基于v-m的雙閉環(huán)直流運(yùn)動控制系統(tǒng)的設(shè)計和校正開題報告(完整版)
【正文】 等工業(yè)過程控制中獲得迅猛的發(fā)展。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，也分成大型DCS和中小型DCS兩類產(chǎn)品，使其性能價格比更具有競爭力。在很短的時間，PLC就迅速擴(kuò)展到食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個行業(yè)。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。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 現(xiàn)場總線技術(shù)是從80年代后期誕生的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，經(jīng)歷十幾年左右的發(fā)展，國際上出現(xiàn)了幾個有代表性的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)和幾個系列產(chǎn)品，較流行的有: (1) Profibus現(xiàn)場總線它采用ISO/OSI模型的全部7層協(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計簡化為參數(shù)設(shè)置，,傳輸距離為2700m，傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、光纜、射頻、紅外線和電力線等。但近年來，現(xiàn)代控制理論在電動機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究方面卻出現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的興旺景象，這主要?dú)w功于兩方面原因：第一是高性能處理器的應(yīng)用，使得復(fù)雜的運(yùn)算得以實(shí)時完成。該調(diào)速方法可以實(shí)現(xiàn)大范圍平滑調(diào)速，是目前直流調(diào)速系統(tǒng)采用的主要調(diào)速方案。2 文獻(xiàn)綜述 文獻(xiàn)簡介 （1）在由阮毅、陳維鈞主編的《運(yùn)動控制系統(tǒng)》[1]一書中，以控制規(guī)律為主線，按照交流到直流、從開環(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)簡介的介紹了運(yùn)動控制系統(tǒng)所涉及的基本知識。在電力電子器件方面注重在實(shí)際應(yīng)用，并對控制電路、控制原理都有深入的解析。還涵蓋了數(shù)字電子技術(shù)部分。圖31 設(shè)計方框圖 設(shè)計任務(wù)和要求 設(shè)計電流、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。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]。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)。 晶閘管參數(shù)及其他 晶閘管需要計算出額定電壓和額定電流，進(jìn)行選型。 建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型 電流與電壓間、感應(yīng)電勢與電流之間的數(shù)學(xué)模型 電流[9]與電壓之間的傳遞函數(shù)： 感應(yīng)電勢與電流之間的傳遞函數(shù)： 測速、電流反饋環(huán)節(jié) 測速環(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)造出整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖311和312所示。電流環(huán)按典型I系統(tǒng)設(shè)計，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)計算 （4）調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)計算 電流調(diào)節(jié)器原理如圖38所示，按電路計算各原件的參數(shù)，確定電流調(diào)節(jié)器。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。min/r，GD2=10N 總結(jié) 以上專著包含多方面知識，有電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、控制理論、電路等都是設(shè)計電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)所必需。 （3）在楊叔子 楊克沖主編的《機(jī)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。通過性能分析與比較，解決電動機(jī)控制問題使其達(dá)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(jìn)介紹了多種調(diào)速方案的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和改進(jìn)措施。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。 （3）采用總線技術(shù) 現(xiàn)代電動機(jī)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(jī)的控制系統(tǒng)有可能采用相同的硬件結(jié)構(gòu)。但技術(shù)革新是永無止盡的，為了進(jìn)一步提高電動機(jī)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(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。 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(tuán)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。 由于用戶希望使用與所熟悉的桌面PC機(jī)相同的操作
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