【正文】 . 1 9 2 5Nop IRnrCe ?? ? ? ? 閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應為： 1 opnk n?? ? ?? C 計算轉(zhuǎn)速負反饋環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù) 轉(zhuǎn)速負反饋 B包含測速發(fā)電機的電動勢系數(shù) Cetg和其輸出電位器 RP2的分壓系數(shù)a2，即 2 etgaC?? 根據(jù)測速發(fā)電機的額定數(shù)據(jù)，有 110 0 .0 5 7 9 . m in /1900etgC v r?? 取 a2= 由此可得 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)： B=D 電位器 RP 的選擇 為了使測速發(fā)電機的電樞壓降對轉(zhuǎn)速檢測信號的線性度沒有顯著影響，取測速發(fā)電機輸出最高電壓時，其電流為額定值的 20%，則 e t g NRP2N t gCn 0 . 0 5 7 9 1 0 0 0R 1 3 7 90 . 2 I 0 . 2 0 . 2 1?? ? ? ?? 此時其所消耗的功率為： 中北大學 2021 屆畢業(yè)論文 第 20 頁 共 36頁 R P 2 e t g N N t gW C n 0 . 2 I 0 . 0 5 7 9 1 0 0 0 0 . 2 0 . 2 1 2 . 4 3 w? ? ? ? ? ? ? 為了不致電位器溫度很高，實選的功率應為其所消耗的一倍以上，故 2RP 選為 10w，? 。系統(tǒng)所面臨的第二個問題是：直流電動機起動或發(fā)生堵轉(zhuǎn)時，由于反饋電壓 Un=0，直流電動機處于 全壓起動狀態(tài)，會導致電動機電流太大，電動機不能安全運行。 ⑵利用伯德圖分析 根據(jù)其開環(huán)傳遞函數(shù)畫出其伯德圖： 程序如下： num=。 nyquist(s1) 根軌跡圖 中北大學 2021 屆畢業(yè)論文 第 24 頁 共 36頁 伯德圖 由以上分析可知，從伯德圖可知相角裕度和增益裕度都是負值，所以原始閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。 在設計校正裝置時，主要的研 究工具是伯德圖，在實際系統(tǒng)中，動態(tài)穩(wěn)定性不僅必須保證，而且還要有一定的裕度，以防參數(shù)變化和一些未計入因素的影響。 ⑶ 根據(jù)相角裕度要求，選擇 已校正系統(tǒng)的截止頻率。cW 前可取為 6，于是，根據(jù)式可以求出相應的 39。 da=polyval(d1,j*wc)。 d1=conv(conv([ 1],[ 1]),[ 1])。此時調(diào)節(jié)器的比例強度不變，微分作用減小。 bode(sope) margin(sope) grid 由伯德圖可知： 2 0 .1 , 3 2 .2 d e gG m d B p m??，校正后系統(tǒng)的穩(wěn)定指標 r和 GM 都已變?yōu)檩^大的正值，有足夠的穩(wěn)定裕度而截止頻率從 1201s? 降到 ? 。 d2=[ 0]。 通過計算和仿真得出：閉環(huán)系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此所需付出的代價是，須增設電壓放大器與反饋裝置。 directional operation． Electrical Engineering， 2021：87～ 89. [16]羅飛 .運動控制系統(tǒng) .北京： 化學工業(yè)出版社 2021． 3 37～ 43. 中北大學 2021 屆畢業(yè)論文 第 38 頁 共 36頁 [17] Kara T， Eker I ． Idenificafion of nonlinear systems for feedback contr01． In： Proceeding of the 4th GAP Engineering Congress． Literamr Press， 2021(1)： 520～ 526. [18]Paul melaby,Nicholas Weber,Alfred Hublcr． Robustness ofadaptation in controlled selfadjusting chaotic systems． 2021(4)I： 285～ 292. [19]陳州 .晶閘管變流技術(shù)北京：冶金工業(yè)出版社 1988， 56～ 58. [20]李仁定 .電機的微機控制北京：機械工業(yè)出版社， ， 92～ 95. 中北大學 2021 屆畢業(yè)論文 第 39 頁 共 36頁 致 謝 在畢業(yè)設計即將完成之際 ， 在此，向我 可敬的師長、 答辯組的各位老師、熱心的 同學 以及 朋友 致以最 誠摯的謝意！ 本人由衷地向我的指導老師王忠慶，我的師兄李石旦致謝，他們在我做畢設時，提供了許多相關(guān)的資料，并且提出許多寶貴的意見，都對我提出的問題做細心的解答，使我在完成畢設的同時，還學到了許多知識，受益匪淺。 。 我還得感謝給予我?guī)椭臒嵝牡耐瑢W以及朋友。在此系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器的輸出是電力電子變換器的控制電壓 c p nU K U??。 sope=s1*s2。 校正后的系統(tǒng)仿真 用 simulink 仿真： 中北大學 2021 屆畢業(yè)論文 第 32 頁 共 36頁 Simulink仿真模型圖 輸出示波器圖形 從其階躍響應可以看出，快速性和穩(wěn)定性都滿足要求。 中北大學 2021 屆畢業(yè)論文 第 31 頁 共 36頁 d1=conv(conv([ 1],[ 1]),[ 1])。 k2=[ 1]。 g1=abs(g)。) 0b L w?? 1 39。)ccW? ，因此下式成立： 39。一般要求 30 ~ 60r ?? ， GM6dB 伯德圖與系統(tǒng)性能的關(guān)系： ① 中頻段以 20dB/dec 的斜率穿越 0dB 線，而且這一斜率能覆蓋足夠的頻帶寬度，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性好。 中北大學 2021 屆畢業(yè)論文 第 25 頁 共 36頁 ⑷ 用 SIMULINK 仿真 給定其階躍信號后，得其仿真圖形如下： Simulink仿真模型圖 輸出示波器圖形 從圖形可以看出，輸出的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，不能滿足要求 物理實體模型仿真： 中北大學 2021 屆畢業(yè)論文 第 26 頁 共 36頁 5 系統(tǒng)校正設計 相關(guān)知識： 在設計閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)時，常常會遇到動態(tài)穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)性能指標發(fā)生矛盾的情況，這時，必須設計合適的動態(tài)校正裝置，來改造系統(tǒng)，是它滿足動態(tài)穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性指標兩方面的要求。 s1=tf(num,den)。 利用 MATLAB 輔助分析 ⑴ 利用根軌跡分析 原始閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是： 5 5 . 5 8() (0 . 0 4 9 1 ) (0 . 0 2 6 1 ) (0 . 0 1 6 7 1 )Ws s s s? ? ? ? 中北大學 2021 屆畢業(yè)論文 第 22 頁 共 36頁 根據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)求其零極點并畫出其根軌跡圖： 求其零極點： 程序如下： num=。 由圖可見，反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳函是： 2() ( 1 ) ( 1 )s m l mkWs T S T T S T S? ? ? ? 其中 /p s eK K K C?? 其中 mT 為機電時間常數(shù) lT 為電磁時間常數(shù) 由已知 L= 取 L= 電磁時間常數(shù) 0 .0 1 7 0 .0 1 71l LHTsR? ? ?? 機電常數(shù)： 2 10 1 30375 375 925 925m G D RC e C m??? ? ?? ? ? 如果 Kp 取 21，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)取為： 2 1 4 4 0 . 0 1 1 5 8/ 5 5 . 5 80 . 1 9 2 5p s eK K K C? ??? ? ? 于是，原始閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 中北大學 2021 屆畢業(yè)論文 第 21 頁 共 36頁 5 5 . 5 8() (0 . 0 4 9 1 ) (0 . 0 2 6 1 ) (0 . 0 1 6 7 1 )Ws s s s? ? ? ? 4 穩(wěn)定性分析 穩(wěn)定是系統(tǒng)的必要條件，一切的分析只有在穩(wěn)定的基礎上才有意義 。 2 總體方案設計 根據(jù)設計要求，所設計的系統(tǒng)應為單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，選定轉(zhuǎn)速為負反饋，采用變電壓調(diào)節(jié)方式，實現(xiàn)對直流頂尖級的無級平滑調(diào)速。這樣一個通信系統(tǒng)就確定了，接下來可以進行仿真、確定系統(tǒng)的性能指標及方案比較。 電力系統(tǒng) (Powersys)模塊工具箱提供了電力傳輸和拖動中用到的各種子系統(tǒng)模型，他包含電源、元件、電機、電力電子、測量、聯(lián)接及其他。reg。 Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。這些工具箱都是由該領域內(nèi)學術(shù)水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學科范圍內(nèi)的基礎程序，而直接進行高，精，尖的研究。由于 MATLAB 的程序不用編譯等預處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序為解釋執(zhí)行，所以速度較慢。 3） MATLAB 既具有結(jié)構(gòu)化的控制語句（如 for循環(huán)， while 循環(huán)， break 語句和 if 語句），又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦?。以下?MATLAB 編寫以上兩個小程序的具體過程。由于庫函數(shù)都由本領域的專家編寫，用戶不必擔心函數(shù)的可靠性。 ⑶ MATLAB 的特點 一種語言之所以能如此迅速地普及，顯 示出如此旺盛的生命力，是由于它有著不同于其他語言的特點，正如同 FORTRAN 和 C 等高級語言使人們擺脫了需要直接對計算機硬件資源進行操作一樣，被稱作為第四代計算機語言的 MATLAB，利用其豐富的函數(shù)資源，使編程人員從繁瑣的程序代碼中解放出來。 0或 IE 4。 2C版（ for win3。 在當今 30 多個數(shù)學類科技應用軟件中 ,就軟件數(shù)學處理的原始內(nèi)核而言 ,可分為兩大類 .一類是數(shù)值計算型軟件 ,如 MATLAB,Xmath,Gauss 等 ,這類軟件長于數(shù)值計算 ,對處理大批數(shù)據(jù)效率高 。 MATLAB 與 SIMULINK 介紹 MATLAB 介紹 ⑴ MATLAB 介紹 MATLAB 是矩陣實驗室（ Matrix Laboratory）之意。 2． 積分（ I）調(diào)節(jié)器 電路如圖 17a 所示。 ③ 無靜差直流調(diào)速 系統(tǒng) 上面討論的是有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)，其自動調(diào)節(jié)作用只能盡量減少系統(tǒng)的靜差（穩(wěn)態(tài)誤差），而不能完全消除靜差。適當提高系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù) Kn，可以把系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降減小到允許范圍內(nèi)，提高機械特性硬度。因為只有轉(zhuǎn)速反饋環(huán)，所以稱為單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負反饋調(diào)速系統(tǒng)。改變控制電壓 UC 就可觸發(fā)器的中北大學 2021 屆畢業(yè)論文 第 4 頁 共 36頁 脈沖控制角及整流電壓 Udo，相應改變電動機的轉(zhuǎn)速，從而達到調(diào)速的目的。 圖 11 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 中北大學 2021 屆畢業(yè)論文 第 3 頁 共 36頁 1．系統(tǒng)的組成 1）直流電動機 直流電動機有兩個獨立的電路，一個是電樞回路，另一個是勵磁回路。 ⑶ 對直流調(diào)速系統(tǒng)的要求 各類不同的生產(chǎn)機械，由于其具體的生產(chǎn)工藝過程不同，對控制系統(tǒng)的性能要求也是不同的。 對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞電壓方式為最好，調(diào)壓調(diào)速是調(diào)速系統(tǒng)采用的主要調(diào)速