1、 课 程 设 计 任 务 书 专专 业业 班班 级级 姓姓 名名 设设 计计 起起 止止 日日 期期 设计题目：设计题目： 设计任务（主要技术参数） ：设计任务（主要技术参数） ： 指导教师评语：指导教师评语： 成绩：成绩： 签字：签字： 年年 月月 日日 双闭环直流调速系统的设计 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 设计时间： 目 录 1 课程设计的目的 1 2 课程设计的主要内容 1 2.1 系统的组成 1 2.2 系统的工作原理 2 2.3 系统的静特性分析 2 2.4 系统的动态过程分析 3 2.5 电流调节器的设计 4 2.6 转速调节器的设计 7 2.7 电流环的仿真 9 2
2、.8 转速环的仿真 11 2.9 过电流保护 16 3 设计结果分析 17 3.1 电压变化和负载变化引起的扰动情况 17 3.2 转速、电流双闭环直流调速系统存在的缺点及解决方案 18 3.3 电流调节器和转速调节器的作用 19 3.4 采用转速电流双闭环直流调速系统的理由 19 4 设计心得体会 21 参考文献 22 NO.1 1 1 课程设计的目的课程设计的目的 自动控制系统课程设计是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是使 学生巩固和加深课程的理论知识，结合实际，融会贯通。进一步培养学生独立分 析和解决实际工程技术问题的能力。充分发掘自身的潜力，开拓思路设计双闭环 直流调速系统。并掌握
3、其系统的组成、工作原理、调节器的设计及 Simulink 仿真 等内容，同时在计算、绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为今后的学习 工作奠定基础。 2 2 课程设计的主要内容课程设计的主要内容 2.1 系统的组成 如图 1 所示，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，即转速调节器（ASR）和电流调节器（ACR） ，二者之间实行嵌套（或称 串级）连接，且都带有输出限幅电路。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、电流反馈控制 直流调
4、速系统 1。图中 ASR 为转速调节器，ACR 为电流调节器，TG 为测速发电机， TA 为电流互感器，UPE 为电力电子变换器， * n U为转速给定电压， n U为转速反馈电 压， * i U为电流给定电压， i U为电流反馈电压。 图 1 双闭环直流调速系统 NO.2 2.2 系统的工作原理 如图 2 所示，图中标出了两个调节器输入输出的电压的实际极性，他们是按 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。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 PI 调节器。 在启动过程中由于外环很快达到饱和，只有电流负反馈起作用，此时相当
5、于 在最大允许起动转矩的情况下进行恒流起动，系统能获得最大的加速度，且电流 和转速负反馈分别加到两个调节器的输入端，到达稳态转速后，转速环起作用， 系统进行转速调节，使转速稳定，此时电流环只起跟随作用，这样就可以实现准 时间最优控制，使系统能够获得良好的静、动态性能。 图 2 双闭环直流调速系统电路原理图 2.3 系统的静特性分析 双闭环直流调速系统的稳态结构如图 3 所示，两个调节器均采用带限幅作用 的 PI 调节器。转速调节器 ASR 的输出限幅电压 U * im 决定了电流给定的最大值，电 流调节器 ACR 的输出限幅电压 U cm 限制了电力电子变换器的最大输出电压 U dm 1。 分析静特性的关键是掌握 PI 调节器的稳态特征，一般使存在两种状况：饱和 输出达到限幅值，不饱和输出未达到限幅值。当调节器饱和时，输出达到限 NO.3 幅值，输入量的变化
