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(kāi)題報(bào)告(文件)
【正文】 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(shū)中，以控制規(guī)律為主線，按照交流到直流、從開(kāi)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]。 （1）相控整流器直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)VM系統(tǒng)，原理圖如下：圖34 VM系統(tǒng)原理圖 VT是相控整流器，GT為觸發(fā)裝置，Uc為觸發(fā)裝置的控制電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)Uc來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，可改變整流電壓Ud ，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。從這一考慮出發(fā)，應(yīng)該把電流環(huán)校正為典型I型系統(tǒng)。 （1）轉(zhuǎn)速環(huán)的簡(jiǎn)化a)b)c)圖 39 轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及簡(jiǎn)化a)用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)b)等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)和小慣性近似處理 c)校正后成為典型三階系統(tǒng) （2）轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)選擇 由于設(shè)計(jì)有靜差要求，因此轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)，有考慮到動(dòng)態(tài)要求，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器應(yīng)采用PI調(diào)節(jié)器，按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)。 晶閘管參數(shù)及其他 晶閘管需要計(jì)算出額定電壓和額定電流，進(jìn)行選型。其工作界面如圖313和314所示。 建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型 電流與電壓間、感應(yīng)電勢(shì)與電流之間的數(shù)學(xué)模型 電流[9]與電壓之間的傳遞函數(shù)： 感應(yīng)電勢(shì)與電流之間的傳遞函數(shù)： 測(cè)速、電流反饋環(huán)節(jié) 測(cè)速環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)： 電流反饋環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)： 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 根據(jù)各環(huán)節(jié)得到的傳遞函數(shù)，構(gòu)造出整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖311和312所示。圖310 含濾波環(huán)節(jié)的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 變壓器參數(shù)計(jì)算 一般情況下，晶閘管變流裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓是不一致的，所以需要變流變壓器，通過(guò)變壓器進(jìn)行電壓變換，并使裝置于電網(wǎng)隔離，減少電網(wǎng)于晶閘管變流裝置的互相干擾。電流環(huán)按典型I系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電流調(diào)節(jié)器選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 （3）傳遞函數(shù)參數(shù)計(jì)算 （4）調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)計(jì)算 電流調(diào)節(jié)器原理如圖38所示，按電路計(jì)算各原件的參數(shù)，確定電流調(diào)節(jié)器。通過(guò)輸入階躍信號(hào)1（t），得到晶閘管觸發(fā)與整流裝置的輸入輸出關(guān)系式，再經(jīng)過(guò)拉式變換得到其原始傳遞函數(shù)是一個(gè)非最小相位系統(tǒng)，最后依據(jù)工程近似處理的原則，忽略高次項(xiàng)，可把整流裝置近似看作一階慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可以表示為 其動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如有圖所示圖35 晶閘管觸發(fā)與整流裝置動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)和校正 電流調(diào)節(jié)器 （1）電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化圖 36 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖Toi—電流反饋濾波時(shí)間常數(shù) Ton—轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù) 如圖36所示反電動(dòng)勢(shì)E與電流反饋的作用相互交叉，給設(shè)計(jì)帶來(lái)麻煩，須簡(jiǎn)化。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。怎樣才能做到這種既存在轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋?zhàn)饔茫质顾鼈冎荒芊謩e在不同的階段起作用呢?雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)正是用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的。min/r，GD2=10N總之，本設(shè)計(jì)課題是一個(gè)多學(xué)科交織的，涉及的只是很廣，需要參考多門(mén)專(zhuān)著學(xué)習(xí)基本知識(shí)技能才能完成最終的設(shè)計(jì)任務(wù)。 總結(jié) 以上專(zhuān)著包含多方面知識(shí)，有電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、控制理論、電路等都是設(shè)計(jì)電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)所必需。但是側(cè)重于系統(tǒng)的問(wèn)題。 （3）在楊叔子 楊克沖主編的《
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