自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計(已修改)
2025-07-07 03:36 本頁面
【正文】 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書專 業(yè)班 級姓 名設(shè) 計 起 止 日 期設(shè)計題目：設(shè)計任務(wù)（主要技術(shù)參數(shù)）：指導(dǎo)教師評語：成績： 簽字：年 月 日雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計班 級：08t自動化1學(xué) 號：T0856120姓 名：周瑜指導(dǎo)教師：李雪飛設(shè)計時間：目 錄1 課程設(shè)計的目的……………………………………………………………… 12 課程設(shè)計的主要內(nèi)容………………………………………………………… 1 系統(tǒng)的組成…………………………………………………………………… 1 系統(tǒng)的工作原理……………………………………………………………… 2 系統(tǒng)的靜特性分析…………………………………………………………… 2 系統(tǒng)的動態(tài)過程分析………………………………………………………… 3 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計…………………………………………………………… 4 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計…………………………………………………………… 7 電流環(huán)的仿真………………………………………………………………… 9 轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真………………………………………………………………… 11 過電流保護…………………………………………………………………… 163 設(shè)計結(jié)果分析…………………………………………………………………… 17 電壓變化和負載變化引起的擾動情況……………………………………… 17 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在的缺點及解決方案………………… 18 電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用…………………………………………… 19 采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的理由…………………………… 194 設(shè)計心得體會…………………………………………………………………… 21參考文獻…………………………………………………………………………… 22課程設(shè)計說明書 1 課程設(shè)計的目的《自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計》是學(xué)習(xí)理論課程之后的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。目的是使學(xué)生鞏固和加深課程的理論知識，結(jié)合實際，融會貫通。進一步培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決實際工程技術(shù)問題的能力。充分發(fā)掘自身的潛力，開拓思路設(shè)計雙閉環(huán) 直流調(diào)速系統(tǒng)。并掌握其系統(tǒng)的組成、工作原理、調(diào)節(jié)器的設(shè)計及Simulink仿真等內(nèi)容，同時在計算、繪圖、編號、設(shè)計說明書等方面得到訓(xùn)練，為今后的學(xué)習(xí)工作奠定基礎(chǔ)。2 課程設(shè)計的主要內(nèi)容 系統(tǒng)的組成如圖1所示，為了使轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）和電流調(diào)節(jié)器（ACR），二者之間實行嵌套（或稱串級）連接，且都帶有輸出限幅電路。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)[1]。圖中ASR為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，ACR為電流調(diào)節(jié)器，TG為測速發(fā)電機，TA為電流互感器，UPE為電力電子變換器，為轉(zhuǎn)速給定電壓，為轉(zhuǎn)速反饋電壓，為電流給定電壓，為電流反饋電壓。圖1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)沈 陽 大 學(xué) 課程設(shè)計說明書 系統(tǒng)的工作原理如圖2所示，圖中標(biāo)出了兩個調(diào)節(jié)器輸入輸出的電壓的實際極性，他們是按照電力電子變換器的控制電壓U為正電壓的情況標(biāo)出的，并考慮到運算放大器的倒相作用。為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器。在啟動過程中由于外環(huán)很快達到飽和，只有電流負反饋起作用，此時相當(dāng)于在最大允許起動轉(zhuǎn)矩的情況下進行恒流起動，系統(tǒng)能獲得最大的加速度，且電流和轉(zhuǎn)速負反饋分別加到兩個調(diào)節(jié)器的輸入端，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)速環(huán)起作用，系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，此時電流環(huán)只起跟隨作用，這樣就可以實現(xiàn)準(zhǔn)時間最優(yōu)控制，使系統(tǒng)能夠獲得良好的靜、動態(tài)性能。圖2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖 系統(tǒng)的靜特性分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)如圖3所示，兩個調(diào)節(jié)器均采用帶限幅作用的PI調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓U決定了電流給定的最大值，電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓U限制了電力電子變換器的最大輸出電壓U[1]。分析靜特性的關(guān)鍵是掌握PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征，一般使存在兩種狀況：飽和—輸出達到限幅值，不飽和—輸出未達到限幅值。當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時，輸出達到限沈 陽 大 學(xué) 課程設(shè)計說明書 幅值，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號使
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