雙閉環(huán)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)課程設計-資料下載頁
2025-06-17 00:11本頁面
【正文】 計要求轉速環(huán)無靜差，轉速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)；又根據(jù)動態(tài)設計要求，應按典型Ⅱ型系統(tǒng)設計轉速環(huán)。 （3）轉速調(diào)節(jié)器的結構選擇。轉速調(diào)節(jié)器選用 PI 型，其傳遞函數(shù)為1()nASRsWK??? （4）選擇轉速調(diào)節(jié)器參數(shù)。按跟隨和抗干擾性能都能較好的原則取 h=5，則ASR 超前時間常數(shù) ????轉速環(huán)開環(huán)增益為222() s???于是，ASR 的比例系數(shù)為?????? （5）計算轉速調(diào)節(jié)器的電路參數(shù)。轉速調(diào)節(jié)器原理圖如圖 所示，按所用運算放大器，取R0=40KΩ，各電阻和電容值計算如下： .,1/(87/)087nonnRKMCuFTuF????取 圖 轉速調(diào)節(jié)器原理圖（6）校驗近似條件。轉速環(huán)截止頻率11/????? 1）校驗電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件是否滿足：iT?? 課程設計專用紙現(xiàn)在 ,滿足簡化條件。 sT?????2）校驗小時間常數(shù)近似處理是否滿足 ，132coniT??現(xiàn)在 ,滿足近似條件。 sT????????3）校驗轉速超調(diào)量。當 h=5 時，%kbC?而 ，因此/????，max* %()2()%1825nNkbmTZ????????能滿足設計要求。設計完成的控制系統(tǒng)如圖 所示。 圖 設計完成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng) 課程設計專用紙第四章 系統(tǒng)調(diào)試由于本文只進行了理論性設計，故在系統(tǒng)安裝與調(diào)試階段只對控制電路部分進行了MATLAB 仿真，以分析直流電機的啟動特性。采用 MATLAB 中的 simulink 工具箱對系統(tǒng)在階躍輸入和負載擾動情況下的動態(tài)響應（主要為轉速和電樞電流）進行仿真。仿真可采用面向傳遞函數(shù)的仿真方法或面向電氣系統(tǒng)原理結構圖的仿真方法，本文采用面向傳遞函數(shù)的仿真方法。系統(tǒng)仿真結構如圖 所示。 圖 系統(tǒng)仿真結構圖在仿真過程中，Matlab 設置很多不同的算法，而不同的算法，對仿真出來波形影響很大。對于用數(shù)值方法求解常系數(shù)微分方程(Ordinary Differential Equation,簡寫為 ODE)或微分方程組，MATLAB 提供了七種解函數(shù)，最常用的是 ODE45。ode45 可用于求解一般的微分方程，他采用四階、五階龍格庫塔法。仿真結果如圖 所示。 課程設計專用紙 圖 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真結果圖上部為電機轉速曲線，中部為擾動電流曲線，下部為電機電流曲線。加電流啟動時電流環(huán)將電機速度提高，并且保持為最大電流，而此時速度環(huán)則不起作用，使轉速隨時間線性變化，上升到飽和狀態(tài)。進入穩(wěn)態(tài)運行后，轉速換起主要作用，保持轉速的穩(wěn)定。在第二秒時，外加一擾動信號，此時轉速受擾動信號影響有所下降，但因為轉速環(huán)的作用重新將轉速拉入穩(wěn)定值。 課程設計專用紙圖 轉速開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真結果 圖上部為轉速曲線，下部為電流曲線。因為開環(huán)系統(tǒng)中沒有反饋信號，而電機在帶載的一瞬間要有一個做功的過程，也就是建立系統(tǒng)帶載狀態(tài)下的穩(wěn)定狀態(tài)的過程，這部分功需要增大電機的電流來補償，同時也會犧牲一部分動能，也就是電機的轉速，所以產(chǎn)生了靜態(tài)速降。 課程設計專用紙第五章 設計總結 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓由靜止狀態(tài)啟動時，轉速和電流的動態(tài)過程如仿真圖 所示。由于在啟動過程中轉速調(diào)節(jié)器 ASR 經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三個階段，即電流上升階段、恒流升速階段和轉速調(diào)節(jié)階段。從啟動時間上看，第二階段恒流升速是主要的階段，因此雙閉環(huán)系統(tǒng)基本上實現(xiàn)了電流受限制下的快速啟動，利用了飽和非線性控制方法，達到“準時間最優(yōu)控制”。帶 PI 調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還有一個特點，就是轉速必超調(diào)。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，ASR 的作用是對轉速的抗擾調(diào)節(jié)并使之在穩(wěn)態(tài)是無靜差，其輸出限幅決定允許的最大電流。ACR 的作用是電流跟隨，過流自動保護和及時抑制電壓的波動。通過仿真可知：啟動時，讓轉速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)啟動電流保持最大，使轉速線性變化，迅速達到給定值；穩(wěn)態(tài)運行時，轉速負反饋外環(huán)起主要作用，使轉速隨轉速給定電壓的變化而變化，電流內(nèi)環(huán)跟隨電流外環(huán)調(diào)節(jié)電機的電樞電流以平衡負載電流。第六章 總結與體會 經(jīng)過這次的課程設計，不僅在書上學到的知識得到了鞏固，而且還在設計過程中拓展了其他沒有學過的知識。這次的課程設計經(jīng)歷了將近一個暑假，從查找資料，到確定方案，最后再到用軟件仿真，我們組都團結協(xié)作，互相幫助，并且得到老師的關懷。我們以前學習的知識都漸漸離我們遠去，甚至不知道、不清楚哪些知識該用到哪些地方，什么時候用。學校安排了這次課程設計，通過自己查找資料，了解情況，讓我們清楚我們學的知識與現(xiàn)實工業(yè)生產(chǎn)之間的聯(lián)系，使得我們對知識深刻的了解和鞏固。與此同時，在團隊的協(xié)作中使我們在與人共事之中學會交流學會合作。因為在今后的工作中一個人獨立完成不與別人合作，是基本不可能的，所以在這次課程設計中也鍛煉了我們的團隊的協(xié)作精神，為今后的學習和工作積累了經(jīng)驗，是一筆難得的財富。 課程設計專用紙7 參考文獻[1]王兆安，[M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2022.[2]張廣溢，[M].重慶：重慶大學出版社， 2022.[3][M].重慶：重慶大學出版社， 2022.[4] DXP 電子電路設計培訓教程 [M].北京：人民郵電大學出版社， 2022.[5] Matlab 仿真[M]. 北京：中國電力出版社，2022.[6]（第 2 版）[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社.
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