基于v-m的雙閉環(huán)直流運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正開題報(bào)告-wenkub
2022-09-09 10:04:01 本頁(yè)面
【正文】 字設(shè)備公司（ DEC）研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable ,是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。 DCS 產(chǎn)品雖然在原理上并沒(méi)有多少突破，但由于技術(shù)的進(jìn)步、外界環(huán)境變化和需求的改變，共出現(xiàn)了三代 DCS 產(chǎn)品。由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)并不普及，所以開發(fā) DCS 應(yīng)強(qiáng)調(diào)用戶可以不懂計(jì)算機(jī)就能使用 DCS。從 90 年代開始，陸續(xù)出現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、基于 PC的控制系統(tǒng)等 。 盡當(dāng)今功率半導(dǎo)體變流技術(shù)已有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但在工業(yè)生產(chǎn)中 VM系統(tǒng)的應(yīng)用還是有相當(dāng)?shù)谋戎亍? 直流電動(dòng)機(jī) 因 具有良好的起、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到 了廣泛 應(yīng)用。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(guó)民經(jīng)濟(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。晶閘管問(wèn)世后，生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，組成晶閘管 — 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 VM 系統(tǒng)） 。所以以此為課題進(jìn)行研究具有一定的實(shí)用價(jià)值。 70 年代中期，由于設(shè)備大型化、工藝流程連續(xù)性要求高、要控制的工藝參 數(shù)增多，而且條件苛刻，要求顯示操作集中等，使已經(jīng)普及的電動(dòng)單元組合儀表不能完全滿足要求。同時(shí)，開發(fā) DCS 還應(yīng)強(qiáng)調(diào)向用戶提供整個(gè)系統(tǒng)。 1975 年至 80年代前期為第一代產(chǎn)品， 80 年代中期至 90 年代前期為第二代產(chǎn)品， 90 年代中期至 21 世紀(jì)初為第三代產(chǎn)品。 由于第一代 PLC 是為了取代繼電器的，因此，采用了梯形圖語(yǔ)言作為編程方式，形成了工廠的編程標(biāo)準(zhǔn)。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝 置。 上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為 3040%。 PC 技術(shù)推動(dòng)了工控機(jī)技術(shù)的發(fā)展 歷史上， VME 總線工業(yè)控制機(jī)一直是許多嵌入式應(yīng)用的首選機(jī)型。 VME 總線最新產(chǎn)品已經(jīng)采用了 500MHz 的 Pentium Ⅲ 處理器。為了將 PCI SIG 的 PCI 總線規(guī)范用在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 1995 年 11 月 PCI 工業(yè)計(jì)算機(jī)制造者聯(lián)合會(huì) (PICMG)頒布了 CompactPCI 規(guī)范 版。該項(xiàng)技術(shù)是由西門子公司為主的十幾家德國(guó)公司、研究所共同推出的。在當(dāng)前的過(guò)渡時(shí)期具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，得到了較快的發(fā)展。它采用 ISO/OSI 模型的全部 7層協(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置，其最大傳輸速率為 ,傳輸距離為 2700m，傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、光纜、射頻、紅外線和電力線等。 傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的整流裝置采用晶閘管，雖然在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有一定優(yōu)勢(shì)，但其控制復(fù)雜，對(duì)散熱要求也較高。但近年來(lái)，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。這種控制系統(tǒng)采用嵌入式控制器，在嵌入式操作系統(tǒng)的軟件平臺(tái)上工作，控制系統(tǒng)自身就具有局域網(wǎng)甚至互聯(lián)網(wǎng)的上網(wǎng)功能，這樣就為遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程故障診斷及維護(hù)提供了方便。該調(diào)速方法可以實(shí)現(xiàn)大范圍平滑調(diào)速，是目前直流調(diào)速系統(tǒng)采用的主要調(diào)速方案?？梢獙?shí)現(xiàn)高精度和高動(dòng)態(tài)性能的控制，不僅要控制速度，同時(shí)還要控制速度的變化率也就是加速度。 2 文獻(xiàn)綜述 文獻(xiàn)簡(jiǎn)介 （ 1）在由阮毅、陳維鈞主編的《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》 [1]一書中，以控制規(guī)律為主線，按照交流到直流、從開環(huán)到閉環(huán)（單閉環(huán)、雙閉 環(huán)）、從調(diào)速到伺服循序漸進(jìn) ，系統(tǒng)簡(jiǎn)介的介紹了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)所涉及的基本知識(shí)。但是由于篇幅有限，很多地方介紹過(guò)于粗淺， 比如觸發(fā)脈沖相位角控制部分沒(méi)有提及具體的控 制大小的實(shí)現(xiàn)電路和原理。在電力電子器件方面注重在實(shí)際應(yīng)用，并對(duì)控制電路、控制原理都有深入的解析。對(duì)于系統(tǒng)模型的建立和穩(wěn)定性分析校正很清晰。還涵蓋了數(shù)字電子技術(shù)部分。其次，《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》 回答了怎樣建立系統(tǒng)模型得出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)、怎樣判定系統(tǒng)穩(wěn)定性、怎樣進(jìn)行校正等問(wèn)題。 圖 31 設(shè)計(jì)方框圖 設(shè)計(jì)任務(wù)和 要求 設(shè)計(jì)電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)并校正系統(tǒng)穩(wěn)定性。 由于主電路電感的作用，電流不能突跳，為了實(shí)現(xiàn)在允許條件下最快起動(dòng)，關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值的恒流過(guò)程，按照反饋控制規(guī)律，采用某個(gè)物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變，那么采用電流負(fù)反饋就應(yīng)該能得到近似的恒流過(guò)程。 圖 32 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) ASR— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR— 電流調(diào)節(jié)器 TG— 轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置 TA— 電流互感器 UPE— 電力電子變換器 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)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置 [8]。 相
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