课程设计直流电机调速系统设计.doc

自动控制原理课程设计(论文)题目:无超调小功率直流调速系统设计学生姓名专业_自动化(工程方向)学号_班级_2008级2班指导教师彭生祥成绩_工程技术学院2011年1月目录1. 课程设计任务、内容与步骤 . 设计指标 . 设计内容与步骤 22. 直流电机相关参数的测算 33. 调速系统的总体设计 3电流调节器 . 转速调节器 . 系统原理图 44. 直流电源的选择 55. 电流内环的设计 . 电流环结构组成 56. 转速外环的设计 . 转速环结构组成 . 转速环PI调节器部分参数计算 87. 仿真与调试过程 . 绘制系统框图 . 系统调试 108. 心得体会与收获 . 巩固了相关知识 . 第一次将理论知识运用于实践 . 其他感想 12无超调小功率直流调速系统设计课程设计任务、内容与步骤设计指标设计无超调小功率直流调速系统,要求满足以下指标:转速无超调,电流最大超调量小于5%;转速与电流调节器均为带限幅输出的调节器;。设计内容与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;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PWM整流的驱动电路)及相关的保护电路进行选择;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;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;直流电机相关参数的测算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,并采用多次测量求平均值的方法;电枢回路电感的测量:与测量电阻类似,采用伏安法测量,但输入电源采用交流电源输入,先求阻抗,再算电感值;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,记录一组电压—时间数据,然后曲线拟合求电机时间常数。,即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR),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。电流调节器电流调节器使电流紧紧跟随其给定电压(即外环调节器的输出量)变化。对电网电压的波动起及时抗扰的作用。在转速动态过程中,保证获得电机允许的最大电流,从而加快动态过程。由于电流检测中常常含有交流分量,为使其不影响调节器的输入,需加低通滤波。转速调节器转速调节器是调速系统的主导调节器,它使转速n很快地跟随给定电压变化,稳态时可减小转速误差,如果采用PI调节器,则可实现无静差。它对负载变化起抗扰作用。其输出限幅值决定电机允许的最大电流。由于测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波,因此也需要滤波。系统原理图系统设计的一般原则是:先内环后外环。在这里,首先设计电流调节器,然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节,再设计转速调节器。由于调速系统的主要被控量是转速,故把转速负反馈组成的环作为外环,以保证电动机的转速准确跟随给定电压,把由电流负反馈组成的环作为内环,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,这就形成了转速、电流双闭环调速系统。双闭环调速系统原理图如下所示:直流电源的选择应用于直流电机调速系统的常用的直流电源有晶闸管相控整流电源和PWM控制与变换器,二者的动态数学模型基本一致,但考虑到晶闸管相控整流电源需要在环内加装平波电抗器,设计过程较为复杂,且PWM在工程中运用已相当普遍,故本次课程设计的直流电源采用PWM控制与变换器。如下图所示:电流内环的设计电流环结构组成从稳态要求上看,希望电流无静差,以得到理想的堵转特性,,采用I型系统就够了。再从动态要求上看,实际系统不允许电枢电流在突加控制作用时有太大的超调,以保证电流在动态过程中不超过允许值,而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素。为此,电流环应跟随性能为主,即应选用典型I型系统。,电流环的控制对象是双惯