1、 自动控制原理 课程设计报告 学院 工程技术学院 姓名 学号 专业 自动化 同组人员 课程名称 小功率直流调速系统设计 设计题目名称 无超调系统设计 起止时间 2013 年 1 月 8 日下午2013 年 1 月 13 日上午 成绩 指导老师签名 目目 录录 1 1. . 课程设计任务、内容与步骤课程设计任务、内容与步骤 3 3 1.1. 设计目标 . 3 1.2. 设计内容与步骤 . 3 2.2. 直流电机相关参数的测算直流电机相关参数的测算 3 3 2.1. 实验步骤 3 2.2. 实验注意事项 3 2.2. 拟合曲线 4 2.3. 注意事项 4 3.3. 调速系统的总体设计调速系统的总体
2、设计 5 5 3.1 电流调节器 . 5 3.1. 转速调节器 . 5 3.2. 系统原理图 . 5 4.4. 直流电源的选择直流电源的选择 6 6 4.1. PWM 的等效传递函数 5.5. 电流内环的设计电流内环的设计 6 6 5.1. 电流环结构组成 . 6 5.2.电流环的仿真校正 6 6.6. 转速外环的设计转速外环的设计 1010 6.1. 转速环结构组成 10 6.2. 转速环 PI 调节器部分参数计算 . 10 7.7. MATLABMATLAB 仿真与调试仿真与调试 错误!未定义书签。 7.1. 绘制系统框图 11 7.2. 系统调试 12 8.8. 心得体会与收获心得体会与
3、收获 错误!未定义书签。 无超调小功率直流调速系统设计 1.设计任务、内容与步骤 1.1 设计目标 设计一个无超调小功率直流调速系统，设计要满足以下性能指标： （1）电流最大超调量小于 5%转速无超调； （2）转速与电流调节器均为带限幅输出的调节器； （3）阶跃负载扰动作用下的恢复时间小于 1S。 1.2 设计内容及步骤 （1）设计实验内容及步骤，测定直流电机的各个参数，包括电枢回路电阻、 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
4、 PWM 整流的驱动电路）及相关的保护电路进行选择； （3）按各分组中性能指标额要求，设计转速、电流双闭环系统，给出系统 的原理图及动态结果图；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，观察系统启动过程中（即阶跃响应）转速 误差、电流误差、点数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.直流电机参数测算的实验内容 2.1 实验步骤 （1）电枢回路电阻的测量：采用伏安法测电阻，将电枢绕组当做简单的电 阻来测量，多次测量求平均值； （2） 电枢回路电感的测量： ，
5、采用伏安法测量， 输入电源采用交流电源输入， 求阻抗，利用公式 22 XZR和/(2)LXf算电感值 L； （3）机电时间常数的测量：在示波器上测量测速发电机的输出电压，记录 多组电压时间数据，然后利用 matlzb 曲线拟合求电机时间常数。 2.2 实验原理图 A AW W M MV V * * * * 2.3 实验注意事项 测量直流电机的电枢电阻时可以利用交流电源来测量，这样可以同时将电 枢的电感测量出来，以便计算电机的电磁时间常数和机电时间常数 2.4 曲线拟合 x=-2 -1.92 -1.90 -1.84 -1.8 -1.74 -1.68 -1.6 -1.56 -1.50 -1.40 -1.24 -1.08 -0.88 -0.52 -0.32 0.16 0.76 0.96 1.0 1.32 1.56 y=0 0.16 0.96 2.16 2.8 3.76 3.92 4.64 4.96 5.2 5.52 6.4 7.2 7.68 8.24 8.24 8.48 8.40 8.64 8.64 8.64 8.
