双闭环直流调速系统课程设计

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1、1 目 录 1 设计目的及意义 3 2 工作原理 .7 2.1 双闭环直流调速系统的组成与原理7 2.2 双闭环直流调速系统的静特性分析8 2.3 双闭环直流调速系统的稳态结构图 11 2.4 双闭环直流调速系统的数学模型 . 13 2.5 调节器的具体设计 13 2.6 速度环的设计 . 17 2.7 双闭环直流调速系统仿真. 19 3 方案设计与论证 22 4 系统硬件设计 . 24 4.1 主电路 24 4.2 控制电路 25 2 4.3 驱动电路. 14 4.4 反馈和保护电路 . 26 5 系统调试 . 27 6 心得体会 . 29 参 考 文 献 . 30 3 1 设计目的及意义

2、通过课程设计。确定和掌握自动控制系统中主电路的结构 形式和闭环调速系统的组成及工作原理， 并掌握调速系统中各参数 的计算方法。 能利用 MATLAB 对系统进行建模并仿真 ， 并且通过仿 真观察系统的转速、电流响应和设定参数变化的系统响应的影响 4 1.1 岩石磨片机是用于对切割后的岩石标本进行平面磨 平、 制取高精度岩石标本的矿用机械， 岩石磨片机磨头上装有125 金刚石磨轮，磨头自动前进磨削。 主要技术参数：磨轮 规格：1253040m，磨削范围：7mm 的载玻片，磨削动力 头功率：0.55KW 3000 转分 编程控制器：CNC 控制器或者 AT89S51 单片机, 可编 180 段程序

3、指令(不同的工作状态)5mm 的载玻片磨到 0.02-0.03mm 大约需 5 分钟，且三片同时磨。(整个 磨片过程一键搞定，一组磨片结束后自动回到起始位置等待装片。 机械手夹具，无噪声)自动磨削，进给量：编程自动确定。冷却： 自来水冷却。第二代岩矿薄片标本磨片机.高清触摸式平板电脑操 作,磨片全程监控.设计参数简单方便直观.技术先进性能可靠.效 率高零破损.精度可达 0.002mm-0.0025mm.全面提升或替代 CNC 编 程岩石标本安装在工作台上,工作时工作台带到标本运动，磨头高 速旋转自动前进磨削。 磨头旋转速度对标本的质量有较大影响， 故 需设计磨头的调试系统。 直流电动机具有良好

4、的启动、制动性能，宜于在宽范围内 平滑调速， 在许多需要调速和快速正反转的店里拖动领域中得到了 5 广泛的应用。近年来， 虽然高性能交流调速系统发展很快，交流调 速系统已经逐步取代直流调速系统。 然而直流拖动孔子系统不仅在 理论上和实践上都比较成熟， 目前还在应用； 而且从控制角度来看， 直流拖动系统有时交流拖动控制系统的基础。 因此， 直流调速系统 在工业领域是很重要的 从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电 压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工 作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化 直流电动机稳态转速可表示为 =n 直流电动机的主要参数额定

5、电压 220V，额定功率 1KW，额 定转速 3000r/min，控制系统性能指标：电流超调量不大于 5%，空 载起动到额定转速时的转速超调量不大于 20%， 调速范围 D=10， 无 静差,系统采用双闭环可逆运行。 本设计从直流电动机的工作原理入手，并详细分析了系统 的原理及其静态和动态性能。 然后按照自动控制原理， 对双闭环调 速系统的设计参数进行分析和计算。 转速、 电流双闭环直流调速系 6 统是性能很好， 应用最广的直流调速系统, 采用转速、 电流双闭环 直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。转速、电流双闭环 直流调速系统的控制规律， 性能特点和设计方法是各种交、 直流电 力拖动自

6、动控制系统的重要基础。 应掌握转速、 电流双闭环直流调 速系统的基本组成及其静特性； 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； 应用工程设计方法解决双闭环调 速系统中两个调节器的设计问题，等等。 7 2 工作原理 2.1 双闭环直流调速系统的组成与原理 图 2.1 双闭环直流调速系统的原理图 电动机在启动阶段,电动机的实际转速(电压)低于给定值, 速度调节器的输入端存在一个偏差信号,经放大后输出的电压保持 为限幅值,速度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作 为电流给定值送入电流调节器, 此时则以最大电流给定值使电流 调节器输出移相信号,直流电压迅速上升,电流也随即增大直到等 8 于最大给定值, 电动机以最大电流恒流加速启动。 电动机的最大电 流(堵转电流)可以通过整定速度调节器的输出限幅值来改变。 在电 动机转速上升到给定转速后, 速度调节器输入端的偏差信号减小 到近于零,速度调节器和电流调节器退出饱和状态,闭环调节开始 起作用。对负载引起的转速波动,速度调节器输入端产生的偏差信 号将随时通过速度调节器、电流调节器来修正触发器的移相电压