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自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計-免費閱讀

2025-07-19 03:36 上一頁面

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【正文】 這次課程設(shè)計中,我還遇到了很多問題,但最終經(jīng)過我的努力,翻閱書籍、請問老師同學等等我都一一克服了,直到最后設(shè)計成功。在分析其動態(tài)過程中,我發(fā)現(xiàn)了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在的三個問題,并一一列出,但后面我也分析了為什么選用雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng),其優(yōu)點和特性。在要求較高的調(diào)速系統(tǒng)中,一般有兩個基本要求:一是能夠快速啟動制動;二是能夠快速克服負載、電網(wǎng)等干擾。 采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的理由同開環(huán)控制系統(tǒng)相比,閉環(huán)控制具有一系列優(yōu)點。(2)對負載變化起抗擾作用。(3)啟動結(jié)束時,轉(zhuǎn)速必須出現(xiàn)超調(diào)才能使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR退出飽和狀態(tài)。因此,負載變化的過程是ASR調(diào)節(jié)作用的過程,依靠它的輸出電壓的相應(yīng)變化,使ACR和晶閘管整流裝置的輸出電壓的變化來補償負載電壓I在主電路電阻上引起的電壓變化,以保證穩(wěn)定狀態(tài)下電動機的轉(zhuǎn)速等于給定轉(zhuǎn)速。nbsp。給定KT=2時,%;而當給定KT=,%。給定KT=2時,%;而當給定KT=,%。KT過大時,系統(tǒng)的動態(tài)性能滿足不了使用要求的需要。按ASR退保和的情況重新計算超調(diào)量。(3)計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù):=。min/r,允許過載倍數(shù)=;晶閘管裝置放大系數(shù):K=44;電樞回路總電阻:R=1;沈 陽 大 學 課程設(shè)計說明書 時間常數(shù):T=,T=;電流反饋系數(shù):=(≈10V/)。其次,雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)包含可電流、轉(zhuǎn)速兩個控制回路,所以系統(tǒng)不能簡單地用線性控制理論分析[2]。圖3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖——轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) ——電流反饋系數(shù) 系統(tǒng)的動態(tài)過程分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓U由靜止狀態(tài)起動時,轉(zhuǎn)速和電流的動態(tài)起動過程如圖4所示。為了獲得良好的靜、動態(tài)性能,轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器。充分發(fā)掘自身的潛力,開拓思路設(shè)計雙閉環(huán) 直流調(diào)速系統(tǒng)。并掌握其系統(tǒng)的組成、工作原理、調(diào)節(jié)器的設(shè)計及Simulink仿真等內(nèi)容,同時在計算、繪圖、編號、設(shè)計說明書等方面得到訓(xùn)練,為今后的學習工作奠定基礎(chǔ)。在啟動過程中由于外環(huán)很快達到飽和,只有電流負反饋起作用,此時相當于在最大允許起動轉(zhuǎn)矩的情況下進行恒流起動,系統(tǒng)能獲得最大的加速度,且電流和轉(zhuǎn)速負反饋分別加到兩個調(diào)節(jié)器的輸入端,到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后,轉(zhuǎn)速環(huán)起作用,系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,此時電流環(huán)只起跟隨作用,這樣就可以實現(xiàn)準時間最優(yōu)控制,使系統(tǒng)能夠獲得良好的靜、動態(tài)性能。由于在啟動過程中,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR歷經(jīng)了不飽和、飽和、退飽和三種情況,整個動態(tài)過程就分為圖中標明的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個階段。用工程設(shè)計的方法來設(shè)計轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)器,應(yīng)按照設(shè)計多環(huán)控制系統(tǒng)“先內(nèi)環(huán)后外環(huán)”的一般原則。設(shè)計要求:設(shè)計電流調(diào)節(jié)器,要求電流超調(diào)量≤5%。電流環(huán)開環(huán)增益:要求≤5%時,應(yīng)取=,因此K==s≈ s于是,ACR的比例系數(shù)為=≈沈 陽 大 學課程設(shè)計說明書 (4)校驗近似條件電流環(huán)截止頻率:= s校驗晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件= s≈> 滿足近似條件校驗忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件3=3* s≈< 滿足近似條件校驗電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件=* s≈ s> 滿足近似條件(5)計算調(diào)節(jié)器電阻和電容電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖所示,按運算放大器取R=40k,各電阻和電容值計算如下:*40k= k 取40 kC= C= 按照上述參數(shù),電流環(huán)可以達到的動態(tài)跟隨性能指標為=%≤5% 滿足設(shè)計要求沈 陽 大 學課程設(shè)計說明書 圖6 含給定濾波和反饋濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計除電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計中已給出數(shù)據(jù)外,已知:轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)=沈 陽 大 學課程設(shè)計說明書 (7)退飽和時轉(zhuǎn)速超調(diào)量的計算=2()()=2*%**≈%<10%滿足設(shè)計要求圖7 含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 電流環(huán)的仿真電流環(huán)的仿真模型如圖8所示,其中晶閘管整流裝置輸出電流可逆。圖9(a) 電流環(huán)的仿真結(jié)果沈 陽 大 學課程設(shè)計說明書 圖9(b) 無超調(diào)的仿真結(jié)果圖9(c) 超調(diào)量較大的仿真結(jié)果 轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真模型如圖12所示??梢婋S著KT的減小,過渡過程時間減小,但超調(diào)量增大??梢婋S著KT的減小,過渡過程時間減小,但超調(diào)量增大。;。在整個過程中,ACR的作用是始終力圖使發(fā)動機電流與ASR的輸出電壓相當,對抗負載擾動沒有好處反而有一定不利的影響[4]。通過前面的分析我們知道,由于轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)給定起動
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