【正文】 電動機(jī)系統(tǒng)模型中改變ctU的值，可以得到 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 19 表 38 模型靜特性與測得的特性對比 圖 33 模型響應(yīng)和實驗結(jié)果的對比 比較可知，由參數(shù)測定得到的模型在轉(zhuǎn)速和電源電壓上偏小，由 edd C RIUn ?? 0 下面通過仿真探討模型誤差可能的來源。 第四章 工程設(shè)計方法設(shè)計和整定轉(zhuǎn)速，電流反饋調(diào)速系統(tǒng) 41 設(shè)計整定的思路 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是一個典型的串級系統(tǒng)，其整定方法和其他串級系統(tǒng)類似，有三種整定方法，一步整定法，兩步整定法和逐步逼近法，本次課程設(shè)計用的是兩步整定法，先整定電流內(nèi)環(huán)，后整定轉(zhuǎn)速外環(huán)。 Ⅰ .對 ASR 施加的給定必須是正給定。 Ⅰ .連接系統(tǒng)時，要注意無論是電流環(huán)還是轉(zhuǎn)速環(huán)都要構(gòu)成負(fù)反饋，也就是反饋，輸入給定要反號，電流環(huán)給定為 ，反饋為 +即可；轉(zhuǎn)速環(huán)給定為+，則轉(zhuǎn)速反饋須與ASR 端反接才能構(gòu)成負(fù)反饋。 靜特性數(shù)據(jù)和曲線見 Ⅰ .測定過程中的操作和靜特性曲線的定義緊密相關(guān)，給定電壓，電樞電阻和勵磁磁通均不能改變，利用負(fù)載電機(jī)特性與電機(jī)特性的穩(wěn)定工作點來確定一組靜特性。 ② 小慣性環(huán)節(jié)的近似，在得到電流內(nèi)環(huán)的簡化中 oisi TTT ??? 小慣性環(huán)節(jié)近似的條件是 oisci TT131?? 由于實際系統(tǒng)階數(shù)比簡化系統(tǒng)高，所以簡化系統(tǒng)的伯德圖截止頻率較低，這個條件不一定滿足。 ③ 調(diào)節(jié)器調(diào)整不當(dāng)，引起輸出電流和轉(zhuǎn)速波形出現(xiàn)大量紋波，主要是要把握 ASR 和 ACR 阻值，容值的大概范圍，在這個范圍內(nèi)調(diào)整。傳遞函數(shù)模型的簡化大大降低了描述的精度，特別是對于不合適的簡化，例如本次實驗中所用的電機(jī)，一定程度上不符合所有的簡化過程，造成了較大的偏差。然而，實驗報告的概括性仍然不夠，以后提高的方向是用更少的話寫更多地步驟過程和分析想法。 作為本科生涯的最后一次課程實驗，我覺得自己還是缺乏準(zhǔn)備的，導(dǎo)致實驗完成得比較凌亂，對于實驗平臺也沒有去查找資料，做一些理解，以后無論是學(xué)習(xí)還是工作中遇事還是要多做準(zhǔn)備，實驗?zāi)芰ο啾惹皟纱卧谕粚嶒炂脚_的經(jīng)歷還是有所提高的，至少自己 試著去尋找問題了，但是由于沒有理清實驗的思路，只是搬套老師的步驟，這就顯得意義不大了，真正的實驗四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 37 應(yīng)該是自己需要實驗驗證自己的想法，實驗前就要羅列實驗中要驗證或者尋找的說法。 52 實驗心得體會 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 36 這次實驗是一次按部就班的課程設(shè)計，但是讓我們對平常沒有注意到的已知參數(shù)有了更多地了解，和更深刻的認(rèn)識。 投入運行后實驗中出現(xiàn)了一系列問題，如 ① 轉(zhuǎn)速反饋線接反。 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 34 ASR ACR nR/?k FCn ?/ ?kRi/ FCi ?/ 計算值 327 最終整定值 通過 42 和 43 中計算得到的 ASR 和 ACR 參數(shù)和最終整定出的參數(shù)有較大的區(qū)別，這個區(qū)別有可能是計算中的等效和簡化造成的，當(dāng)然實際調(diào)試過程中也存在很多偶然性，所以這里只探討參數(shù)數(shù)量級上的差別，不探討具體差多少。 Ⅱ .電機(jī)整定后的ASR， ACR參數(shù)和理論計算的參數(shù)存在相當(dāng)大的差異，一方面是由于實驗電機(jī)的特性，如電樞電阻大，電源放大系數(shù)的非線性性，另一方面也是由于建模時的簡化有不少如小時間常數(shù)， sK線性化，忽略反電動勢影響等是不適合于實驗中電機(jī)的。 4 系統(tǒng)投入運行并調(diào)整轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)? ①通過改變阻值和容值將 ASR和 ACR的增益和時間常數(shù)設(shè)置好，先用預(yù)先計算出的參數(shù)，系統(tǒng)投運后再修改。 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 28 圖 43 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 步驟 整定對象和目的 具體方法 注意事項 1 設(shè)定 ACR 的輸出限幅值 ①將手動的負(fù)給定直接施加給構(gòu)成 ACR的運放反向端。 下面對以上三種可能的原因進(jìn)行討論 ① 我們試著改變電動勢系數(shù)eC,觀察在同樣給定下電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化 圖 34 改變勵磁后的電機(jī)起動 可以看到隨著電動勢系數(shù)減小，也就是勵磁磁通減小，電機(jī)穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速會有所上升，在 的給定電壓時，實驗得到 的轉(zhuǎn)速是 1086rpm，電壓為 159V，四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 21 而理論仿真得到的轉(zhuǎn)速和電壓分別為 867rpm，和 178V，按照我們在電機(jī)拖動中德知識，弱磁后系統(tǒng)電壓減小，在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速提高，并符合模型偏差量，結(jié)合，給定電壓較大時（ ）時的情況，可以初步判斷，有可能是勵磁磁通變化帶來模型誤差。 飽和區(qū) 線性區(qū) 死 區(qū) 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 16 實際上觸發(fā)角控制電壓的關(guān)系如下 )( ctUf?? 整流輸出的瞬時電壓和平均電壓為 dtdiLRiEu ddd ???0 ??? cossin0 mUmU md ? 其中 ?為脈沖觸發(fā)延遲角 mU整流輸出的最大電壓 m為一個周期內(nèi)的脈動個數(shù) 結(jié)合ctU影響觸發(fā)角的原理，輸 出電壓不僅由于器件存在飽和現(xiàn)象和不靈敏現(xiàn)象，同時受電感變化和諧波的影響，使得 Ks 即使在線性段也有較大的變化。 本組數(shù)據(jù)是僅有的一組既測量了ctU 又同時加了勵 磁的數(shù)據(jù)，這就意味著這組數(shù)據(jù)可以在某種程度上用來檢驗建立后模型的準(zhǔn)確性。 ，例如如果要研究電源的飽和現(xiàn)象要在電壓都較大時多取點。 是不會旋轉(zhuǎn)的，但有時電機(jī)會因為剩磁而出現(xiàn)緩慢旋轉(zhuǎn)，這時要反接勵磁磁通去掉剩磁載接回原來的電路。 典型 Ⅰ 型的閉環(huán)傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)為 2222)( nnncl ssW ???? ??? TKn ?? 為系統(tǒng)的自然振蕩頻率 KT121??為系統(tǒng)的阻尼比 典型 Ⅰ 型的閉環(huán)傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)為 112121)(222332 ???????hTssTh hsTh hhTsscl h為斜率為20dB/dec的中頻段寬度。隨著離散控 制器及其理論的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論有了用武之地。 本次實驗的主要目的是針對一套調(diào)速系統(tǒng)（包括電源，電機(jī)，勵磁回路等）建立模型并整定出帶濾波的電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)，投入運行。 典型 Ⅰ 型和典型 Ⅱ 型系統(tǒng)的區(qū)別在于原點處零極點的個數(shù)不同，而除原點外其他處的零極點個數(shù)則區(qū)分了同一典型系統(tǒng)的不同系統(tǒng)。 24 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計 ACR 首先要對電流內(nèi)環(huán)進(jìn)行簡化，忽略反電動勢的影響，再將內(nèi)環(huán)等效為單位負(fù)反饋，進(jìn)行小慣性環(huán)節(jié)近似處理，可以得到 圖 22 電流內(nèi)環(huán)的簡化 其中 sT 和 oi 一般都比lT小得多，可以近似為一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)為 oisi TTT ??? 設(shè)計出電流調(diào)節(jié)器后將電流環(huán)作等效處理 12 1)( ?? ? sTsW icli 而內(nèi)環(huán)可以簡化為典型 Ⅰ 型環(huán)節(jié)，從而在穩(wěn)態(tài)性能上得到電流無靜差，在暫態(tài)性能上有較強(qiáng)的跟蹤能力。 電源端電壓dU 電機(jī)轉(zhuǎn)速 n 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 10 2121 nn UUC dde ??? 電源等效內(nèi)阻nR 斷開勵磁回路，固定給定電壓ctU在 （實驗中是 ），改變電樞串聯(lián)回 路的阻值，得到兩組端電壓和電樞電流的值 1212ddddn II UUR ?? 。 突加給定的轉(zhuǎn)速變化圖 表 31 各模型參數(shù)的測量方法 32 模型測定實驗的計算分析 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 12 (1) 測量參數(shù)aR 測量結(jié)果 1 測量結(jié)果 2 測量結(jié)果 3 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 ? ? 相對偏差 % % % 表 32 電樞內(nèi)阻的測量結(jié)果 測量結(jié)果的不同主要是由于電機(jī)轉(zhuǎn)軸的偏心，導(dǎo)致?lián)Q向片和電樞間接觸或緊或松，接觸電阻或小或大，實際電機(jī)運行中還存在氣隙偏心等問題 ，但是只要對電樞電阻的影響小于 2%就可以忽略。通常系統(tǒng)工作在