自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-wenkub
2023-07-10 03:36:08 本頁(yè)面
【正文】 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]。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)，PI調(diào)節(jié)器工作在線性調(diào)節(jié)狀態(tài)，其作用是使輸入偏差電壓△U在穩(wěn)態(tài)時(shí)為零。第Ⅱ階段是恒流升速階段。兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器，在實(shí)際運(yùn)行中可能處于不飽和、飽和兩種狀態(tài)。在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，應(yīng)該首先設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，然后把整個(gè)電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。圖5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 整流裝置采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下：直流電動(dòng)機(jī)：220V，136A，1000r/min，=電流濾波時(shí)間常數(shù)T。電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣型的，因此可用PI型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：W（s）=檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能：≈≈，各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的。（1）確定時(shí)間常數(shù)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取T=+ T=+=（2）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按照設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：W（S）=（3）計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5，則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為=5*=沈 陽(yáng) 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益為K==s≈ sASR的比例系數(shù)為K==≈（4）檢驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為=K=*≈ s電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件= s≈ s＞ 滿足簡(jiǎn)化條件轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件= s≈ s＞ 滿足近似條件（5）計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖7所示，取R=40k，則*40k=100k 取100kC==F≈ 取1FC==≈1F 取1F（6）校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量當(dāng)h=5時(shí)，=%，不能滿足設(shè)計(jì)要求。在此基礎(chǔ)上，利用圖8的仿真模型，可以觀察PI參數(shù)對(duì)跟隨性能指標(biāo)的影響趨勢(shì)，找到符合工程要求的更合適的參數(shù)?？梢?jiàn)隨著KT的增大，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間和超調(diào)量都變大。ASR調(diào)節(jié)器經(jīng)過(guò)了不飽和、飽和、退飽和三個(gè)階段，最終穩(wěn)定運(yùn)行于給定轉(zhuǎn)速。KT===% KT===%KT===%KT===%圖11（a）、(d)分別給定KT==2時(shí)的階躍響應(yīng)曲線，可以看出，給定量不同時(shí)，對(duì)應(yīng)超調(diào)量過(guò)渡過(guò)程時(shí)間不相同。沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 圖11（a） KT=圖11（b） KT=圖11（c） KT=沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 圖11（d） KT=雙擊階躍輸入模塊把階躍值設(shè)置為10。KT===%KT===%KT===%KT===%圖12（a）、(d)分別給定KT==2時(shí)的階躍響應(yīng)曲線，可以看出，給定量不同時(shí)，對(duì)應(yīng)超調(diào)量過(guò)渡過(guò)程時(shí)間不相同。圖12（a） KT=圖12（b） KT=圖12（c） KT=沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 圖12（d） KT= 過(guò)電流保護(hù)要求是在控制電路中檢測(cè)到電流，然后能馬上切斷晶閘管的電壓實(shí)現(xiàn)保護(hù)。圖16 LM393的電機(jī)保護(hù)電路圖設(shè)計(jì)思路（1）當(dāng)A點(diǎn)電壓大于B點(diǎn)電壓時(shí)，Vout反轉(zhuǎn)，由低電平變?yōu)楦唠娖?，儀器報(bào)警，沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 以防止電機(jī)過(guò)載損壞；（2）（微機(jī)11型電源+5V輸出）；（3）LM741負(fù)輸入端基準(zhǔn)電壓V=5*R4/（R3+R4）=；（4）C1,C2濾波；R1為2W、1%金屬膜電阻；R2,R5保護(hù)運(yùn)放LM741正負(fù)輸入端；R3,R4為L(zhǎng)M741負(fù)輸入端分壓電阻，精度為1%；R6反饋電阻，保護(hù)芯片；R6保護(hù)輸出端目標(biāo)；（5）電機(jī)用電阻替代，以實(shí)現(xiàn)A點(diǎn)分壓；（6）LM741正輸入端電壓來(lái)自“微機(jī)11型電源”的+6V~26V在R1上的分壓，R1和電機(jī)代替電阻根據(jù)具體情況配置；（7）LM741負(fù)輸入端電壓來(lái)自“微機(jī)11型電源”的+5V在R4上的分壓，R3和R4根據(jù)具體情況配置；（8）、1V、A點(diǎn)分壓大于或小于B點(diǎn)電壓時(shí)，運(yùn)放輸出均為高電平，不能達(dá)到使用要求；（9）,調(diào)節(jié)A端分壓：amp。3 設(shè)計(jì)結(jié)果分析，而這些狀態(tài)往往無(wú)法直接通過(guò)測(cè)量得到，需要設(shè)計(jì)并通過(guò)相應(yīng)的狀態(tài)觀察器得到。（2）負(fù)載變化引起的擾動(dòng)隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩T的變化，ASR和ACR的輸出電壓也發(fā)生相應(yīng)的變化。但是，通過(guò)其起動(dòng)波形發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)還存在如下三個(gè)缺點(diǎn)[5]。我們希望在第Ⅰ階段的上升率越大越好，因?yàn)殡娏魃仙试酱?，越接近理想的起?dòng)波形，但是晶閘管和大功率三極管不允許有過(guò)大的電流變化率。要解決這個(gè)問(wèn)題，就是讓轉(zhuǎn)沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 速調(diào)節(jié)器
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