity. Dc motor has a good start, braking performance, adaptable to smooth speed regulation in large scale, in many need to speed or fast forward and reverse has been widely used in the area of electric drive. Effectively control motor, improve its operation performance, has the very good practical significance. I ntroduced in this paper, based on the engineering design to the design of dc speed regulating system, the working principle of the double closed loop control system of dc speed regulating and also I ntroduce the development general situation and the development trend Key words: double closed loop control system, speed control loop, th e status quo,the development of trend 一:引言 矿井提升机是煤矿、有色金属矿中的重要运输设备,是“四大运转设备”之一。矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点,且工作状况经常交替转换。 近几年,交流调速飞速发展,逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。直流调速理论基础是经典控制理论,而交流调速主要依靠现代控制理论。不过最近研制成功的直流调速器,具有和交流变频器同等性能的高精度、高稳定性、高可靠性、

双闭环直流调速系统(精)

直流双闭环调速系统设计 1设计任务说明书 某晶闸管供电的转速电流双闭环直流调速系统,整流装置采用三相桥式电路,基本数据为: 直流电动机:V U N 750=,A I N 780=,min 375r n N =,04.0=a R ,电枢电路 总电阻R=0.1Ω,电枢电路总电感mH L 0.3=,电流允许过载倍数5.1=λ,折算到电动机轴的飞轮惯量2 2 4.11094Nm GD =。 晶闸管整流装置放大倍数75=s K ,滞后时间常数s T s 0017.0= 电流反馈系数?? ? ??≈=N I V A V 5.11201.0β 电压反馈系数?? ? ??=N n V r V 12min 032.0α 滤波时间常数.02.0,002.0s T s T on oi == V U U U cm im nm 12===* *;调节器输入电阻Ω=K R O 40。 设计要求: 稳态指标:无静差 动态指标:电流超调量005≤i σ;空载起动到额定转速时的转速超调量 0010≤n σ。

目录 1设计任务与分析? 2调速系统总体设计...................................................................................................................................... 3直流双闭环调速系统电路设计? 3.1晶闸管-电动机主电路的设计........................................................ 3.1.1主电路设计? 3.1.2主电路参数计算................................................................. 3.2转速、电流调节器的设计? 3.2.1电流调节器.................................................................. 3.2.1.1电流调节器设计? 3.2.1.2电流调节器参数选择........................................................ 3.2.2转速调节器.................................................................... 3.2.2.1转速调节器设计.............................................................. 3.2.2.2转速调节器参数选择.......................................................... 4计算机仿真.................................................................................................................................................. 4.1空载起动? 4.2突加负载........................................................................................................................................ 4.3突减负载 5设计小结与体会? 6参考文献.....................................................................................................................................................

双闭环直流调速系统的设计及其仿真

双闭环直流调速系统 的设计及其仿真 班级:自动化 学号: 姓名:

目录 1 前言?????????????????????????3 1.1 课题研究的意义??????????????????????3 1.2 课题研究的背景??????????????????????3 2 总体设计方案?????????????????????? 3 2.1 MATLAB 仿真软件介绍???????????????????3 2.2 设计目标????????????????????????? 4 2.3 系统理论设计?????????????????????? 5 2.4 仿真实验????????????????????????9 2.5 仿真结果???????????????????????10 3 结论???????????????????????12 4 参考文献???????????????????????13 1 前言 1.1 课题研究的意义 现代运动控制技术以各类电动机为控制对象,以计算机和其他电子装置为控制手段,以电力

电子装置为弱电控制强电的纽带,以自动控制理论和信息处理理论为基础,以计算机数字仿真和计算机辅助设计为研究和开发的工具。直调调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。就目前而言,直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式,在许多工业部门,如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。且直流电动机具有良好的起、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟,而且从控制的角度来看,它又是交流拖动控制系统的基础。所以加深直流电机控制原理理解有很重要的意义[1]。 1.2 课题研究的背景 电力电子技术是电机控制技术发展的最重要的助推器, 电力电机技术的迅猛发展

运动控制系统双闭环直流调速系统

运动控制课程设计任务书 题目:双闭环直流调速系统设计 使用班级:电气081、082 设计内容 已知电机参数为:PN=500kW,UN=750V,IN=760AΩ,允许过载倍数λ=,触发整流环节Ks=75,Tl=,Tm=,调节器输入输出最大电压为10V,设计双闭环调速系统,达到最理想的调速性能。 主要设计内容包括:1、ACR、ASR调节器类型选择与参数计算。2、系统建模与仿真。3、调节器电路设计。4、主电路设计。5、反馈电路设计。6、触发电路设计。7、故障处理电路设计。 设计步骤 一、总体方案设计 二、参数初步计算。 三、控制系统的建模和MALAB仿真 四、根据仿真结果调整参数 五、主电路及控制电路设计 六、编写课程设计说明书,绘制完整的系统电路图( A3 幅面)。 课程设计说明书要求 1 .课程设计说明书应书写认真.字迹工稚,论文格式参考国家正式出版的书籍和论文编排。 2 .论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切,并提出自己的见解和观点。 3 .课程设计说明书应有目录、摘要、序言、主干内容(按章节编写)、主要结论和参考书,附录应有系统方枢图和电路原理图。 4 .课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识

摘要 双闭环(转速环、电流环)直流调速系统是一种当前应用广泛,经济,适用的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。直流双闭环调速系统中设置了两个调节器, 即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR), 分别调节转速和电流。可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求,历来是自动控制系统的主要执行元件,在轧钢及其辅助机械、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、大型起重机、金属切削机床、造纸机、纺织机械等领域中得到了广泛的应用。换向器是直流电机的主要薄弱环节,它使直流电机的单机容量、过载能力、最高电压、最高转速等重要指标都受到限制,也给直流电机的制造和维护添了不少麻烦。然而,鉴于直流拖动控制系统的理论和实践都比较成熟,直流电机仍在广泛的使用。因此,长期以来,在应用和完善直流拖动控制系统的同时,人们一直不断在研制性能与价格都赶得上直流系统的交流拖动控制系统,近年来,在微机控制和电力电子变频装置高度发展之后,这个愿望终于有了实现的可能。在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。并且随着电力电子器件开关性能的不断提高,直流脉宽调制( PWM) 技术得到了飞速的发展。 关键词: 双闭环,晶闸管,转速调节器,电流调节器,MALAB仿真

直流电机双闭环控制系统分析报告与设计

基于MATLAB 的直流电机 双闭环调速系统的设计与仿真 设计任务书: 1. 设置该大作业的目的 在转速闭环直流调速系统中,只有电流截止负反馈环节对电枢电流加以保护,缺少对电枢电流的精确控制,也就无法充分发挥直流伺服电动机的过载能力,因而也就达不到调速系统的快速起动和制动的效果。通过在转速闭环直流调速系统的基础上增加电流闭环,即按照快速起动和制动的要求,实现对电枢电流的精确控制,实质上是在起动或制动过程的主要阶段,实现一种以电动机最大电磁力矩输出能力进行启动或制动的过程。此外,通过完成本大作业题目,让学生体会反馈校正方法所具有的独特优点:改造受控对象的固有特性,使其满足更高的动态品质指标。 2. 大作业具体容 设一转速、电流双闭环直流调速系统,采用双极式H 桥PWM 方式驱动,已知电动机参数为: 额定功率200W ; 额定电压48V ; 额定电流4A ; 额定转速=500r/min ; 电枢回路总电阻8=R Ω; 允许电流过载倍数λ=2; 电势系数=e C 0.04Vmin/r ; 电磁时间常数=L T 0.008s ; 机电时间常数=m T 0.5s ; 电流反馈滤波时间常数=oi T 0.2ms ; 转速反馈滤波时间常数=on T 1ms ; 要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压==* *im nm U U 10V ; 两调节器的输出限幅电压为10V ;

f10kHz; PWM功率变换器的开关频率= K 4.8。 放大倍数= s 试对该系统进行动态参数设计,设计指标: 稳态无静差; σ5%; 电流超调量≤ i 空载起动到额定转速时的转速超调量σ≤ 25%; t0.5 s。 过渡过程时间= s 3. 具体要求 (1) 计算电流和转速反馈系数; (2) 按工程设计法,详细写出电流环的动态校正过程和设计结果; (3) 编制Matlab程序,绘制经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线; (4) 编制Matlab程序,绘制未经过小参数环节合并近似处理的电流环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线; (5) 按工程设计法,详细写出转速环的动态校正过程和设计结果; (6) 编制Matlab程序,绘制经过小参数环节合并近似后的转速环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线; (7) 编制Matlab程序,绘制未经过小参数环节合并近似处理的转速环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线; (8) 建立转速电流双闭环直流调速系统的Simulink仿真模型,对上述分析设计结果进行仿真; (9) 给出阶跃信号速度输入条件下的转速、电流、转速调节器输出、电流调节器输出过渡过程曲线,分析设计结果与要求指标的符合性;

双闭环直流电机控制完整版.

双闭环直流电机调速系统设计 摘要 转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。根据晶闸管的特性,通过调节控制角α大小来调节电压。基于设计题目,直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。本文首先确定整个设计的方案和框图。然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计,同时对其参数的计算,包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计。最后,即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路,本文采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统中设置两个调节器,分别调节转速和电流,即分别引入转速负反馈和电流负反馈,二者之间实行嵌套联接。从闭环结构上看,电流环在里面,称作内环;转速环在外边,称做外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。先确定其结构形式和设计各元部件,并对其参数的计算,包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行了仿真分析,最后画出了调速控制电路的电气原理图。 关键词:双闭环;转速调节器;电流调节器 目录 前言0 第1章绪论1 1.1直流调速系统的概述1 1.2研究课题的目的和意义1 1.3设计内容和要求1 1.3.1设计要求1 1.3.2设计内容1 第2章双闭环直流调速系统设计框图3 第3章系统电路的结构形式和双闭环调速系统的组成4

3.1主电路的选择与确定4 3.2 双闭环调速系统的组成6 3.3 稳态结构框图和动态数学模型7 3.3.1稳态结构框图7 3.3.2 动态数学模型9 第4章主电路各器件的选择和计算10 4.1变流变压器容量的计算和选择10 4.2 整流元件晶闸管的选型12 4.3 电抗器设计13 4.4 主电路保护电路设计15 4.4.1过电压保护设计15 4.4.2过电流保护设计17 第5章驱动电路的设计18 5.1晶闸管的触发电路18 5.2脉冲变压器的设计20 第6章双闭环调速系统调节器的动态设计22 6.1 电流调节器的设计23 6.2 转速调节器的设计24 第7章基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真28 小结31 致谢32 参考文献33 附表34 附图35

双闭环直流调速系统

第一章 调速系统的方案选择 直流电动机具有良好的起动、制动性能,宜于在宽范围内平滑调速,在许多调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的的应用。近年来,虽然高性能的交流调速技术发展很快,交流调速系统已逐步取代直流调速系统。然而直流拖动控制系统不仅在理论上和实践上都比较成熟,目前还在应用;而且从控制规律的角度来看,直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础。 直流电动机的稳态转速可以表示为 (1-1) 式中:n ——转速(r/min ); U ——电枢电压(V ); I ——电枢电流(A ); R ——电枢回路总电阻(Ω); ——励磁磁通(Wb ); ——由电机结构决定的电动势常数。 由上式可以看出,有三种调速电动机的方法: 1. 调节电枢供电电压U ; 2. 减弱励磁磁通; 3. 改变电枢回路电阻R 。 对于要求在一定范围内无级平滑调速系统来说,以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速;减弱磁通虽然能够调速,但调速范围不大,往往只是配合调压方案,在额定转速以上作小范围的弱磁升速。因此,采用变压调速来控制直流电动机。 1.1 直流电动机的选择 直流电动机的额定参数为: 额定功率KW P N 67=,额定电压V U N 230=,额定电流A I N 291=,额定转速min 1450r n N =, 电动机的过载系数2=λ,电枢电阻Ω=2.0a R 1.2 电动机供电方案的选择 电动机采用三相桥式全控整流电路供电,三相桥式全控整流电路输出的电压脉动较小,带负载容量较大,其原理图如图1所示。三相桥式全控整流电路的特点: 一般变压器一次侧接成三角形,二次侧接成星型,晶闸管分为共阴极和共阳极。

双闭环直流调速系统的设计

双闭环直流调速系统设计 一、系统组成与数学建模 1)系统组成 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统中设置两个调节器,分别调节转速和电流,即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套(或称串级)联接如下图所示。 L + - 图中,把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看,电流环在里面,称作内环;转速环在外边,称作外环。 这就形成了转速、电流双闭环调速系统。 为了获得良好的静、动态性能,转速和电流两个调节器一般都采用P I 调节器,这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于下图。图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性,它们是按照电力电子变换器的控制电压U c为正电压的情况标出的,并考虑到运算放大器的倒相作用。

2)数学建模 图中W ASR(s)和W ACR(s)分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。如果采用PI 调节器,则有 s s K s W i i i ACR 1 )(ττ+= s s K s W n n n ASR 1 )(ττ+= 二、 设计方法 采用工程设计法 1、设计方法的原则: (1)概念清楚、易懂; (2)计算公式简明、好记; 双闭环直流调速系统的动态结构图

(3)不仅给出参数计算的公式,而且指明参数调整的方向; (4)能考虑饱和非线性控制的情况,同样给出简单的计算公式; (5)适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。 2、工程设计方法的基本思路: (1)选择调节器结构,使系统典型化并满足稳定和稳态精度。 (2)设计调节器的参数,以满足动态性能指标的要求。 一般来说,许多控制系统的开环传递函数都可表示为 ∏∏==++= n 1 i i r m 1j j ) 1() 1()(s T s s K s W τ 上式中,分母中的 sr 项表示该系统在原点处有 r 重极点,或者说,系统含有 r 个积分环节。根据 r=0,1,2,……等不同数值,分别称作0型、I 型、Ⅱ型、……系统。 自动控制理论已经证明,0型系统稳态精度低,而Ⅲ型和Ⅲ型以上的系统很难稳定。 因此,为了保证稳定性和较好的稳态精度,多选用I 型和II 型系统。 三、 电流环设计 反电动势与电流反馈的作用相互交叉,给设计工作带来麻烦。 转速的变化往往比电流变化慢得多,对电流环来说,反电动势是一个变化较慢的扰动,在按动态性能设计电流环时,可以暂不考虑反电动势变化的动态影响,0≈?E 。 忽略反电动势对电流环作用的近似条件是 l m ci T T 1 3 ≥ω (3-45) 式中ωci ——电流环开环频率特性的截止频率。 图3-19 电流环的动态结构图及其化简 (a)忽略反电动势的动态影响 把给定滤波和反馈滤波同时等效地移到环内前向通道上,再把给定信号改成 ,则电流环便等效成单位负反馈系统。 ) (s W R (s ) C (s )

直流电机双闭环系统设计

直流电机双闭环系统设计 院系:机电工程学院 班级:电气自动化一班 姓名: 学号: 1 1 0 2 0 3 0 1 4 2 指导教师: 目录

1引言 2调速系统的性能指标 2.1调速系统的稳态指标 2.2调速系统的动态性能指标 2.3系统结构选择 3数字直流电机调速系统的数字PID控制3.1基于单片机控制的直流电机双闭环调速系统3.2 PID调节器的基本原理 4总结与展望 4.1工作总结 4.2研究展 参考文献 直流电机双闭环系统设计摘要

近年来,自动化控制系统在各行业中得到了广泛的应用和发展,而直流调速系统作为电力拖动系统的主要方式之一,在现代化生产中起着十分重要的作用。随着微电子技术的不断发展,计算机在调速系统中的应用使控制系统得到简化,体积减小,可靠性提高,而且各种经典和智能算法也都分别在调速系统中得到了灵活。 以单片机为控制核心的数字直流调速系统有着许多优点:由于速度给定和测速采用了数字化,能够在很宽的范围内高精度测速,所以扩大了调速的范围,提高了测速控制系统的精度;由于硬件的高度集成化,所以使得零部件数量大大减少;由于很多功能都是由软件实现的,使硬件得以简化,因此故障率小;单片机以数字信号工作,控制方法灵活便捷,抗干扰能力较强。 关键词:直流电动机;调速;双闭环 1引言 按照拖动的电动机的类型来划分,自动调速系统可以分为直流调速系统和交流调速系统两大类。由于直流电动机的电压、电流和磁通的耦合较弱,使直流电动机具有良好的运行性能和控制特性,能够在大范围内平滑调速,启动、制动性能良好,其在20世纪70年代以来一直在高精度,大调速范围的传动领域内占据主导地位。在要求高起、制动转矩,快速响应和较宽速度调节范围的电气传动领域中,采用直流电动机作为调速系统的执行电机。由于直流电动机具有良好的机械特性和调速特性,调速平滑,方便,易于在大范围内进行平滑调速,过载能力较大,能够承受频繁的冲击负载,可

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