基于v-m的雙閉環(huán)直流運動控制系統(tǒng)的設(shè)計和校正開題報告-資料下載頁
2025-07-01 09:29本頁面
【導讀】電機自動控制系統(tǒng)廣泛應用于機械，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)機械都采用電動機作原動機。電機，提高其運行性能，對國民經(jīng)濟具有十分重要的現(xiàn)實意義。正交，為控制提供了便捷的方式，使得電動機具有優(yōu)良的起動，制動和調(diào)速性能。動機仍然是大多數(shù)變速運動控制和閉環(huán)位置伺服控制首選。晶閘管問世后，生產(chǎn)。出成套的晶閘管整流裝置，組成晶閘管—電動機調(diào)速系統(tǒng)。出較大的優(yōu)越性，動態(tài)和靜態(tài)性能均好，且系統(tǒng)易于控制。用來控制電動機的轉(zhuǎn)速，電流環(huán)控制輸出電流；該系統(tǒng)可以自動限制最大電流，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)過市場調(diào)查，確定開發(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，可編程控制器在機械制造、石油化工、出了第一個標準PCI/ISA無源背板總線標準。
【正文】 瞬變過程來說 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，等效簡化后得： 圖 37 電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡 （ 2）電流環(huán)結(jié)構(gòu)選擇 從動態(tài)要求來看，電流 環(huán)的一項重要作用就是保持電動機電樞電流在動態(tài)過程中不超過允許值，即在突加控制作用時不希望有超調(diào)，或者超調(diào)越小越好。從這一考慮出發(fā)，應該把電流環(huán)校正為典型 I 型系統(tǒng)。電流環(huán)的另一個重要作用是對電網(wǎng)電壓波動的及時調(diào)節(jié)，從提高抗擾性能的觀點出發(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，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)計算 （ 4）調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)計算 電流調(diào)節(jié)器原理如圖 38所示 ，按電路計算各原件的參數(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)計與電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計過程類似。 （ 1） 轉(zhuǎn)速環(huán)的簡化 a) b) c) 圖 39 轉(zhuǎn)速環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及簡化 a)用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán) b)等效成單位負反饋系統(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)，有考慮到動態(tài)要求，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器應采用 PI調(diào)節(jié)器，按典型 II型系統(tǒng)設(shè)計轉(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)計算 （ 4）調(diào)節(jié)器電路參數(shù)計算 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理如圖 310 所示，取 0=40kR ? ，計算各元件參數(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， 通過變壓器進行電壓變換，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 晶閘管需要計算出額定電壓和額定電流，進行選型。 電源選型，根據(jù)需要進行放大器、可控電源、反饋裝置的選型，得出參數(shù)，進行系統(tǒng)的具體計算。 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)學模型 s () 1 ssKWs Ts? ? 電流與電壓間、感應電勢與電流之間的數(shù)學模型 電流 [9]與電壓之間的傳遞函數(shù)： 0() 1/( ) ( ) 1ddlIs RU s E s T s??? 感應電勢與電流之間的傳遞函數(shù)： d()( ) ( ) ( )dL mE s RI s I s T s?? 測速、電流反饋環(huán)節(jié) 測速環(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)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)仿真 運用 MATLAB[10]仿真 [11]軟件分別對系統(tǒng)電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)進行仿真校驗得出波形圖進行分析。 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 [1] 阮毅 . 運動控制系統(tǒng) [M]. 北京：清華大學出版社， 20xx. [2] 鄧星鐘 . 機電傳動控制 [M]. 武漢：華中科技大學出版社， 20xx. [3] 楊叔子 . 機械工程控制基礎(chǔ) [M]. 武漢：華中科技大學出版社， 20xx. [4] 曾令琴 趙勝會 .電工學（ II） [M].北京：電子工業(yè)出版社， . [5] 張崇巍 . 運動控制系統(tǒng) [M]. 武漢：武漢理工大學出版社， 20xx. [6] 羅飛 . 電力拖動與運動控制系統(tǒng) [M]. 北京：化學工業(yè)出版社， 20xx. [7] 曾孟雄，劉春節(jié)，張屹，趙千惠 . 機械工程控制基礎(chǔ) [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 20xx. [8] 顧春雷，陳中 . 電力拖動自動控制系統(tǒng)與 MATLAB 仿真 [M]. 北京：清華大學出版社， 20xx. [9]錢平 . 交直流傳動控制系統(tǒng) [M]. 北京：高等教育出版社， 20xx. [10]張聚 基于 MATLAB 的控制系統(tǒng)仿真及應用 . 北京：電子工業(yè)出版社， [11]MATLAB 控制系統(tǒng)設(shè)計 . 北京：國防工業(yè)出版社 20xx
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