基于v-m的雙閉環(huán)直流運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正開(kāi)題報(bào)告-資料下載頁(yè)
2025-08-20 10:04本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械，鋼鐵，礦山，冶金，化工，石油，紡織，這些行業(yè)中絕大部分生產(chǎn)機(jī)械都采用電動(dòng)機(jī)作原動(dòng)機(jī)。電機(jī)，提高其運(yùn)行性能，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。正交，為控制提供了便捷的方式，使得電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的起動(dòng)，制動(dòng)和調(diào)速性能。動(dòng)機(jī)仍然是大多數(shù)變速運(yùn)動(dòng)控制和閉環(huán)位置伺服控制首選。晶閘管問(wèn)世后，生產(chǎn)。出成套的晶閘管整流裝置，組成晶閘管—電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。出較大的優(yōu)越性，動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能均好，且系統(tǒng)易于控制。用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，電流環(huán)控制輸出電流；該系統(tǒng)可以自動(dòng)限制最大電流，較之單閉環(huán)控制具有更好的控制特性。期的繼電器構(gòu)成了控制系統(tǒng)的前身。工等工業(yè)過(guò)程控制中獲得迅猛的發(fā)展。在此情況下，業(yè)內(nèi)廠商經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，確定開(kāi)發(fā)的DCS產(chǎn)品。境變化和需求的改變，共出現(xiàn)了三代DCS產(chǎn)品。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC. 目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、出了第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PCI/ISA無(wú)源背板總線標(biāo)準(zhǔn)。
【正文】 流瞬變過(guò)程來(lái)說(shuō) E 基本不變，△ E≈ 0，即暫且把 E的作用去掉，得 到忽略 E影響的電流環(huán)近似結(jié)構(gòu)圖 如 圖 37所示，等效簡(jiǎn)化后得： 圖 37 電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡(jiǎn) （ 2）電流環(huán)結(jié)構(gòu)選擇 從動(dòng)態(tài)要求來(lái)看，電流 環(huán)的一項(xiàng)重要作用就是保持電動(dòng)機(jī)電樞電流在動(dòng)態(tài)過(guò)程中不超過(guò)允許值，即在突加控制作用時(shí)不希望有超調(diào)，或者超調(diào)越小越好。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)。電流環(huán)的另一個(gè)重要作用是對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)的及時(shí)調(diào)節(jié)，從提高抗擾性能的觀點(diǎn)出發(fā)又希望吧電流環(huán)校正成典型 II 型系統(tǒng)。電流環(huán)按典型 I系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電流調(diào)節(jié)器選用 PI 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 i(s ) iACRiKW s??? （ s+1 ） （ 3）傳遞函數(shù)參數(shù)計(jì)算 （ 4）調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)計(jì)算 電流調(diào)節(jié)器原理如圖 38 所示 ，按電路計(jì)算各原件的參數(shù)，確定 電流調(diào)節(jié)器。 圖 38 含濾波環(huán)節(jié)的 PI型電流調(diào)節(jié)器 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)與電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)過(guò)程類似。 （ 1） 轉(zhuǎn)速環(huán)的簡(jiǎn)化 a) b) c) 圖 39 轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及簡(jiǎn)化 a)用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán) b)等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)和小慣性近似處理 c)校正后成為典型三階系統(tǒng) （ 2）轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)選擇 由于設(shè)計(jì)有靜差要求，因此轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)，有考慮到動(dòng)態(tài)要求，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器應(yīng)采用 PI 調(diào)節(jié)器，按典型 II 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 ( s ) ( 1)nnASR nKsW s?? ?? （ 3）傳遞函數(shù)參數(shù)計(jì)算 （ 4）調(diào)節(jié)器電路參數(shù)計(jì)算 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理如圖 310 所示，取 0=40kR ? ，計(jì)算各元件參數(shù)，確定調(diào)節(jié)器。 圖 310 含濾波環(huán)節(jié)的 PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 變壓器參數(shù)計(jì)算 一 般情況下，晶閘管變流裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓是不一致 的，所以需要變流 變壓器， 通過(guò)變壓器進(jìn)行電壓變換，并使裝置于電網(wǎng)隔離，減少電網(wǎng)于晶閘管變流裝置的互相干擾。 首先選擇主變壓器電路的接法，然后計(jì)算變壓器 兩側(cè)的電壓、電流及變壓器的容量。 晶閘管參數(shù) 及其他 晶閘管需要計(jì)算出額定電壓和額定電流，進(jìn)行選型。 電源選型，根據(jù)需要進(jìn)行放大器、可控電源、反饋裝置的選型，得出參數(shù)，進(jìn)行系統(tǒng)的具體計(jì)算。 建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型 晶閘管觸發(fā)電流和整流裝置的數(shù)學(xué)模型 s () 1 ssKWs Ts? ? 電流與電壓間、感應(yīng)電勢(shì)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)： 0() 1/( ) ( ) 1ddlIs RU s E s T s??? 感應(yīng)電勢(shì)與電流之間的傳遞函數(shù)： d()( ) ( ) ( )dL mE s RI s I s T s?? 測(cè)速、電流反饋環(huán)節(jié) 測(cè)速環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)： ()s ()nn UsW ns ??（ ） = 電流反饋環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)： i ()s ()iUsW Is ??（ ） = 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(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖， 如圖 311 和 312所示。 圖 311 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 α — 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) β — 電流反饋系數(shù) 圖 312 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)仿真 運(yùn)用 MATLAB[10]仿真 [11]軟件分別對(duì)系統(tǒng)電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)進(jìn)行仿真校驗(yàn)得出波形圖進(jìn)行分析。 其工作界面如圖 313和 314所示。 圖 313 SIMULINK 模塊瀏覽器窗口 圖 314 仿真模型建立設(shè)置窗口 參考文獻(xiàn) [1] 阮毅 . 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) [M]. 北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [2] 鄧星鐘 . 機(jī)電傳動(dòng)控制 [M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2020. [3] 楊叔子 . 機(jī)械工程控制基礎(chǔ) [M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2020. [4] 曾令琴 趙勝會(huì) .電工學(xué)（ II） [M].北京：電子工業(yè)出版社， . [5] 張崇巍 . 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) [M]. 武漢：武漢理工大學(xué)出版社， 2020. [6] 羅飛 . 電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [7] 曾孟雄，劉春節(jié)，張屹，趙千惠 . 機(jī)械工程控制基礎(chǔ) [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [8] 顧春雷，陳中 . 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)與 MATLAB 仿真 [M]. 北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [9]錢平 . 交直流傳動(dòng)控制系統(tǒng) [M]. 北京：高等教育出版社， 2020. [10]張聚 基于 MATLAB 的控制系統(tǒng)仿真及應(yīng)用 . 北京：電子工業(yè)出版社， [11]MATLAB 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 北京：國(guó)防工業(yè)出版社 2020
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