电机调速系统课程设计报告

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1、 1 电机调速系统课程设计报告电机调速系统课程设计报告 本课程设计的目的在于训练我们设计实际电机控制系统的能力。 设计使用的仿真工具是 MA TLAB的SIMULINK软件包。 MA TLAB是美国MA THWORKS公司推出的高效的可视化编程软件。它已成为国际上最 流行的科学与工程计算软件工具。 它有强大而精确的矩阵运算功能， 正如其名 “矩阵实验室” 。 此外，它还具有科学绘图、数据处理、数值分析等功能。MA TLAB的工具箱功能集成了许 多特殊功能，极大地扩展了MA TLAB的功能。其中与控制系统有关的一些工具箱，大大简 化了控制系统的分析与设计。 本文讨论了状态反馈控制系统设计问题。利

2、用MA TLAB软件，对电机拖动系统进行状 态反馈控制，提高了控制系统的运行性能，改善了控制系统的鲁棒性。 1. EXERCISE 1 待仿真的电机电枢电路如下面图 1 所示， 图 1 电机电枢电路 本课程设计给出的是电机电枢回路以及负载运动的状态空间描述，如下所示： x=I ,v=I ,u=V T L 100333980 xx+u 8.51.702.5 1000 v=x+u 0100 将上述状态方程转化成相应的传递函数的表示形式，如下： 2 图 2 电机状态方程相应的传递函数图 事实上， 观察传递函数我们就可以发现， 状态方程中 100333 8.51.7 矩阵的特征值 （即 状态方程相应传

3、递函数的极值） 与图 2 中相应惯性环节的极值是不同的。 这是因为状态方程 相应的极值是对应于加了负反馈后的闭环传递函数， 惯性环节的极值相应的是开环传递函数 的极值。 2. EXERCISE 2 练习 2 的要求是在练习 1 给出的状态方程的基础上增加一个电流环， 使得加入该环节之 后，系统的输入是给定电流（当然也包括负载的力矩） ，而系统的输出包括调节得到的电枢 电流，转速（当然也包括电流的积分） 。 2.1 控制原理控制原理 设计要求达到2%的调节时间在20ms之内，输出电流与给定电流之间无静差。同时，不 妨设电流环的超调不超过5%.电流环是双环调速系统的内环，它跟随给定电流，对电网电压

4、 波动起抗干扰作用, 加快动态过程。由于要求输出电流与给定电流之间无静差，因此采用PI 调节法，这也是在练习2中状态变量里要包括电流的积分的原理所在。通过调节输出电流、 输出转速、输出电流积分三者的反馈系数，一方面调节系统的极点，使系统的动态参数达到 要求，另一方面实现PI控制，使系统达到无静差的要求。 2.2 电流调节器（电流调节器（ACR）的设计）的设计 参考电流是通过电流调节器（ACR）引入到调速系统中的。下面讨论系统中电流调节 器的设计。首先，为了设计的简便直观起见，下面在设计ACR时用的是与状态方程等价的 传递函数形式。最后设计完成时，可以将其还原为状态方程的形式。 下面根据根据系统的动态响应指标的要求，设计闭环系统的极点。 由于这是一个3阶闭环系统， 因此一共有3个极点。 其中两个共轭复数极点可以按照系统 的调节时间，超调量的要求确定。同时，可以把第3个负