【正文】 適應(yīng)控制、模糊控制等各種智能控制策略正在不斷涌現(xiàn)。圖中為電樞電壓，U為電機(jī)兩端電壓為電樞電流，為勵(lì)磁電流圖21 直流電機(jī)按照勵(lì)磁方式分類a） 他勵(lì)式 b)并勵(lì)式 c)串勵(lì)式 d)復(fù)勵(lì)式第2章 串勵(lì)電機(jī)的特性及建模 串勵(lì)電動機(jī)的運(yùn)動特性在本論文中電動游覽車通常使用的就是前文中所提到的串勵(lì)電動機(jī)，串勵(lì)電動機(jī)的接線圖如圖22所示。于是電磁轉(zhuǎn)矩 (27)由此可解出 (28)圖24表示串勵(lì)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速特性，從圖中可見，隨著轉(zhuǎn)矩的增加，串勵(lì)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，這種特性稱為軟特性。改變占空即可調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。UPE是由電力電子器件組成的變換器，其輸入接直流電源，輸出為可控的直流電壓Ud，對于中小容量系統(tǒng)多采用由IGBT或MOSFET組成的PWM變換器；對于較大容量的系統(tǒng)，可采用其他電力電子開關(guān)器件，如GTO、IGCT等；對于特大容量的系統(tǒng)，則常用晶閘管裝置。如果只依靠過流繼電器或熔斷器保護(hù)，一過載就跳閘，很不方便。電流調(diào)節(jié)器ACR的調(diào)節(jié)作用：電流環(huán)為由ACR和電流負(fù)反饋組成的閉環(huán)，它的主要作用是穩(wěn)定電流。為了克服這個(gè)擾動，和也必須基本上按線性增長，才能保持恒定。3)準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制。這個(gè)作用對系統(tǒng)的可靠運(yùn)行來說是十分重要的。鑒于本課題中使用的電機(jī)為串勵(lì)電機(jī)，其勵(lì)磁電流等于電樞電流，故使用上述兩種方案的任何一種均可。在降低電壓的降速過程中，當(dāng)突然降低電樞電壓，感應(yīng)電勢還來不及變化時(shí)，就會發(fā)生情況。直流電動機(jī)的參數(shù)設(shè)置 Armature resistance and inductance Ra (ohms) 和La(H): 電樞電阻和電感Field resistance and inductance Rf (ohms) 和Lf(H): 勵(lì)磁回路電阻和電感Fieldarmature mutual inductance La (H)： 電樞與勵(lì)磁回路互感；Total inertia J (^2) ：電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量(^2)；Viscous friction coefficient Bm ()：粘滯摩擦系數(shù)()；Coulomb friction torque Tf ()： 靜摩擦轉(zhuǎn)矩()；Initial speed (rad/s)：初始速度。結(jié)論 結(jié)論本文主要闡述了直流電動機(jī)的分類，詳細(xì)說明了串勵(lì)電動機(jī)的運(yùn)動特性，并詳細(xì)給出了串勵(lì)電動機(jī)數(shù)學(xué)模型的具體推導(dǎo)過程，完成了串勵(lì)電動機(jī)的數(shù)學(xué)建模。近幾年來，由于能源危機(jī)和環(huán)境污染兩大問題的日益嚴(yán)重，加之科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展電動車自身難點(diǎn)的不斷解決，使電動車具有更多突出的優(yōu)點(diǎn)。直流調(diào)速系統(tǒng)憑借優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、范圍寬、精度高、過載能力大、動態(tài)性能好和易于控制等優(yōu)點(diǎn)，能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)中各種不同的特殊運(yùn)行要求，所以在電氣傳動中獲得了廣泛應(yīng)用。改變電阻只能有級調(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。50年代末出現(xiàn)的晶閘管，它具有體積小、響應(yīng)快、工作可靠、壽命長、維修簡便等一系列優(yōu)點(diǎn)，采用晶閘管供電，不僅使直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上和可靠性有所提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出很大的優(yōu)越性。 電動機(jī)停止時(shí)有微震電流，能消除靜摩擦死區(qū)。[8]。后來,模型的構(gòu)建提出了速度控制模型的使用廠家提供其組成的電子裝置。第三個(gè)功能是向客戶提供的轉(zhuǎn)速控制所需的功率直流電機(jī)。第一次的變阻器電壓輸入OpAmp 1(TL084)。這個(gè)部門被要求去做作為下臺轉(zhuǎn)換器[6]。 實(shí)際上是一種磁性標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的中間變量,Ea。最后,各種各樣的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了兩個(gè),同時(shí)可以解決電機(jī)和電機(jī)ABM模型。用SPICE的優(yōu)點(diǎn)為建模的訪問這些塊是一個(gè)龐大的圖書館的商用設(shè)備模型[4]。這gure 10b要比與相適應(yīng)的瞬態(tài)電流獲得了實(shí)驗(yàn)為同一占空比和頻率。合模擬的電機(jī)和電機(jī)速度控制也因此成為可能。 瞬態(tài)電流注入到電機(jī)啟動現(xiàn)在得到了模擬考慮90%責(zé)任周期和頻率的2500赫茲。這是為代表的選擇而不是只有通過PWM功能的一個(gè)矩形波發(fā)生器以其脈沖寬度被各不相同,根據(jù)256個(gè)步驟的輸出信號調(diào)節(jié)器的油門踏板。(2)、(3)到(7)下列表達(dá)式的電磁轉(zhuǎn)矩 模型3的實(shí)現(xiàn)是最后一個(gè)方程 這四種電機(jī)模型被用來繁殖操作的一種可行的1點(diǎn)直流系列電動機(jī)。(1)。 首先在他們注入電源PWM信號驅(qū)動蓋茨門是經(jīng)過一個(gè)驅(qū)動級中包含一個(gè)光電隔震和日”的活動?？刂频奈锢沓叽绾椭圃斐杀緦⒁虼硕唤档?同時(shí)也可以提高其可靠性。對直流電機(jī)的速度控制的主要功能 油門踏板為電動馬達(dá),通常是耦合機(jī)械變阻器,翻譯其位置輸入電壓信號反饋到速度控制。它提出了在此可以減輕弊端,通過合理結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬本質(zhì)上和實(shí)驗(yàn)室測驗(yàn)。這樣的問題就解決了這里利用模擬工具,可以預(yù)測動態(tài)行為系統(tǒng)的機(jī)械和電子組件組成的。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)Algeria[14] Patel .,Hoft Techniques of Harmonic Elimination and Voltage Control in Thyristor Inventers:Part 1Harmonic ,1997,9(3)[15] Bord .,Novotny Control of VSIPWM Trans .IA,1985,21(2) 附錄 附錄3 中期報(bào)告本設(shè)計(jì)是在理論分析和Matlab仿真研究的基礎(chǔ)上，針對電動游覽車直流電動機(jī)，設(shè)計(jì)一套雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)四象限運(yùn)行，以及轉(zhuǎn)速的可逆控制，雙閉環(huán)控制。對復(fù)雜的電氣自動化系統(tǒng)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制，技術(shù)已過關(guān)，尤其使用單片機(jī)使控制更方便、可靠，更容易調(diào)節(jié)參數(shù)。在系統(tǒng)運(yùn)行中，檢測輸入電流和直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，并分別反饋到電流調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器，經(jīng)處理后輸入到SG3525的PWM的發(fā)生電路調(diào)制H型橋式電路的輸出電壓，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，服從給定，最終滿足系統(tǒng)的動靜態(tài)指標(biāo)。這種方法簡單易行，設(shè)備制造方便，價(jià)格低廉。在論文撰寫過程中閆朝陽副教授給我提出了較好的建議，在做畢設(shè)過程中，肖瑩老師也給了我很大的幫助。穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速為67rad/s。因?yàn)榇艌龇较虿蛔?，電樞上的電流反向，所以電磁轉(zhuǎn)矩反向，即電機(jī)進(jìn)入制動狀態(tài)。圖44 位能負(fù)載拖動電機(jī)圖中電機(jī)處于反向電動狀態(tài)下，電流方向如實(shí)線箭頭所示，(電流、反電勢的正方向均取上正下負(fù)，因?yàn)樗訳aE。其原理與磁場換相類似:因?yàn)殡姍C(jī)轉(zhuǎn)矩正比于電機(jī)磁通和電樞電流，所以改變電樞電流的方向也同樣能夠改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向，從而改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。2)對電網(wǎng)電壓的波動起及時(shí)抗擾的作用。隨著ASR的飽和與不飽和，整個(gè)系統(tǒng)處于不同的兩種狀態(tài)，在不同情況下表現(xiàn)為不同結(jié)構(gòu)的線性系統(tǒng)，只能采用分段線性化的方法來分析，不能簡單的用線性控制理論來分析整個(gè)起動過程，也不能簡單的用線性控制理論來籠統(tǒng)的設(shè)計(jì)這樣的控制系統(tǒng)。在這一階段中，ASR很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和。即被要求頻繁地起動或總是處于正反轉(zhuǎn)切換狀態(tài)，如龍門刨床、軋鋼機(jī)等經(jīng)常處于正反轉(zhuǎn)狀態(tài)，為提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，要求盡量縮短反轉(zhuǎn)過渡過程時(shí)間。為了避免起動時(shí)的電流沖擊，在電壓不可調(diào)的場合，可采用電樞串電阻起動，在電壓可調(diào)的場合則采用降壓起動。開環(huán)系統(tǒng)是沒有能力完成其調(diào)速指標(biāo)的。圖31 脈寬調(diào)制電路及輸出電壓脈寬調(diào)制變換器實(shí)際上就是一種直流斬波器。隨著負(fù)載的增加，串勵(lì)磁動勢增大，磁路呈現(xiàn)飽和，此時(shí)常值，于是 (24)此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩將與電樞電流成正比。自勵(lì)式直流電機(jī)又可分為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)等三種。 直流調(diào)速國內(nèi)外現(xiàn)狀 目前，我國的直流調(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．我國現(xiàn)有最大單機(jī)容量比國外單機(jī)容量小的多。經(jīng)典控制理論是現(xiàn)代控制理論的基石，直流調(diào)速的研究同樣也是交流調(diào)速研究的前奏。首先應(yīng)該更好地掌握直流拖動控制系統(tǒng)。，增加品種．．目前國內(nèi)使用較多的仍然是小規(guī)模集成運(yùn)放和組件構(gòu)成的調(diào)速控制系統(tǒng)，觸發(fā)裝置甚至仍是分立元件的。勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)的就是并勵(lì)式，如圖21b所示。這是串勵(lì)電動機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)。當(dāng)電子開關(guān)在控制電路作用下按某種控制規(guī)律進(jìn)行通斷時(shí)，在電動機(jī)兩端就會得到調(diào)速所需的、有不同占空比的直流供電電壓。要把額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降低到滿足要求就必須采用負(fù)反饋，這就構(gòu)成了閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)——轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速。另外，有些生產(chǎn)機(jī)械的電動機(jī)可能會遇到堵轉(zhuǎn)情況。為了充分利用晶閘管元件和電動機(jī)所允許的過載能力，使啟動電流保持在最大允許值上，以最大轉(zhuǎn)矩啟動，可以使轉(zhuǎn)速迅速直線上升，減少啟動時(shí)間。第Ⅱ階段()是恒流升速階段，是起動過程中的主要階段。2)轉(zhuǎn)速超調(diào)。3)在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電動機(jī)允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。電樞反接的原理圖如圖42所示。)；當(dāng)負(fù)載拖動電機(jī)轉(zhuǎn)動式的電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于理想同步轉(zhuǎn)速時(shí)，EaU，則變?yōu)檎?，電流反向，如圖中虛線所示，此時(shí)電流由電機(jī)流向電源，即電機(jī)向電源回鎖電能，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。等效電路圖如圖47所示。 加干擾時(shí)的動態(tài)原理圖如圖57：圖57 干擾時(shí)系統(tǒng)的動態(tài)原理圖在13s時(shí)外加一個(gè)階躍，仿真圖如圖58所示從圖中可以看出來，在外加干擾情況下，通過PWM的雙閉環(huán)控制[15]，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無靜差，所以這次雙閉環(huán)的設(shè)計(jì)是成功的。在此感謝他們的幫助和支持。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。四、工作進(jìn)度安排階段應(yīng)完成的主要工作計(jì)劃起止時(shí)間1撰寫開題報(bào)告2月28日～3月25日2PWM主電路設(shè)計(jì)3月26日～4月6日3SG3525控制電路設(shè)計(jì)4月7日～4月17日4電機(jī)參數(shù)的測量及動態(tài)設(shè)計(jì)4月18日～4月24日5Matlab仿真及驗(yàn)證4月25日～5月9日6撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書5月10日～6月5日7準(zhǔn)備畢業(yè)答辯、教師閱卷(畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書)6月6日～6月12日8畢業(yè)答辯6月13日～6月17日五、主要參考文獻(xiàn)[1] 陳伯時(shí). 電力拖動制動控制系統(tǒng) [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006．[2] 王春會. 新一代開關(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)，2006(5)：1216．六、指導(dǎo)教師意見簽字： 年 月 日 七、系畢業(yè)設(shè)計(jì)( 論文)工作領(lǐng)導(dǎo)小組意見 簽字： 年 月 日附錄附錄2文獻(xiàn)綜述 課題國內(nèi)外現(xiàn)狀近幾年來，由于能源危機(jī)和環(huán)境污染兩大問題的日益嚴(yán)重，加之科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電動車自身難點(diǎn)的不斷解決，使電動車具有更多突出的優(yōu)點(diǎn)。三、發(fā)展趨勢：最初的直流調(diào)速系統(tǒng)是采用恒定的直流電壓向直流電動機(jī)電樞供電，通過改變電樞回路中的電阻來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。在這一階段里我完成了四象限運(yùn)行直流斬波調(diào)速主系統(tǒng)設(shè)計(jì)，串勵(lì)電動機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立，以及使用Matlab對串勵(lì)電機(jī)傳遞函數(shù)，系統(tǒng)開環(huán)以及閉環(huán)的初步的仿真。沿著紙的模擬顯示提供令人滿意的協(xié)議與實(shí)驗(yàn)室的測量結(jié)果。結(jié)合模擬的電動馬達(dá)和它的速度控制做成很簡單的模型運(yùn)用為電機(jī)和/或?yàn)殡娮涌刂颇K[第12]。第一個(gè)函數(shù)為這個(gè)控件是因此制約的踏板信號用于去除噪聲和平滑變阻器速度突然變快或是突然變慢。圖1顯示一個(gè)框圖為提出的速度控制。這是顯示在圖3。值得注意的是動勢項(xiàng)“Ea”是注入到這個(gè)分支從模塊2由一個(gè)電壓控制電壓源的單位增益。首先,Lt,Rt和J參數(shù)測量的電機(jī)。之前被注射進(jìn)電動機(jī)PWM信號模型,這些經(jīng)過大門的驅(qū)動和輸出功率模型。該電流進(jìn)行了圖示,如圖9a和相應(yīng)的測量。這里的協(xié)議之間。圖10a提供了瞬態(tài)電流在啟動時(shí),它是模擬假設(shè)一個(gè)50%責(zé)任周期和頻率2,100赫茲。 詳細(xì)的圖踏板信號護(hù)發(fā)素是規(guī)定圖2,而圖門驅(qū)動和功率輸出階段是提供在圖3和4。接下來,所有這些數(shù)據(jù)被運(yùn)用于圖5模型。所要求的感覺到電流模塊3和5在計(jì)算兩個(gè),磁通φ及電磁轉(zhuǎn)矩瞬變電磁法Tem。這里的工作報(bào)告,然而,只有一個(gè)分支,這座橋是實(shí)施的形式顯示在圖4。 制約的踏板電路信號進(jìn)行如圖2號。脈沖寬度調(diào)制(PWM)已經(jīng)成為一種普遍采用的這些波形生成方法[1]。然后,該模型為達(dá)到調(diào)整好很近的模擬和匹配的實(shí)際性能試驗(yàn)臺被作為測驗(yàn)電機(jī)。這些都是電動輪椅,高爾夫球車、升降機(jī)、起重機(jī)、致動器的武器等。 可以使電動機(jī)在