pwm-m可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-資料下載頁(yè)
2025-05-13 22:34本頁(yè)面
【正文】 性段因此 在工程設(shè)計(jì)中，如果兩個(gè)參數(shù)都任意選擇，工作量顯然很大，為此采用“振蕩指標(biāo)法”中的閉環(huán)幅頻特性峰值最小準(zhǔn)則，可以找到和兩個(gè)參數(shù)之間的一種最佳配合。這一準(zhǔn)則表明，對(duì)于一定的值，只有一個(gè)確定的可以得到最小的閉環(huán)幅頻特性峰值，這時(shí)和，之間的關(guān)系是 以上兩式稱作準(zhǔn)則的“最佳頻比”，因而有 確定之后根據(jù)上式即可分別求得和。可得可知轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益為因此 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)的計(jì)算已知，電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)： 令，則小時(shí)間常數(shù)近似處理的時(shí)間常數(shù)為：按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取，則的超前時(shí)間常數(shù)為： 轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益為： 則的比例系數(shù)為： 參數(shù)校驗(yàn)轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率為： 1） 電流環(huán)傳遞函數(shù)化簡(jiǎn)條件滿足簡(jiǎn)化要求。2） 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件滿足近似條件。 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容圖49 含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖所示，取，則 取 取 取 調(diào)速范圍靜差率的計(jì)算取靜差率： 調(diào)速范圍： 五、系統(tǒng)仿真 仿真軟件Simulink介紹Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過(guò)程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。Simulink是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。對(duì)各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號(hào)處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫(kù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測(cè)試。.構(gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計(jì)、執(zhí)行、驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與MATLAB緊密集成，可以直接訪問(wèn)MATLAB大量的工具來(lái)進(jìn)行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的定義。 Simulink仿真步驟(1) 在MATLAB命令窗口中輸入simulink，桌面上出現(xiàn)一個(gè)稱為Simulink Library Browser的窗口，在這個(gè)窗口中列出了按功能分類的各種模塊的名稱。(2) 打開(kāi)MATLAB中的Simulink工具箱，將所需模塊拖入模型編輯窗口并將其相連。(3) 將設(shè)計(jì)的開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)輸入各個(gè)模塊，運(yùn)行調(diào)試功能，如果無(wú)誤后就可以運(yùn)行系統(tǒng)。(4) 運(yùn)行后便可通過(guò)模擬示波器觀察波形。 雙閉環(huán)仿真模型 電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)，雙閉環(huán)仿真模型如圖51所示。圖51 雙閉環(huán)仿真模型 雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真波形圖 電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)，雙閉環(huán)仿真模型如圖52所示。圖52 雙閉環(huán)仿真波形 其中，紅色曲線為電流環(huán)，黃色曲線為轉(zhuǎn)速環(huán)波形。電流環(huán)的仿真中，在直流電動(dòng)機(jī)的恒流升速階段，電流值低于，其原因是電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)受到電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)的擾動(dòng)，它是一個(gè)線性漸增的擾動(dòng)量，所以系統(tǒng)做不到無(wú)靜差而是略低于。轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真中，ASR調(diào)節(jié)器經(jīng)過(guò)了不飽和、飽和、退飽和三個(gè)階段，最終穩(wěn)定運(yùn)行于給定轉(zhuǎn)速。電流調(diào)節(jié)起作用:自動(dòng)限制最大電流，能有效抑制電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，速度調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可整定轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)以整定系統(tǒng)的額定轉(zhuǎn)速。仿真結(jié)果符合實(shí)際情況，說(shuō)明參數(shù)的選擇設(shè)計(jì)較為合適。 六、心得體會(huì)及小結(jié)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器串級(jí)連接，轉(zhuǎn)速反饋環(huán)為外環(huán)，電流環(huán)為內(nèi)環(huán)。速度調(diào)節(jié)器的輸出即為電流給定，其輸出限幅值即為最大電流給定值。調(diào)整限幅值的小或調(diào)整電流反饋系數(shù)就可方便地改變最大電流。在起、制動(dòng)過(guò)程中，速度調(diào)節(jié)器很快入飽和，輸出限幅值為電流環(huán)提供了最大電流給定，電流調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器，在它的調(diào)節(jié)作用下使電流保持在最大值，這時(shí)系統(tǒng)實(shí)際上為一個(gè)恒值電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于電流環(huán)的調(diào)節(jié)作用使系統(tǒng)的起、制動(dòng)過(guò)渡過(guò)程中電流的波形接近于理想的最佳過(guò)渡波形。當(dāng)轉(zhuǎn)速超調(diào)后，速度調(diào)節(jié)器退出飽和，對(duì)轉(zhuǎn)速起主要調(diào)節(jié)作用，電流環(huán)成為電流隨動(dòng)系統(tǒng)。電流反饋環(huán)使得系統(tǒng)的抗干擾能力增強(qiáng)，作用在電流環(huán)前向通道上的一切擾動(dòng)作用，如電網(wǎng)電壓擾動(dòng)等，受到電流環(huán)的及時(shí)調(diào)節(jié)所抑制，使轉(zhuǎn)速不受或少受擾動(dòng)的影響。電流內(nèi)環(huán)還起到改造轉(zhuǎn)速外環(huán)中調(diào)節(jié)對(duì)象結(jié)構(gòu)及參數(shù)的作用，加快了轉(zhuǎn)速環(huán)的調(diào)節(jié)響應(yīng)過(guò)程。在特性上，轉(zhuǎn)速環(huán)的調(diào)節(jié)作用保證了系統(tǒng)無(wú)靜差，電流環(huán)的作用使系統(tǒng)具有較理想的挖土機(jī)下垂特性。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)效正的設(shè)計(jì)與調(diào)試是先按內(nèi)環(huán)（電流環(huán)）后外環(huán)（轉(zhuǎn)速環(huán)）的順序進(jìn)行的，因?yàn)樵趧?dòng)態(tài)過(guò)程中可以認(rèn)為外環(huán)對(duì)內(nèi)環(huán)幾乎沒(méi)有影響，而內(nèi)環(huán)是外環(huán)的一個(gè)組環(huán)節(jié)。從快速起動(dòng)系統(tǒng)的要求出發(fā)，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流環(huán)。由于要求轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，此轉(zhuǎn)速環(huán)按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)雙閉環(huán)可逆直流PWM調(diào)速系統(tǒng)電樞電流的最大脈動(dòng)量與電源壓成正比，與電樞電感L和開(kāi)關(guān)頻率f成反比，電樞PWM電壓的交變分量對(duì)轉(zhuǎn)速的影響是及其微小的。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)與掌握了電力系統(tǒng)拖動(dòng)的基本原理及其各種應(yīng)用，對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法有了較深入的了解。對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能及其控制也有了一定的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，我還掌握了不少軟件的應(yīng)用如PROTEL、MATLAB等。 七、參考文獻(xiàn)[1] 阮毅，：機(jī)械工業(yè)出版社，2000[2]高鵬，安濤， ：人民郵電出版社，2004[3]李發(fā)海，：清華大學(xué)出版社，2001[4]張世銘，：華中理工大學(xué)出版社，1993[5]：國(guó)防科技大學(xué)出版社，199535
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