运控课程设计--直流双环系统（三）的设计及仿真分析（四）

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1、 课程设计任务书课程设计任务书 题题 目目: : 直流双环系统（直流双环系统（三三）的设计及仿真分析（）的设计及仿真分析（四四） 初始条件：初始条件： 双闭环调速系统，其整流装置采用三相桥式全控整流电路。系统基本数据如下： 直流电动机： Unom=220V ，Inom=136A ，nnom=1460r/min ， 0.132min/ e CVr ，允许过载 倍数1 . 5，额定转速时的给定电压 * 10, n UV调节器，饱和输出电压 * 10 im UV。时间常数：TL=0.03s，Tm=0.18s，晶闸管装置放大倍数：KS=40，电枢回路总电阻： R=0.5。 要求完成的主要任务要求完成的

2、主要任务: : （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体 要求） 试对该系统进行动态参数设计。设计指标：稳态无静差，电流超调量5% i ；空载起动 到额定转速时的转速超调量20% n ，过渡过程时间0.1 s ts。画出系统结构框图并计算： (1) 电流反馈系数和转速反馈系数； (2) 设计电流调节器，计算电阻和电容的数值（取 0 40Rk） ； (3) 设计转速调节器，计算电阻和电容的数值（取 0 40Rk） ； (4) 让电机带载（ 2 dL In，风机泵类负载）启动到额定转速，观察并录下电机的转速、电 流等的波形，并进行分析。 1 时间安排：时间安排：2013.5.22 布

3、置课程设计题目 2013.5.23 - 5.28 完成课程设计 2013.529 - 5.30 撰写课程设计报告 2013.5.31 答辩并上交报告 指导教师签名：指导教师签名： 年年 月月 日日 系主任（或责任教师）签名：系主任（或责任教师）签名： 年年 月月 日日 摘要 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用， 我们设置两个调节器，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。两者之间实行嵌套连接，把转速调节器 的输出当成电流调节器的输入，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

4、环系统。 在起动过程中只有电流负反馈没有转速负反馈。达到稳态后转速负反馈起主导作用 电流负反馈仅为电流随动子系统在原（转速）单闭环直流调速系统中再添加“电流”负 反馈，就构成了转速电流双闭环直流调速系统。 关键词：空载启动 PI 调节器 双闭环 仿真 1 目录 1. 直流双环系统设计 2 1.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成 . 2 1.2 转速、电流双闭环直流调速系统的静态结构 . 3 1.3 转速、电流双闭环直流调速系统的动态结构 . 3 2. 电流环的设计 4 2.1 系统参数选取及设计 . 4 2.2 确定时间常数 . 4 2.3 计算电流调节器的参数 . 4 2.4 检验近似条

5、件 . 5 3. 速度环的设计 6 3.1 确定时间常数 . 6 3.2 转速调节器结构 . 6 3.3 计算转速调节器参数 . 6 3.4 检验近似条件 . 6 3.5 校核转速超调量 . 7 4. MATLAB 仿真 8 4.1 仿真结构图 . 8 4.2 仿真结果图 10 4.3 仿真结果分析 13 4.3.1 启动过程分析 13 4.3.2 负载变化扰动的调节过程 . 14 5. 心得体会 . 15 6. 参考文献 . 16 2 直流双环系统的设计及仿真分析 1. 直流双环系统设计 1.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成 采用转速负反馈和 PI 调节器的单闭环直流调速系统可以在保证

6、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。主要原因是因为在单闭环系统中 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 dcr I 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。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 dm I 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，那么，采用电流负反馈应该能 够得到近似的恒流过程。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。 ASRACRUPE TG M * n U * i U c U i