【導(dǎo)讀】Ton=Toi=，過(guò)載倍數(shù)λ＝，電流給定最大值10VUim??閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖。2）調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計(jì)算。3）驅(qū)動(dòng)控制電路的選型設(shè)計(jì)。統(tǒng)工作穩(wěn)定，并滿足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的要求。究參數(shù)變化時(shí)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響。1）該調(diào)速系統(tǒng)能進(jìn)行平滑地速度調(diào)節(jié)，負(fù)載電機(jī)不可逆運(yùn)行，具有較寬地轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍（10D?2）系統(tǒng)靜特性良好，無(wú)靜差（靜差率2S?3）動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：轉(zhuǎn)速超調(diào)量8%n??4)系統(tǒng)在5%負(fù)載以上變化的運(yùn)行范圍內(nèi)電流連續(xù)。5)調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置有過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)，并且有制動(dòng)措施。6)主電路采用三項(xiàng)全控橋。主回路方案確定。B、系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程介紹，在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，解決辦法等；D、設(shè)計(jì)中參考文獻(xiàn)列表；E、報(bào)告使用B5紙打印，全文不少于2021字。[2]王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2021.[4]孔凡才．晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)［M］．北京:北京科技出版社，重慶大學(xué)出版社,.[6]運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.

　　

【正文】 6 （ 3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù) nT? 。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取 1 0 .0 0 7 4 0 .0 1 0 .0 1 7 4n o nIT T s s sK? ? ? ? ? ? （ 613） 2. 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 按照設(shè)計(jì)要求，選用 PI 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)式為 ( 1)() nnASR nKsWs s?? ?? （ 614） 3. 計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù) 按跟隨 和抗擾性能都較好的原則，先取 h=5，則 ASR 的超前時(shí)間常數(shù)為 =h =5 74s = snnT? ? ? （ 615） 則轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益 K 222 2 2 216 3 9 6 . 42 2 5 0 . 0 1 7 4N nh sshT ????? ? ??? （ 616） 可得 ASR 的比例系數(shù)為 ( 1 ) 6 0 . 1 2 5 0 . 1 3 3 0 . 0 6 3 9 . 2 92 2 5 0 . 0 0 6 7 0 . 5 8 0 . 0 1 7 4emnnh C TK h R T????? ? ? ?? ? ?? ? ? ? （ 617） 式中 電動(dòng)勢(shì)常數(shù)2 2 0 5 3 . 5 0 . 3 70 . 1 3 3 . m in /1500N N aeNU I RC V rn? ??? ? ?， 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) m i n1 0 1 0 0 . 0 0 6 7 . m in /1500NrVV Vrn? ? ? ?。 轉(zhuǎn)速截止頻率為 111 3 9 6 . 4 0 . 0 8 7 3 4 . 5Nc n N nK K s s??? ??? ? ? ? ? 第五章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)機(jī)器的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 27 （ 618） （ 1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為 111 1 1 3 5 . 1 6 3 . 73 3 0 . 0 0 3 7I iK ssT ????? ? ? （ 619） 滿足簡(jiǎn)化條件。 （ 2）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為 111 1 1 3 5 .1 3 8 .73 3 0 .0 1I onK ssT ???? ? ? （ 620） 滿足近似條件。 5．計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 根據(jù)圖 所示，取 0 40Rk??，則 0 40 352nnR K R k k? ? ? ? ? ?，取 350K? （ 621） 630 . 0 8 7 0 . 2 4 1 0 0 . 2 43 6 0 1 0nn nC F FR? ??? ? ? ? ??, 取 F? （ 622） 304 4 0 .0 1 14 0 1 0onon TC F FR ??? ? ??, 取 1F? （ 623） 圖 含濾波 環(huán)節(jié)的 PI 型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 第五章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)機(jī)器的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 28 當(dāng) h=5時(shí)，查附表 ? 型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)得，%n? ? ，不能滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)際上，由于附表 是按線性系統(tǒng)計(jì)算的，而突加階躍給定時(shí)， ASR 飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按 ASR 退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。計(jì)算超調(diào)量。 設(shè)理想空載起動(dòng)時(shí)，負(fù)載系數(shù) 0?Z ，已知 ? ，1500 / minNnr? ， ?? ， ? ??， m in/eC V r??， ? ， ? ? 。當(dāng) 5?h 時(shí)，由附表 查得，%?? bCC 而調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 mnNbbbn TTnnZCCnnCC ??????????? ??????????? ?? *)(2* ma xma x ?? （ 624） 式中 電機(jī)中總電阻 8 7 5aR R R ?? ? ? ? ? ?； 調(diào) 速 系 統(tǒng) 開 環(huán) 機(jī) 械 特 性 的 額 定 穩(wěn) 態(tài) 速 降 5 3 . 5 0 . 9 5 3 8 2 . 1 / m in0 . 1 3 3NNeIRnrC ?? ? ? ?； *n 為基準(zhǔn)值，對(duì)應(yīng)為額定轉(zhuǎn)速 1500 / minNnr? 。 根據(jù)式（ 624）計(jì)算得 3 8 2 . 1 0 . 0 1 7 42 8 1 . 2 % 1 . 5 1 7 . 1 % 8 %1 5 0 0 0 . 0 6 3n? ? ? ? ? ? ? ? （ 625） 不能滿足設(shè)計(jì)要求。 7. 校核動(dòng)態(tài)最大速降 設(shè)計(jì)指標(biāo)要求動(dòng)態(tài)最大速降 8% ~ 10%n?? 。在實(shí)際系統(tǒng)中，n? 可定義為相對(duì)于額定轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)態(tài)速降 maxNnn? 。 由 m axm ax bbCnnC?? ? ?， 0 . 0 1 7 42 ( ) 2 1 . 5 3 8 2 . 1 3 1 6 . 60 . 0 6 3nbNmTn z nT? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?r/min （ 626） 第五章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)機(jī)器的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 29 h=5 時(shí)，查附表 得 maxbCC? =%， m a xm a x 0 . 8 1 2 3 1 6 . 6 2 5 7 . 1bbCnnC?? ? ? ? ? ?r/min （ 627） m a x 2 5 7 . 1 1 0 0 % 1 7 . 1 4 % 1 0 %1500Nnn n?? ? ? ? ? ? （ 628） 不滿足動(dòng)態(tài)最大轉(zhuǎn)速降指標(biāo)。 8. 轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制 從計(jì)算得的退飽和超調(diào)量 17. 1% 10%n? ??，可知不滿足動(dòng)態(tài)指標(biāo)要求，因此需加轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋。加入這個(gè)環(huán)節(jié)可以抑制甚至消滅轉(zhuǎn)速超調(diào)，同時(shí)可以大大降低動(dòng)態(tài)速降。 在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖 所示。和普通的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器相比，在轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)上并聯(lián)了微分電容 Cdn 和濾波電阻 Rdn，即在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的基礎(chǔ)上再疊加一個(gè)帶濾波的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的基礎(chǔ)上再疊加一個(gè)帶濾波的轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋信號(hào)。 含有轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如下圖 所示 : 圖 帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 第五章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)機(jī)器的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 30 圖 含有轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋環(huán)節(jié)中待定的參數(shù)是 dnC 和 dnR ，其中轉(zhuǎn)速微分時(shí) 間常 數(shù) 0n dnRC? ? ， 轉(zhuǎn)速 微分 濾波 時(shí)間 常數(shù) 是以 選定 ，odn dn dn onT R C T??，只要確定 dn? ，就可以計(jì)算出 dnC 和 dnR 了。 由工程設(shè)計(jì)方法，近似計(jì)算公式得： Nmndn nzTnThh ?????? ? )( 2124 *? ?? （ 629） 設(shè)理想空載起動(dòng)時(shí)，負(fù)載系數(shù) 0?Z ，已知： 1500 / minNnr? ，?? ， ? ??， ? ， sT n ?? 。382 .1 / m inNnr?? 設(shè)計(jì)要求動(dòng)態(tài)最大超調(diào) 8%n? ? ，取轉(zhuǎn)速超調(diào)量為 4%n? ? ，則： *2421 ( ) md n n NnTh Th z n?? ?????? ? ? （ 630） 4 5 2 2 0 . 0 4 1 5 0 0 0 . 0 6 30 . 0 1 7 4 0 . 0 5 0 65 1 1 . 5 3 8 2 . 1dn s? ? ? ? ? ?? ? ? ??? 則微分電容 300 .0 5 0 6 1 .2 74 0 1 0dndnCFR? ?? ? ?? 濾波電阻 0 .0 1 7 .91 .2 7ondndnT sRKCF?? ? ? ? 第五章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)機(jī)器的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 31 9．再次校核動(dòng)態(tài)速降 根據(jù)附表 ，帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋時(shí)，轉(zhuǎn)速微分時(shí)間常數(shù)相對(duì)值 0 .0 5 0 6 2 .9 10 .0 1 7 4dnnT?? ?? ? ? （ 631） 又因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求動(dòng)態(tài)最大轉(zhuǎn)速降 8% ~ 10%n?? ，即m a x 8 % ~ 1 0 %Nnn? ? 則 max 120 ~ 150n?? 。上述已求出動(dòng)態(tài)速降的基準(zhǔn)值316 .6 / m inbnr?? 所以 m a x 1 2 0 ~ 1 5 0 3 7 .9 % ~ 4 7 .4 %3 1 6 .6bnn? ??? （ 632） 參照附表 可知，當(dāng) 2?? 時(shí)， max %bnn? ?? ，當(dāng) 3?? 時(shí)，max %bnn? ?? 而現(xiàn)在 ?? ，需要滿足 m a x 3 9 .1 % ~ 4 6 .3 %bnn? ??，符合上式（ 632要求?？芍獫M足要求。 10. 校核調(diào)整時(shí)間 vt 根據(jù)附表 ，在轉(zhuǎn)速微分時(shí)間常數(shù)相對(duì)值 ?? 時(shí)，/ ? ? ，則調(diào)整時(shí)間 74 17 58 1vt s s? ? ? ?，滿足設(shè)計(jì)要求。 上述的超調(diào)校正選取 4%n? ? 是根據(jù)設(shè)計(jì)要求 8%n? ? 條件來(lái)選取的，即從 7%n? ? 開始選起，逐步減小并驗(yàn)證動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速降以及調(diào)節(jié)時(shí)間，看是否滿足要求。最后選擇 4%n? ? 為最佳整定超調(diào)。 從以上分析可得出結(jié)論，帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的直流調(diào)速系統(tǒng)不僅使轉(zhuǎn)速超調(diào)大大減小，而且大大降低動(dòng)態(tài)速降。 第七章 基于 MATLAB/SIMULINK 的調(diào)速系統(tǒng)的仿真 33 小結(jié) 本文是對(duì)雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)幾周的努力對(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(guò)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(guò)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，學(xué)會(huì)了如何使用現(xiàn)有的圖書館資料，讓我真正的把在大學(xué)里學(xué)的《數(shù)字資源檢索教程》課程運(yùn)用到實(shí)踐的生活中，讓我也體會(huì)到理論的重要。在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，并與有共同設(shè)計(jì) 內(nèi)容的同學(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(wèn)題及時(shí)與指導(dǎo)老師溝通，在老師的指點(diǎn)和自己的努力，最后完成了整個(gè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中，通過(guò)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)。運(yùn)用了 protel 繪制電氣原理圖及簡(jiǎn)單電路圖，一些簡(jiǎn)單的圖形用畫圖板和 Word 中的畫圖工具畫出來(lái)。通過(guò)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(guò)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)。 照搬理論會(huì)發(fā)現(xiàn)做出來(lái)的設(shè)計(jì)結(jié)果有點(diǎn)出入，因?yàn)槔碚撌遣豢紤]任何的外在原因，是在理想化的情況。而現(xiàn)實(shí)它則除了內(nèi)在不可改變的原因，還有不可避免的外在原因，外在原因可以改變但是智能改善。所以本設(shè)計(jì)在有限的條件下和本人有限的學(xué)識(shí)，做出的設(shè)計(jì)還是存在著一些不足。本設(shè)計(jì)采用 PI 調(diào)節(jié)器，輸出的轉(zhuǎn)速存在這超調(diào)量比較大，而且快速性也相對(duì)受到影響。則今后可以采用 PID調(diào)節(jié)器可以全面的提高系統(tǒng)的 控制性能，但是具體實(shí)現(xiàn)與調(diào)試要復(fù)雜，做的工做比現(xiàn)在就更多。參考文獻(xiàn) 34 [參考文獻(xiàn) ][1] 朱仁初，萬(wàn)伯任 .電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1994. [2] 王兆安，黃俊 .電力電子技術(shù) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [3] 陳伯時(shí) . 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) [M],第三版 . 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , 2021 年 6月． [4] 孔凡才