【正文】 ,模擬電磁轉(zhuǎn)矩,獲得了2Nm負(fù)荷和在,分別90%和50%的占空比。圖顯示本。在中間的頻率計(jì)算公式是線性插值。應(yīng)當(dāng)指出,為實(shí)施報(bào)告了這里的遲滯被忽視了。研制的電磁轉(zhuǎn)矩和直流電機(jī)上取決于Is/φ以下列方式:轉(zhuǎn)矩平衡方程式是[8]:TL型是負(fù)載轉(zhuǎn)矩、B是粘滯摩擦常數(shù)和J是馬達(dá)轉(zhuǎn)子和軸慣性。 來(lái)產(chǎn)生PWM開(kāi)關(guān)信號(hào),Vcond從圖2電路輸入微控制器的第一個(gè)A / D轉(zhuǎn)換器輸入。關(guān)于PSPICE的使用,制造商都提供了模型和用戶模型物的開(kāi)發(fā)。 一個(gè)典型的直流電機(jī)的速度控制往往具有其內(nèi)在的訊號(hào)產(chǎn)生和處理模擬電路和功率驅(qū)動(dòng)階段MOSFET模塊由幾個(gè)平行[1]。 忽略粘滯摩擦系數(shù)，把視為系統(tǒng)的擾動(dòng)而暫不考慮，令,對(duì)上述方程組兩端取拉式變換得：上式聯(lián)立可得：整理可得：由上式可得電壓U到電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的傳遞函數(shù)為：，系統(tǒng)開(kāi)環(huán)，閉環(huán)的初步的仿真電動(dòng)機(jī)傳遞函數(shù)使用Matlab進(jìn)行的仿真則仿真圖形如下：由于使用的串勵(lì)電動(dòng)機(jī)需要自己進(jìn)行參數(shù)整定則對(duì)于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)設(shè)計(jì)如下圖基于電氣原理圖的系統(tǒng)仿真 其仿真結(jié)果如下對(duì)于系統(tǒng)的閉環(huán)仿真正在進(jìn)行中。 存在問(wèn)題 閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)相比，具有精度高、動(dòng)態(tài)性能好，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)具有糾正偏差的能力等優(yōu)點(diǎn)，但是在單閉環(huán)系統(tǒng)中不能隨心所欲地控制電流和轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)過(guò)程。 對(duì)于其核心直流電機(jī)的控制系統(tǒng)，目前我國(guó)的直流調(diào)速控制主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行著研究 1． 提高調(diào)速的單機(jī)容量．我國(guó)現(xiàn)有最大單機(jī)容量比國(guó)外單機(jī)容量小的多。從起動(dòng)和抗擾兩個(gè)方面分析其性能和轉(zhuǎn)速與電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用，計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)以達(dá)到轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制要求。首先應(yīng)該更好地掌握直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)。工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置2010,(2)：3436,674 劉漢忠，邵群濤,單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)閉環(huán)調(diào)速控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),南京工程學(xué)院，江蘇南京2100135 孫建華 基于CAN總線的電動(dòng)叉車牽引控制器設(shè)計(jì),控制理論與控制工程， 2002，碩士6 王兆安等．電力電子技術(shù)[M]．北京：北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010．1501697 徐科軍．一種基于SG3525的可逆直流脈寬調(diào)速[J]．通訊電源技術(shù)8 朱立圣,直流電機(jī)閉環(huán)控制技術(shù)研究 ,南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文9 Patel .,Hoft Techniques of Harmonic Elimination and Voltage Control in Thyristor Inventers:Part 1Harmonic ,1997,9(3)10 劉海燕，基于Matlab的直流電動(dòng)機(jī)斬波調(diào)速系統(tǒng)，煤礦機(jī)械11 Boumedi232?？刂齐娐肥菑碾妱?dòng)機(jī)測(cè)量端m檢測(cè)轉(zhuǎn)速，通過(guò)一定的比例與給定進(jìn)行比較，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)比例環(huán)節(jié)和一個(gè)積分環(huán)節(jié)(PI調(diào)節(jié)器),即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR，與從電動(dòng)機(jī)m端檢測(cè)出的一定比例的電樞電流進(jìn)行比較后的信號(hào)再與一個(gè)頻率為1000Hz的三角波進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)PWM波的產(chǎn)生，產(chǎn)生的PWM波控制IGBT的關(guān)斷實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)速[14]。進(jìn)行回饋制動(dòng)時(shí)，回饋切換開(kāi)關(guān)打在回饋檔，反向接觸器閉合，同時(shí)關(guān)斷功率MOSFET管。能耗制動(dòng)的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單方便，缺點(diǎn)是制動(dòng)效率不高。勵(lì)磁電壓反接的原理圖如圖41所示。必須回饋制動(dòng)時(shí)，可采用可逆的電力電子變換器。但是，只要仍大于負(fù)載電流，轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升。由于在起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程就分成圖中標(biāo)明的：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)階段。其原理如圖37所示：圖37 電流截止負(fù)反饋電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的組成工作的原理，原理圖如圖38所示當(dāng)較小，即時(shí)，則二極管VD截止，電流截止負(fù)反饋不起作用。測(cè)速發(fā)電機(jī)分直流和交流兩種。4)低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá)1：20000左右。在式214至式218所示的方程組中若忽略粘滯摩擦系數(shù)，且把視為系統(tǒng)的擾動(dòng)而暫不考慮，令,，,對(duì)上述方程組兩端取拉式變換得： (219) (220) (221)由式(220)和式(221)聯(lián)立可得： (222) 將式(221)帶入式(218) 得： (223) = = (224)由上式可以得出電壓U到電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的傳遞函數(shù)為： (225)式(225)即為串勵(lì)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，增加時(shí)，使使電樞回路的電阻壓降增大，此時(shí)串勵(lì)磁動(dòng)勢(shì)和主磁場(chǎng)亦同時(shí)增大，這兩個(gè)因素都促使轉(zhuǎn)速下降，所以串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載的增加而迅速下降。其中具體介紹系統(tǒng)主電路、PWM信號(hào)發(fā)生電路、雙閉環(huán)控制電路、動(dòng)態(tài)參數(shù)等幾部分內(nèi)容的設(shè)計(jì)過(guò)程。因而，晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)迅速發(fā)展，晶閘管變流技術(shù)也日益成熟，直流調(diào)速系統(tǒng)更加完善。近幾年來(lái)，由于能源危機(jī)和環(huán)境污染兩大問(wèn)題的日益嚴(yán)重，加之科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展電動(dòng)車自身難點(diǎn)的不斷解決，使電動(dòng)車具有更多突出的優(yōu)點(diǎn)。這種方法簡(jiǎn)單易行，設(shè)備制造方便，價(jià)格低廉。目前的發(fā)展方向是大型化和智能化。先說(shuō)明轉(zhuǎn)速特性。因而無(wú)法用經(jīng)典的控制理論對(duì)其進(jìn)行校正。雙極式控制的橋式可逆PWM變換器[6]有下列優(yōu)點(diǎn)：1)電流一定連續(xù)。該調(diào)速系統(tǒng)的組成框圖如圖34所示：圖34 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)框圖轉(zhuǎn)速的檢測(cè)方式很多，有測(cè)速發(fā)電機(jī)、電磁感應(yīng)傳感器、光電傳感器等。但是，這種作用只應(yīng)在啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)存在，在正常時(shí)又得取消，讓電流自由隨著負(fù)載增減。速度調(diào)節(jié)器ASR的調(diào)節(jié)作用速度環(huán)是由ASR和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成的閉環(huán)，它的主要作用是保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，并最后消除轉(zhuǎn)速靜差，直到，調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束。第Ⅲ階段(以后)是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。采用飽和非線性控制的方法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制是一種很有實(shí)用價(jià)值的控制策略，在各種多環(huán)控制系統(tǒng)中普遍的得到應(yīng)用。勵(lì)磁線圈反接，是指將勵(lì)磁電壓反接，從而造成磁場(chǎng)反向，并最終使電機(jī)轉(zhuǎn)速反向。能耗制動(dòng)是指去掉電機(jī)的外加電壓，在電樞回路內(nèi)串入電阻，使電機(jī)儲(chǔ)存的能量在串入的電阻上消耗掉的一種制動(dòng)方法，為具休說(shuō)明，給出了下面的示意圖。本課題中，結(jié)合換向的考慮，采用了如下的正反轉(zhuǎn)及回饋制動(dòng)電路如圖45所示：其原理解釋如下:正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，回饋制動(dòng)開(kāi)關(guān)打在右邊，使電動(dòng)機(jī)處于正常的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)，通過(guò)切換正反轉(zhuǎn)接觸器，可以使電機(jī)運(yùn)行在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)狀態(tài)，功率MOSFET管用來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)速。圖51 基于電氣原理圖的系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真結(jié)果 a)轉(zhuǎn)速波形b)電流波形c)轉(zhuǎn)矩波形a)轉(zhuǎn)速仿真波形 b)電流仿真波形 c)轉(zhuǎn)矩仿真波形圖52 系統(tǒng)仿真結(jié)果從轉(zhuǎn)速，電流和轉(zhuǎn)矩波形可以看出來(lái)在與轉(zhuǎn)速成一定比例的負(fù)載下，轉(zhuǎn)速在1s內(nèi)迅速上升最后穩(wěn)定在67rad/s電流穩(wěn)定在130A這與任務(wù)要求的額定電流130A相符。闡述了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)模型構(gòu)建及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、電動(dòng)機(jī)本體模塊等參數(shù)的設(shè)置。近幾年，雖然交流調(diào)速飛速發(fā)展，逐漸有趕超并代替直流調(diào)速的趨勢(shì)。由于它簡(jiǎn)單、可靠及使用方便靈活，大大簡(jiǎn)化了脈寬調(diào)制器的設(shè)計(jì)及調(diào)試。但缺點(diǎn)是效率低、機(jī)械特性軟、不能在較寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以目前極少采用。由于進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，于是給出了國(guó)產(chǎn)全數(shù)字控制直流調(diào)速裝置的發(fā)展空間。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的等效圖如下圖：串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的等效圖則可以列出以下方程：1)2)3)4)5) 其中，為電樞繞組電感，為電機(jī)的飛輪矩，為電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩函數(shù)，為阻尼系數(shù)。這樣的一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用在開(kāi)環(huán)或是閉環(huán)情況下[8]。當(dāng)一些這些包裹提供通用模型的各種電力電子設(shè)備和/或機(jī)電組件的使用,其他制造商提供方便specic裝置模型以及用戶的發(fā)展模型。主要保護(hù)的一個(gè)列表功能如下:。然后OpAmp輸出的1進(jìn)入D1允許兩種不同的時(shí)間常數(shù),一為加速和其他為減速。1） 利用直流系列電動(dòng)機(jī)模型模擬行為模塊摘要機(jī)電方程,描述行為的直流系列電動(dòng)機(jī)給出如下。這個(gè)值通常相當(dāng)于電機(jī)銘牌的名義或速度。值的變量和參數(shù)用于模擬如下:Rt 55 mX、J 0:06,對(duì)kgm2 12v(摩擦系數(shù),A和A0),Cp一萬(wàn)個(gè)低頻和寄生電感Lc被忽視了。這它的執(zhí)行允許調(diào)試和調(diào)整的初步設(shè)計(jì)均勻之前。確定了合適的模擬中幫助的起始條件和適當(dāng)?shù)碾娏﹄娮釉O(shè)備。這種方法得到了進(jìn)一步的應(yīng)用發(fā)展中的一個(gè)轉(zhuǎn)速控制,為一個(gè)1點(diǎn)直流系列電動(dòng)機(jī)。圖8a顯示情節(jié)的穩(wěn)態(tài)電流注入通過(guò)模擬一個(gè)直流電機(jī)獲得50%的責(zé)任周期和頻率2,100赫茲。它由四個(gè)基本積木:踏板信號(hào)護(hù)發(fā)素,單片機(jī),門司機(jī)和輸出功率的階段。(4)。 模擬行為建模的直流系列電動(dòng)機(jī) Eqs(1)(5)提供了一個(gè)數(shù)學(xué)模型,為直流系列電動(dòng)機(jī)適用于本文的目的[2,5]。這樣的脈沖寬度的各不相同,根據(jù)Vcond 256個(gè)步驟。3。在以前的工作,由其他作者的反彈道導(dǎo)彈已應(yīng)用于施工做了詳細(xì)的IGBT模型[3]。一種開(kāi)環(huán)的數(shù)字速度控制的基礎(chǔ)上,最后提出了一種IGBTs和這里發(fā)展起來(lái)的。ne ALLAOUA Setting Up PID DC Motor Speed Control Alteration Parameters Using Particle Swarm Optimization Strategy Bechar University, Departement of Electrical Engineering, BP 417 BECHAR (08000)14) Bord .,Novotny Control of VSIPWM Trans .IA,1985,21(2)15) Patel .,Hoft Techniques of Harmonic Elimination and Voltage Control in Thyristor Inventers:Part 1Harmonic ,1997,9(3)附錄附錄4外文文獻(xiàn)翻譯直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的建模與仿真摘要 直流串勵(lì)電機(jī)是需要高轉(zhuǎn)矩/速度之比為機(jī)電應(yīng)用的首選。 主要參考文獻(xiàn) [1] 陳伯時(shí). 電力拖動(dòng)制動(dòng)控制系統(tǒng) [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社2006．[2] 王春會(huì). 新一代開(kāi)關(guān)電源芯片SG3525 工作原理剖析 [J]．遼寧師專學(xué)報(bào)，2009(4)：2325．[3] 劉細(xì)平等 基于SG3525控制的雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)[J]．電工技術(shù)，2003(10)：2830．[4] 王兆安等．電力電子技術(shù)[M]．北京：北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010．[5] 徐科軍．一種基于SG3525的可逆直流脈寬調(diào)速[J]．通訊電源技術(shù)[6] ：[7] Idea and design[8] 鄧開(kāi)連。 研究主要成果 目前，國(guó)外主要電氣公司，如德國(guó)的西門子公司、日本的三菱公司、東芝公司、美國(guó)的GE公司等，均已開(kāi)發(fā)出全數(shù)字直流調(diào)速裝置，有成熟的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的應(yīng)用產(chǎn)品供選用。 最后在詳細(xì)分析調(diào)速系統(tǒng)的原理和要求的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)直流脈寬調(diào)速電路，建立雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。改變電阻只能有級(jí)調(diào)速；減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速(即電機(jī)額定轉(zhuǎn)速)以上作小范圍的弱磁升速。置身其間，耳濡目染，使我不僅接受了全新的思想觀念，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多的道理?？刂齐娐凡捎玫湫偷霓D(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速調(diào) 節(jié)器 ASR 設(shè)置輸出限幅，以限制最大起動(dòng)電流。反向接觸器閉合后，B點(diǎn)的電位將為正，A點(diǎn)的電位為負(fù)，電樞上的電流反向?；仞佒苿?dòng)是指將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電能回鎖給電源，即對(duì)電源進(jìn)行充電。但是，這種方法也有其弱點(diǎn):在勵(lì)磁換向的瞬間，磁通瞬時(shí)過(guò)零，此時(shí)若電樞電壓仍作用在電機(jī)上，電機(jī)會(huì)發(fā)生飛轉(zhuǎn)，造成設(shè)備損壞或人身傷害事故。1)對(duì)負(fù)載變化其抗擾作用。如果調(diào)節(jié)器參數(shù)整定得不夠好，也會(huì)有一段震蕩過(guò)程。當(dāng)后，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)。這對(duì)一般要求不太高的調(diào)速系統(tǒng)，基本上已經(jīng)滿足了要求。 電流截止負(fù)反饋電流截止負(fù)反饋的提出：根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)電樞回路的平衡方程式可知，電樞電流Id為： (31)采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，當(dāng)直流電機(jī)起動(dòng)時(shí)突然加上給定電壓，由于存在機(jī)械慣性，所以不可能立即轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，即n=0，則其反電動(dòng)勢(shì)E=0。圖32 雙極式控制的橋式可逆PWM變換器 開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)存在的問(wèn)題 調(diào)節(jié)控制電壓就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，如果負(fù)載的生產(chǎn)工藝對(duì)運(yùn)行時(shí)的靜差率要求不高，這樣的開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)都能實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)速，但是許多需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械常常對(duì)靜差率有一定的要求。系統(tǒng)低速特性穩(wěn)定調(diào)整范圍寬，且無(wú)需另加設(shè)備就可實(shí)現(xiàn)可逆調(diào)速。所以串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整率定義為式中，為輸出功率等于時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 78第2章 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性及其建模 直流電動(dòng)機(jī)的分類 直流電機(jī)按照勵(lì)磁繞組的供電方式可以分為他勵(lì)和自勵(lì)兩大類[2]：他勵(lì)式：他勵(lì)式直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組由其他電源供電，勵(lì)磁繞組與電樞繞組不相連接，如圖21a所示。由于在單閉環(huán)系統(tǒng)中不能隨心所欲地控制電流和轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)過(guò)程。而對(duì)于可調(diào)速的傳動(dòng)系統(tǒng)，可以分為直流調(diào)速和交流調(diào)速。改變電阻只能有級(jí)調(diào)速；減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速(即電機(jī)額定轉(zhuǎn)速)以上作小范圍的弱磁升速。隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自