【文章內(nèi)容簡介】 通過中間放大環(huán)節(jié)帶動負載，組成自整角機隨動系統(tǒng)。下面簡單分析本次設計使用的控制式自整角機的工作原理和使用。先看單相自整角機的結(jié)構(gòu)和工作原理。它具有—個單相勵磁繞組和一個三相整步繞組，單相勵磁繞組安置在轉(zhuǎn)子上，通過兩個滑環(huán)引入交流勵磁電流，勵磁磁極通常做成隱極式。這樣可使輸入阻抗不隨轉(zhuǎn)子位置而變化。整步繞組是三相繞組，一般為分布繞組，安置在定子上，它們被此在空間相隔，并接成Y形。BST為自整角發(fā)送機，BSR為自整角接收機。本次模型中采用的自整角機的放大系數(shù)。自整角機本身的檢測誤差。傳遞函數(shù)為式（42），是簡單的線性函數(shù)在數(shù)學模型將不會出現(xiàn)，但在計算穩(wěn)態(tài)誤差時將會用到自整角機的參數(shù)。自整角機還包括相敏整流器URP，可以把它當作自整角機的一部分，相當于一個電壓放大器，并反映的極性，放大系數(shù)2，當然它在數(shù)學模型中也不會出現(xiàn)。3．電壓比較放大器（A）這是位置隨動系統(tǒng)所必須有的裝置。它的作用是發(fā)出控制信號，由于可正可負。放大器必須具有鑒別電壓極性的能力，輸出的控制的電壓也是可逆的。放大系數(shù)，函數(shù)關(guān)系。這個簡單的函數(shù)關(guān)系也不會在數(shù)學模型中出現(xiàn)。4．電力電子變換器（UPE） 起功率放大作用，而且是可逆的。PWM變換器有可逆和不可逆兩類，可逆變換器又有雙極式、單極式和受限單極式等。在本次大功率隨動系統(tǒng)中選取雙極式控制的橋式可逆PWM變換器，因為是大功率系統(tǒng)變換器采用可關(guān)斷晶閘管。采用PWM的調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展越來越成熟，用途也很廣，與單純的晶閘管調(diào)速系統(tǒng)相比有很多優(yōu)點1）主電路線路簡單，需用的功率器件少；2）開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較小；3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達1:10000左右；4）若與快速響應的電機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗擾能力強；5）功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導通損耗小，當開關(guān)頻率適當時，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高；6）直流電源采用不控整流時，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。 橋式可逆PWM變換器的原理圖本次設計采用的PWM變換器的開關(guān)頻率=2500，即失控時間=，失控時間已經(jīng)非常小，大大提高了系統(tǒng)的快速性，所以時間常數(shù)這么小的滯后環(huán)節(jié)可以近似看成是一個一階慣性環(huán)節(jié)（其中=），傳遞函數(shù)為 5．電流調(diào)節(jié)器（ACR）按工程設計法選擇典型I型系統(tǒng)，PI調(diào)節(jié)器。傳遞函數(shù)為 （45）6．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）按工程設計法選擇典型I型系統(tǒng)，選用PI調(diào)節(jié)器。傳遞函數(shù)為 （26）7．位置調(diào)節(jié)器（AWR）按工程設計法和位置系統(tǒng)的校正，典型II型系統(tǒng)，選用PID調(diào)節(jié)器。傳遞函數(shù)為 （27）8．伺服電機（SM）基于本次設計的大功率隨動系統(tǒng)選擇永磁式直流伺服電機，即直流他勵電動機，型號為Z221，銘牌參數(shù)，。伺服電機可視為一個二階系統(tǒng)，分為兩個傳遞函數(shù),，一部分為電機電樞近似成一階慣性環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)為 一部分為傳動裝置近似為積分環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)為　　　　　　　　　　　　　　　　 9．負載負載就不做具體介紹，它也是系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的被控位置對象，我們主要研究它的數(shù)學模型。傳遞函數(shù)近似為積分環(huán)節(jié) 三環(huán)隨動系統(tǒng)功率大，采用低轉(zhuǎn)速的直流伺服電機，所以本設計取消減速器。 三環(huán)隨動系統(tǒng)的數(shù)學模型三環(huán)隨動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 三環(huán)隨動系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算已知直流他勵電動機，型號為Z221，銘牌參數(shù)，。電力電子變換器的增益，電壓放大器的增益，相敏整流器的放大系數(shù)由計算決定。自整角機的放大系數(shù)。計算過程如下：電動機的額定效率為 電動機的電樞電阻為 電動機的電動勢系數(shù)為 電動機的轉(zhuǎn)矩系數(shù)為 位置隨動系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖（未考慮校正裝置） 按工程設計方法設計三環(huán)隨動系統(tǒng)的電流和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器圖45 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖應用如前所述的工程設計方法來設計轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)器。按照設計多環(huán)控制系統(tǒng)先內(nèi)環(huán)后外環(huán)的一般原則，從內(nèi)環(huán)開始，逐步向外擴展。在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，應首先設計電流調(diào)節(jié)器，然后把整個電流環(huán)節(jié)看作是三環(huán)系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)，再設計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，最后是位置調(diào)節(jié)器。本系統(tǒng)唯一的改動是取消了電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)之前的兩個濾波環(huán)節(jié)。但設計方法一樣。如圖45所示為雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，因為本次設計的系統(tǒng)沒有設計濾波環(huán)節(jié)，電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的濾波環(huán)節(jié)已經(jīng)省去。 電流調(diào)節(jié)器的設計1．電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡化 在圖24中，在一般情況下，系統(tǒng)的電磁時間常數(shù)遠小于機電時間常數(shù)，因此轉(zhuǎn)