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-全文預(yù)覽
【正文】 術(shù) 現(xiàn)代電動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上有朝總線(xiàn)化發(fā)展的趨勢(shì)，總線(xiàn)化使得各種電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)有可能采用相同的硬件結(jié)構(gòu)。由于晶體管是既能控制導(dǎo)通又能控制關(guān)斷 的全控型器件，其性能優(yōu)良，以大功率晶體管為基礎(chǔ)組成的晶體管脈寬調(diào)制（ PWM）直流調(diào)速系統(tǒng)在直流傳動(dòng)中使用呈現(xiàn)越來(lái)越普遍的趨勢(shì)。但技術(shù)革新是永無(wú)止盡的，為了進(jìn)一步提高電動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能， 有關(guān)研究工作正圍繞以下幾個(gè)方面展開(kāi)： （ 1）采用新型電力電子器件 電力電子器件的不斷進(jìn)步，為電機(jī)控制系統(tǒng)的完善提供了物質(zhì)保證，新的電力電子器件正向高壓，大功率，高頻化和智能化方向發(fā)展。這兩大集團(tuán)于 1994 年合并，成立現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì) (Fieldbus Foundation,FF)，致力于開(kāi)發(fā)國(guó)際上統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議。 (2) 控制局域網(wǎng) (Control Area Network， CAN)控制網(wǎng)絡(luò) 最早由德國(guó) BOSCH 公司推出，用于汽車(chē)內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間數(shù)據(jù)通信。但相對(duì)于 PCI/ISA 加固型工控機(jī)而言，由于總體成本高、技術(shù)開(kāi) 發(fā)難度大、無(wú)源背板定義并不完全統(tǒng)一導(dǎo)致模板配套性差、電磁兼容性設(shè)計(jì)要求高等因素， CompactPCI 工控機(jī)在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域并未得 到實(shí)際應(yīng)用，反而在電信市場(chǎng)獲得廣泛應(yīng)用。除了 VME 總線(xiàn)工控機(jī)外，產(chǎn)生了一系列基于 PC 的、與 ISA/PCI 總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)兼容的嵌入式工控機(jī)，其中比較有代表性的是 CompactPCI/PXI 總線(xiàn)、 AT96 總線(xiàn)、 STD 總線(xiàn)、 STD32 總線(xiàn)、 PC/104 和PC/104Plus 總線(xiàn)嵌入式工業(yè)控制機(jī)。由 Force Computers 制定的 VME64x 總線(xiàn)規(guī)范將總線(xiàn)速度提高到了320Mbps。 20 世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。此時(shí)的 PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。在很短的時(shí)間， PLC就迅速擴(kuò)展到食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個(gè)行業(yè) 。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 在以后的近 30 年間， DCS 先與成套設(shè)備配套，而后逐步擴(kuò)大到工藝裝置改造上，與此同時(shí)，也分成大型 DCS 和中小型 DCS兩類(lèi)產(chǎn)品，使其性能價(jià)格比更具有競(jìng)爭(zhēng)力。 1975 年前后，在原來(lái)采用中小規(guī)模集成電路而形成的直接數(shù)字控制器 (DDC)的自控和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了以集中顯示操作、分散控制為特征的集散控制系統(tǒng) (DCS)?，F(xiàn)在所說(shuō)的控制系統(tǒng)，多指采用電腦或微處理器進(jìn)行智能控制的系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)的發(fā)展史上，稱(chēng)為第三代控制系統(tǒng)，以PLC 和 DCS 為代表，從 70 年代開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，在冶金、電力、石油、化工、輕 工等工業(yè)過(guò)程控制中獲得迅猛的發(fā)展。雙閉環(huán)系統(tǒng)的 轉(zhuǎn)速環(huán)用來(lái) 控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 ， 電流環(huán)控制輸出電流 ；該系統(tǒng)可以 自動(dòng)限制最大電 流，能有效抑制電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響 ；且采用 雙閉環(huán)控制提高了系統(tǒng)的阻尼比 ， 因而較之單閉環(huán)控制具有更好的控制特性。盡管近年來(lái)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。 基 于 VM的雙閉環(huán)直流運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正 教學(xué)單位：機(jī)械與材料學(xué)院 1 緒論 1． 1 課題的來(lái)源、研究背景及意義 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)。 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。 采用速度、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) ,可以充分利用電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力獲得最快的動(dòng)態(tài)過(guò)程 ，調(diào)速范圍廣，精度高， 和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動(dòng)變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì) 性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性 ，動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能均好，且系統(tǒng)易于控制。 相關(guān)課題的發(fā)展歷史 控制系統(tǒng)其實(shí)從 20 世紀(jì) 40年代就開(kāi)始使用了，早期的 現(xiàn)場(chǎng)基地式儀表和后期的繼電器構(gòu)成了控制系統(tǒng)的前身。在此情況 下，業(yè)內(nèi)廠商經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，確定開(kāi)發(fā)的 DCS 產(chǎn)品應(yīng)以模擬量反饋控制為主，輔以開(kāi)關(guān)量的順序控制和模擬量開(kāi)關(guān)量混合型的批量控制，它們可以覆蓋煉油、石化、化工、冶金、電力、輕工及市政工程等大部分行業(yè) 。此外，開(kāi)發(fā)的 DCS 應(yīng)做到與 中控室的常規(guī)儀表具有相同的技術(shù)條件，以保證可靠性、安全性 。 PLC 的誕生和發(fā)展 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它 按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。這些早期的控制器滿(mǎn) 足了最初的要求，并且打開(kāi)了新的控制技術(shù)的發(fā)展的大門(mén)。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類(lèi)似的梯形圖作為主要編程語(yǔ)言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。在這時(shí)期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大
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