基于v-m的雙閉環(huán)直流運動控制系統(tǒng)的設(shè)計和校正開題報告-全文預(yù)覽
【正文】 機械工程控制基礎(chǔ)》[3]側(cè)重于讓讀者對系統(tǒng)設(shè)計有一個完整的了解，從系統(tǒng)所需的基本概念、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立、時間響應(yīng)的分析、頻率特性分析、系統(tǒng)的穩(wěn)定性、系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正、非線性系統(tǒng)、線性離散系統(tǒng)及系統(tǒng)辨識等。內(nèi)容包含：機電、控制電器、檢測元件、拖動基礎(chǔ)、傳動系統(tǒng)的過渡過程、有觸點控制、電力電子技術(shù)、直流伺服、交流伺服、步進電動機的開、閉環(huán)控制系統(tǒng)等。通過性能分析與比較，解決電動機控制問題使其達到良好的啟動與調(diào)速性能，一步步由電源選擇、調(diào)速方法選擇、調(diào)速系統(tǒng)選擇、單閉環(huán)雙閉環(huán)的選擇等逐層遞進介紹了多種調(diào)速方案的優(yōu)點、缺點和改進措施。因而同時對速度和電流進行控制，成為實現(xiàn)高動態(tài)性能電機控制系統(tǒng)所必須完成的工作。按反饋控制原理組成轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)是減小或消除靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落的有效途徑。 本文主要開展的研究工作 根據(jù)本課題的實際情況，宜從以下幾個方面入手分析： （1）直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理及數(shù)學(xué)模型； （2）雙閉環(huán)直流調(diào)速的工程設(shè)計； （3）應(yīng)用MATLAB軟件對設(shè)計的系統(tǒng)進行仿真和校正。 （3）采用總線技術(shù) 現(xiàn)代電動機自動控制系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上有朝總線化發(fā)展的趨勢，總線化使得各種電動機的控制系統(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)在直流傳動中使用呈現(xiàn)越來越普遍的趨勢。但技術(shù)革新是永無止盡的，為了進一步提高電動機自動控制系統(tǒng)的性能，有關(guān)研究工作正圍繞以下幾個方面展開： （1）采用新型電力電子器件 電力電子器件的不斷進步，為電機控制系統(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。 在現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的研究制訂過程中，出現(xiàn)過多種企業(yè)集團或組織，通過不斷的競爭，到1994年在國際上基本上形成了兩大陣營，一個以FisherRosemount公司為首，聯(lián)合Foxboro、橫河、ABB、西門子等80家公司制訂的ISP協(xié)議；另一個以Honeywell公司為首，聯(lián)合歐洲150家公司制訂的World FIP協(xié)議。在當(dāng)前的過渡時期具有較強的競爭力，得到了較快的發(fā)展。 (2) 控制局域網(wǎng)(Control Area Network，CAN)控制網(wǎng)絡(luò)由于CPCI總線工控機良好地解決了可靠性和可維護性問題，而且基于Microsoft的軟件和開發(fā)工具的價位比較低，所以，CPCI工控機得以迅速打入嵌入式產(chǎn)品市場。 由于用戶希望使用與所熟悉的桌面PC機相同的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具，導(dǎo)致了開放式桌面PC在工業(yè)環(huán)境中的直接應(yīng)用。VME總線最新產(chǎn)品已經(jīng)采用了500MHz的Pentium Ⅲ處理器。 PC技術(shù)推動了工控機技術(shù)的發(fā)展 歷史上，VME總線工業(yè)控制機一直是許多嵌入式應(yīng)用的首選機型。 上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。由于第一代PLC是為了取代繼電器的，因此，采用了梯形圖語言作為編程方式，形成了工廠的編程標(biāo)準(zhǔn)。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世紀初為第三代產(chǎn)品。同時，開發(fā)DCS還應(yīng)強調(diào)向用戶提供整個系統(tǒng)。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)普及的電動單元組合儀表不能完全滿足要求。所以以此為課題進行研究具有一定的實用價值。晶閘管問世后，生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，組成晶閘管—電動機調(diào)速系統(tǒng)（簡稱VM系統(tǒng)）。有效地控制電機，提高其運行性能，對國民經(jīng)濟具有十分重要的現(xiàn)實意義。這些行業(yè)中絕大部分生產(chǎn)機械都采用電動機作原動機。直流電動機因具有良好的起、制動性能，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領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。盡當(dāng)今功率半導(dǎo)體變流技術(shù)已有了突飛猛進的發(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?。?0年代開始，陸續(xù)出現(xiàn)了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、基于PC的控制系統(tǒng)等。由于當(dāng)時計算機并不普及，所以開發(fā)DCS應(yīng)強調(diào)用戶可以不懂計算機就能使用DCS。DCS產(chǎn)品雖然在原理上并沒有多少突破，但由于技術(shù)的進步、外界環(huán)境變化和需求的改變，共出現(xiàn)了三代DCS產(chǎn)品。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)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
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