(完整word版)双闭环控制系统.docx

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课程设计报告
课 程 课程设计
课 题 双闭环控制系统设计
班 级
姓 名
学 号
目录
第 1 章 双闭环系统分析 1...
1
1
双闭环的优点 1...
第 2 章 系统参数设计 2...
电流调节器的设计 2...
时间参数选择 2...
计算电流调节参数 2...
校验近似条件 3...
转速调节器的设计 3...
电流环等效时间常数： 3...
转速环截止频率为 5...
计算控制器的电阻电容值 5..
第 3 章 仿真模块 6
电流环模块 6...
6...
第 4 章 仿真结果 7
电流环仿真结果 7...
转速环仿真结果 7...
稳定性指标的分析 8...
电流环的稳定性 8...
转速环的稳定性 8...
结论 9
参考文献 1..0..
第 1 章 双闭环系统分析
系统介绍
整流电路可从很多角度进行分类， 主要分类方法是： 按组成的器件可分为不可控 ,半控和 全控三种；按电路结构可分为桥式电路和零式电路； 按交流输入相 数分可分为单相、 双相、 三相和多相电路；按控制方法又可分为相控整流和斩波 控制整流电路。
本系统采用的是三相全控桥式晶闸管相控整流电路。 这是因为电机容量相对 较大，并且 要求直流脉动小、容易滤波。其交流侧由三相电网直接供电，直流侧 输出脉动很小的直流 电。在分析时把直流电机当成阻感性加反电势负载。因为电 机电流连续所以分析方法与阻 感性负载相同，各参量计算公式亦相同。
系统原理
ASR（速度调节器）根据速度指令Un*和速度反馈Un的偏差进行调节，其输出是电流指 令的给定信号Ui* （对于直流电动机来说，控制电枢电流就是控制电磁转矩，相应的可以调 速）。
ACR电流调节器）根据Ui*和电流反馈Ui的偏差进行调节，其输出是UPE（功率变换器件 的）的控制信号Uc。进而调节UPE的输出，即电机的电枢电压，由于转速不能突变，电枢 电压改变后，电枢电流跟着发生变化，相应的电磁转矩也跟着变化，由 TeTL=Jd n/dt,只要
Te与TL不相等转速会相应的变化。整个过程到电枢电流产生的转矩与负载转矩达到平衡， 转速不变后，达到稳定。
双闭环的优点
双闭环调速系统属于多环控制系统，每一环都有调节器，构成一个完整的闭环系统。 工 程设计方法遵循先内环后外环的原则。步骤为：先设计电流环（内环） ，对其进行必要的变 换和近似处理， 然后依照电流环的控制要求确定把它校正成哪一种典型系统， 再根据控制对 象确定其调节器的类型， 最后根据动态性能指标的要求来确定其调节器的有关参数。 电流环 设计完成以后，把电流环看成转速环（外环）中的一个环节，再用同样的方法设计转速环。
在电流检测信号中常有交流分量，为了不让它影响调节器的输入，加入了低通滤波器， 然而滤波环节可以使反馈信号延迟， 为了消除此延迟在给定位置加一个相同时间常数的惯性 环节。同理，由测速发电机得到的转速反馈电压常含有换向纹波，因此也在给定和反馈环节 加入滤波环节。
第2章系统参数设计

额定电流
额定电阻
???
??=瓦=
3001 = 18 75??
160
??
???=耳=
设置晶闸管放大系数K??= 40
—= Q
3000
(2-1)
(2-2)

整流装置滞后时间常数???利用三相桥式电路的平均控制时间
???= ?? (2-3)
电流滤波时间常数
????= ?? (2-4)
电流环小时间常数和
????= ??+ ????= ?? (2-5)

电流调节器超前时间常数
??
??=
20 X 10'3
=??
???=

电流开环增益：
???=

?丈?？

-
〜??
???=
?0????????
石=
160-24 X
1590
(2-6)
(2-7)
〜?????????/??；2-8)
???
10
X
=
(2-9)
表2-1典型I型系统动态抗扰性能指标与参数关系
m T1/T2 T/T2
1/5
1/10
1/20
1/30
Cmax/Cb*100%
%
%
%
%
tm/T