直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-07-12 08:04 本頁面
【正文】 目錄1 緒 論 1 1 12 直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 3 3 3 3 4 63 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 8 10 12 12 13 15 17 195 結(jié) 論 20參考文獻(xiàn) 211 緒 論直流調(diào)速是現(xiàn)代電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)展較早的技術(shù)。就目前而言，直流調(diào)速系統(tǒng)仍然是自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的主要形式，電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械，鋼鐵，礦山，冶金，化工，石油，紡織，軍工等行業(yè)。這些行業(yè)中絕大部分生產(chǎn)機(jī)械都采用電動(dòng)機(jī)作原動(dòng)機(jī)。有效地控制電機(jī)，提高其運(yùn)行性能，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。以上等等需要高性能調(diào)速的場(chǎng)合得到廣泛的應(yīng)用。然而傳統(tǒng)雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、性能相對(duì)穩(wěn)定的常規(guī)PID控制技術(shù)，在實(shí)際的拖動(dòng)控制系統(tǒng)中，由于電機(jī)本身及拖動(dòng)負(fù)載的參數(shù)(如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)并不像模型那樣保持不變，而是在某些具體場(chǎng)合會(huì)隨工況發(fā)生改變；與此同時(shí)，電機(jī)作為被控對(duì)象是非線性的，很多拖動(dòng)負(fù)載含有間隙或彈性等非線性的因素。因此被控制對(duì)象的參數(shù)發(fā)生改變或非線性特性，使得線性的常參數(shù)的PID控制器往往顧此失彼，不能使得系統(tǒng)在各種工況下都保持與設(shè)計(jì)時(shí)一致的性能指標(biāo)，常常使控制系統(tǒng)的魯棒性較差，尤其對(duì)模型參數(shù)變化范圍大且具的非線性環(huán)節(jié)較強(qiáng)的系統(tǒng)，常規(guī)PID調(diào)節(jié)器就很難滿足精度高、響應(yīng)快的控制指標(biāo)，往往不能有效克服模型參數(shù)變化范圍大及非線性因素的影響。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是性能很好，應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)可獲得優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)調(diào)速特性。此系統(tǒng)的控制規(guī)律，性能特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法是各種交、直流電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。 20世紀(jì)90年代前的大約50年的時(shí)間里，直流電動(dòng)機(jī)幾乎是唯一的一種能實(shí)現(xiàn)高性能拖動(dòng)控制的電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)的定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互獨(dú)立并且正交，為控制提供了便捷的方式，使得電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的起動(dòng)，制動(dòng)和調(diào)速性能。盡管近年來直流電動(dòng)機(jī)不斷受到交流電動(dòng)機(jī)及其它電動(dòng)機(jī)的挑戰(zhàn)，但至今直流電動(dòng)機(jī)仍然是大多數(shù)變速運(yùn)動(dòng)控制和閉環(huán)位置伺服控制首選。因?yàn)樗哂辛己玫木€性特性，優(yōu)異的控制性能，高效率等優(yōu)點(diǎn)。直流調(diào)速仍然是目前最可靠，精度最高的調(diào)速方法。通過對(duì)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的了解，使我們能夠更好的掌握調(diào)速系統(tǒng)的基本理論及相關(guān)內(nèi)容，在對(duì)其各種性能加深了解的同時(shí)，能夠發(fā)現(xiàn)其缺陷之處，通過對(duì)該系統(tǒng)不足之處的完善，可提高該系統(tǒng)的性能，使其能夠適用于各種工作場(chǎng)合，提高其使用效率。并以此為基礎(chǔ)，再對(duì)交流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行研究，最終掌握各種交、直流調(diào)速系統(tǒng)的原理，使之能夠應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在過去，人們感到自動(dòng)控制理論的研究發(fā)展很快，但是在應(yīng)用方面卻不盡人意。但近年來，現(xiàn)代控制理論在電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究方面卻出現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的興旺景象，這主要?dú)w功于兩方面原因：第一是高性能處理器的應(yīng)用，使得復(fù)雜的運(yùn)算得以實(shí)時(shí)完成。第二是在辨識(shí)，參數(shù)估值以及控制算法魯棒性方面的理論和方法的成熟，使得應(yīng)用現(xiàn)代控制理論能夠取得更好的控制效果。本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是應(yīng)用自動(dòng)控制理論和工程設(shè)計(jì)的方法對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和控制，設(shè)計(jì)出能夠達(dá)到性能指標(biāo)要求的電力拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器，應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真和校正以達(dá)到滿足控制指標(biāo)的目的。2 直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（1）直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)接通電源以后，轉(zhuǎn)速從零達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的過程稱為起動(dòng)過程。直流電機(jī)的起動(dòng)條件應(yīng)滿足以下原則：①起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩；②起動(dòng)電流限制在安全范圍以內(nèi)；③起動(dòng)設(shè)備投資要經(jīng)濟(jì)適用，設(shè)備運(yùn)行要安全可靠，起動(dòng)時(shí)間要短。（2）直流電動(dòng)機(jī)速度的調(diào)節(jié)① 改變電樞供電電壓U② 減弱勵(lì)磁磁通Φ③ 改變電樞回路電阻R從以上三種方法的介紹中可知，對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞電壓的方式為最好。變電阻只可以實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速；弱磁調(diào)速雖然可以實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，但它可調(diào)節(jié)的范圍不太大，經(jīng)常要和調(diào)壓方式配合，在額定轉(zhuǎn)速以上可作較小范圍的弱磁升速。因此，調(diào)壓調(diào)速為自動(dòng)控制系統(tǒng)主要調(diào)速方式，本論文正是采用此方法來設(shè)計(jì)系統(tǒng)。根據(jù)各類典型生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速系統(tǒng)提出的要求，一般可以概括為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)速指標(biāo)。靜態(tài)調(diào)速指標(biāo)要求電力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)能在最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，并且要求在不同轉(zhuǎn)速下工作時(shí)，速度穩(wěn)定；動(dòng)態(tài)調(diào)速指標(biāo)要求系統(tǒng)啟動(dòng)、制動(dòng)快而平穩(wěn)，并且具有良好的抗擾動(dòng)能力?？箶_動(dòng)性是指系統(tǒng)穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn)速上運(yùn)行時(shí)，應(yīng)盡量不受負(fù)載變化以及電源電壓波動(dòng)等因素的影響。（1）調(diào)速范圍生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，提供的
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