1、 毕业设计论文毕业设计论文 设计（论文）题目：设计（论文）题目：自动控制系统的设计自动控制系统的设计 下下 达达 日日 期：期： 2011 年年 12 月月 04 日日 开开 始始 日日 期：期： 2011 年年 12 月月 05 日日 完完 成成 日日 期：期： 2012 年年 01 月月 08 日日 指指 导导 教教 师：师： 学学 生生 专专 业：业： 电气自动化技术电气自动化技术 班班 级：级： 学学 生生 姓姓 名：名： 教教 研室主任：研室主任： 2 自动控制系统的设计 摘 要 本文所论述的是 “转速电流双闭环直流调速系统设计与研究” 。 该系统是在单闭环的基础上加以改进后完成的，
2、 引入了转速电流双 闭环系统， 它是通过转速负反馈和电流负反馈两个环节分别起作用来 设计的。 为实现转速和电流两种负反馈分别作用， 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。介绍转速电流双闭环调速系统的组成及其静特性， 接着说明该 系统的动态数学模型， 并从起动和抗扰两个方面分析其性能和转速与 电流两个调节器的作用。本系统采用了双闭环系统，所以系统能够通 过两个调节器进行自动调节作用减少稳态速降。 关键词：双闭环系统，电流调节器，转速调节器，静特性，数学 模型 3 目 录 目录 3 一、直流电动机调速系统的方案选择 4 二、转速与电流双闭环直流调速系统
3、组成 5 2.1 转速与电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性 5 2.2 转速与电流双闭环直流调速系统的组成 6 2.3 转速电流双闭环直流调速系统的稳态结构框图和静 性 7 三、双闭环直流调速系统的基本原理 10 3.1 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析 10 3.2 典型系统 15 四、双闭环直流调速系统的整体设计 18 4.1 双闭环直流调速系统的动态结构框图 18 4.2 系统设计的一般原则 25 五、 转速、 电流双闭环直流调速系统原理图 27 结论 28 致谢 29 参考文献 30 4 一、直流电动机调速系统的方案选择 1.1 问题的提出 采用转速负反馈和 PI 调节器
4、的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的 前提下实现转速无静差。但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如：要求快 速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足需要 1.2 主要原因 在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。 在单闭环直流调速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但 它只能在超过临界电流值 Idcr 以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击， 并不能很理想地控制电流的动态波形 1.3 解决思路 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 Idm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，那
5、么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。 现在的问题是，我们希望能实现控制： 起动过程，只有电流负反馈，没有转速负反馈； 稳态时，只有转速负反馈，没有电流负反馈。 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 转速、电流双闭环直流调速系统结构 ASR转速调节器 ACR电流调节器 TG测速发电机 TA电流互感器 UPE电力电子变换器 ，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。 这就形成了转速与电流双闭环调速系统。 5 二、转速与电流双闭环直流调速系统组成 2.1 转速与电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性 对于一个完整的系统而言，系统所要达到的性能指标、整个系统的综合性价 比以及系统的运行稳定性、工作的可靠性等都是相当重要的，这就要求我们考虑 问题要非常周全，能够考虑到各方面因素对整个系统运行所产生的影响。 直流调速系统，传统上采用速度和电流的双闭环调速。这是从单闭环自动调 速系统发展起来的。采用 PI 控制器的单闭环系统，虽然实现了转速的无静差调 速，但因其结构中含有电流截止负反馈环节，限制了起制动的
