直流電機(jī)雙閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-06-29 04:10本頁面
【正文】 第4章 基于MATLAB/SIMULINK的調(diào)速系統(tǒng)的仿真通過對(duì)整個(gè)控制電路的設(shè)計(jì)，得到的結(jié)論還只是理論上的，通過MATLAB/SIMULINK對(duì)整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真。首先建立雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，可以參考該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)形式，：( 雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)框圖)。( 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖)為了分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特性，在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器的輸出端設(shè)置一個(gè)限幅值，限幅值的大小可以根據(jù)所選的運(yùn)算放大器的輸入電壓的大小來選定，本設(shè)計(jì)選取的限幅值為177。13V。根據(jù)動(dòng)態(tài)模型圖以及計(jì)算參數(shù)，用MATLAB/SIMULINK進(jìn)行仿真，主要是仿真電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。但是通過仿真得到的轉(zhuǎn)速超調(diào)量很大，不滿足設(shè)計(jì)的估計(jì)值，原因可能是還有一些因素沒有考慮到，比如電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是理想化的，應(yīng)該有其他的因素影響，這是設(shè)計(jì)中沒有考慮到的，而且計(jì)算得到的是近似值，通過的是工程設(shè)計(jì)方法，與實(shí)際還是有誤差的。在仿真過程中發(fā)現(xiàn)整流電路的輸出電壓超過了最大計(jì)算值，所以在輸出端也加個(gè)限幅值。通過仿真發(fā)現(xiàn)仿真的轉(zhuǎn)速超調(diào)量大于設(shè)定值，所以在仿真中通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋環(huán)節(jié)來抑制超調(diào)。并在5秒時(shí)加入擾動(dòng)。( 雙閉環(huán)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出仿真圖形)。從仿真得到的轉(zhuǎn)速曲線圖中可以得出轉(zhuǎn)速超調(diào)量為，基本滿足設(shè)計(jì)的要求，但是與設(shè)定值相比還是有誤差。，轉(zhuǎn)速達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，系統(tǒng)無靜差運(yùn)行，其中在5秒的時(shí)候輸入一個(gè)負(fù)載擾動(dòng)量，速降達(dá)到了。從圖中可以看出，擾動(dòng)很快得到了調(diào)節(jié)，這是兩個(gè)PI型調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用。另外從圖中也可以看到，系統(tǒng)是無靜差運(yùn)行的，符合設(shè)計(jì)的要求。從仿真的結(jié)果來看，得到這樣結(jié)論： (1) 工程設(shè)計(jì)方法在推導(dǎo)過程中為了簡化計(jì)算做了許多近似的處理, 而這些簡化處理必須在一定的條件下才能成立。例如: 將可控硅觸發(fā)和整流環(huán)節(jié)近似地看作一階慣性環(huán)節(jié), 設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)不考慮反電勢(shì)變化的影響。 將小時(shí)間常數(shù)當(dāng)作小參數(shù)近似地合并處理。 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)時(shí)將電流閉環(huán)從二階振蕩環(huán)節(jié)近似地等效為一階慣性環(huán)節(jié)等。(2) 仿真實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果也并不是和系統(tǒng)實(shí)際的調(diào)試結(jié)果完全相同, 因?yàn)榉抡鎸?shí)驗(yàn)在辨識(shí)過程中難免會(huì)產(chǎn)生模型參數(shù)的測(cè)量誤差, 而且在建立模型過程中為了簡化計(jì)算, 忽略了許多環(huán)節(jié)的非線性因素和次要因素。如: 可控硅觸發(fā)和整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)K S 和失控時(shí)間 , 這些都是非線性參數(shù), 但在仿真中被近似看作常數(shù)。 再如, 設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器時(shí)只考慮電流連續(xù)時(shí)的情況, 而忽略了電流斷續(xù)時(shí)的情況。 （3）添了微分負(fù)反饋使得快速的達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，超調(diào)量也減少。但是微分容易引起振蕩所以要加死區(qū)環(huán)節(jié)。以上一些原因,在應(yīng)用工程設(shè)計(jì)方法時(shí)應(yīng)該注意的, 以減小理論設(shè)計(jì)與實(shí)際之間的差距。 第五章 結(jié)束語本課程設(shè)計(jì)是對(duì)雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過幾天的努力對(duì)該電路有了較為深入的研究，也進(jìn)一步熟悉了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、工作原理及各個(gè)器件的作用和設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的主要工作是設(shè)計(jì)直流調(diào)速控制器的電路，設(shè)計(jì)的電路都是模擬電路，詳細(xì)地介紹了器件的保護(hù)、電流調(diào)調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器以及晶閘管的觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)過程，當(dāng)然還有其它電路的設(shè)計(jì)，最后得到整個(gè)調(diào)速控制的電路原理圖。課程設(shè)計(jì)期間，借用圖書館的書籍以及通過網(wǎng)絡(luò)上的搜索，查閱了許多關(guān)于本設(shè)計(jì)的書籍和資料。在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，并與同學(xué)交流，分析、整理和研究課題，先確立了設(shè)計(jì)基本思路，遇到問題及時(shí)與同學(xué)溝通，在老師、同學(xué)的指點(diǎn)和自己的努力下，最后完成了整個(gè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中，通過查閱書籍，在了解的情況下運(yùn)用公式按要求設(shè)計(jì)出所要的型號(hào)。通過建立數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用MATLAB/SIMULINK對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行仿真。通過做課程設(shè)計(jì)，也有了不少的收獲進(jìn)一步了解和掌握了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其控制電路的一些特性，比較全面的將所學(xué)的電力電子和電力拖動(dòng)方面的知識(shí)運(yùn)用于設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)設(shè)計(jì)中一些參數(shù)的計(jì)算也比較清析得到，整個(gè)雙閉環(huán)直流調(diào)速電路分階段地完成，從電力電子方面的設(shè)計(jì)到電力拖動(dòng)方面的設(shè)計(jì)，最后MATLAB/SIMULINK的運(yùn)用，是一步一步的完成和組合。通過做課程設(shè)計(jì)，我從中得了不少收獲。不僅在理論上，知道課本的理論知識(shí)的最要性，而且也知道實(shí)踐如何運(yùn)用理論，理論聯(lián)系實(shí)踐。雖然，在做課程設(shè)計(jì)的過程中克服了很多困難，解決了不少問題，但是我堅(jiān)持到底，盡自己的力量做到最好。相信通過這次的設(shè)計(jì)將在以后的工作中給我不少的啟發(fā)。我也會(huì)在今后更多的時(shí)間學(xué)習(xí)各種新知識(shí)。致 謝首先要感謝樊云老師。在她的悉心指導(dǎo)下，我才得以順利的完成本設(shè)計(jì)。她給我們制定了周密的工作任務(wù)安排，每次都很認(rèn)真的查看我們的設(shè)計(jì)完成情況，對(duì)于我們的提問也總給予耐心的解答。這對(duì)于我的工作，既是鼓勵(lì)，又是鞭策。 我還要感謝同班同學(xué)，跟他們一起討論相關(guān)的課題，使我的思路得以極大的開闊，并能發(fā)現(xiàn)自己在某些內(nèi)容上的欠缺。最后，我要感謝所有在這個(gè)課程設(shè)計(jì)中給我?guī)椭娜?。參考文獻(xiàn)[1]《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)——運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》.,：[2]《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》[3]《電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》[4] 韓璐. 直流電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其SIMULINK的仿真. 船海工程. 2003, (2): 3033[5]于桂珍. 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法. 長春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào). 2000, 23(2): 4851[6]晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)［M］．孔凡才．北京科技出版社，1985．[7] 電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)及其工程設(shè)計(jì)［M］.段文澤，：重慶大學(xué)出版社,.附表 各種整流電路的失控時(shí)間（f=50Hz）整流電路形式最大失控時(shí)間平均失控時(shí)間單相半波2010單相橋式105三相半波三相橋式、六相半波 典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系參數(shù)關(guān)系KT阻尼比超調(diào)量0%%%%%上升時(shí)間峰值時(shí)間相角穩(wěn)定裕度截止頻率 典型II型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)（按準(zhǔn)則確定參數(shù)關(guān)系）h345678910%%%%%%%%3k32211111 典型II型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系h345678910%%%%%%%
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