【導讀】Ton=Toi=，過載倍數(shù)λ＝，電流給定最大值10VUim??閉環(huán)調速系統(tǒng)的組成，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖。2）調速系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計算。3）驅動控制電路的選型設計。統(tǒng)工作穩(wěn)定，并滿足動態(tài)性能指標的要求。究參數(shù)變化時對直流電動機動態(tài)性能的影響。1）該調速系統(tǒng)能進行平滑地速度調節(jié)，負載電機不可逆運行，具有較寬地轉速調速范圍（10D?2）系統(tǒng)靜特性良好，無靜差（靜差率2S?3）動態(tài)性能指標：轉速超調量8%n??4)系統(tǒng)在5%負載以上變化的運行范圍內電流連續(xù)。5)調速系統(tǒng)中設置有過電壓、過電流保護，并且有制動措施。6)主電路采用三項全控橋。主回路方案確定。B、系統(tǒng)調試過程介紹，在調試過程中出現(xiàn)的問題，解決辦法等；D、設計中參考文獻列表；E、報告使用B5紙打印，全文不少于2021字。[2]王兆安，黃俊.電力電子技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2021.[4]孔凡才．晶閘管直流調速系統(tǒng)［M］．北京:北京科技出版社，重慶大學出版社,.[6]運動控制系統(tǒng)課程設計指導書.

　　

【正文】 6 （ 3）轉速環(huán)小時間常數(shù) nT? 。按小時間常數(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. 選擇轉速調節(jié)器結構 按照設計要求，選用 PI 調節(jié)器，其傳遞函數(shù)式為 ( 1)() nnASR nKsWs s?? ?? （ 614） 3. 計算轉速調節(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 的超前時間常數(shù)為 =h =5 74s = snnT? ? ? （ 615） 則轉速環(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 電動勢常數(shù)2 2 0 5 3 . 5 0 . 3 70 . 1 3 3 . m in /1500N N aeNU I RC V rn? ??? ? ?， 轉速反饋系數(shù) m i n1 0 1 0 0 . 0 0 6 7 . m in /1500NrVV Vrn? ? ? ?。 轉速截止頻率為 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)調速系統(tǒng)調機器的動態(tài)設計 27 （ 618） （ 1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為 111 1 1 3 5 . 1 6 3 . 73 3 0 . 0 0 3 7I iK ssT ????? ? ? （ 619） 滿足簡化條件。 （ 2）轉速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為 111 1 1 3 5 .1 3 8 .73 3 0 .0 1I onK ssT ???? ? ? （ 620） 滿足近似條件。 5．計算調節(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 型轉速調節(jié)器 第五章 雙閉環(huán)調速系統(tǒng)調機器的動態(tài)設計 28 當 h=5時，查附表 ? 型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標得，%n? ? ，不能滿足設計要求。實際上，由于附表 是按線性系統(tǒng)計算的，而突加階躍給定時， ASR 飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應該按 ASR 退飽和的情況重新計算超調量。計算超調量。 設理想空載起動時，負載系數(shù) 0?Z ，已知 ? ，1500 / minNnr? ， ?? ， ? ??， m in/eC V r??， ? ， ? ? 。當 5?h 時，由附表 查得，%?? bCC 而調速系統(tǒng)開環(huán)機械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 mnNbbbn TTnnZCCnnCC ??????????? ??????????? ?? *)(2* ma xma x ?? （ 624） 式中 電機中總電阻 8 7 5aR R R ?? ? ? ? ? ?； 調 速 系 統(tǒng) 開 環(huán) 機 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 為基準值，對應為額定轉速 1500 / minNnr? 。 根據(jù)式（ 624）計算得 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） 不能滿足設計要求。 7. 校核動態(tài)最大速降 設計指標要求動態(tài)最大速降 8% ~ 10%n?? 。在實際系統(tǒng)中，n? 可定義為相對于額定轉速時的動態(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)調速系統(tǒng)調機器的動態(tài)設計 29 h=5 時，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） 不滿足動態(tài)最大轉速降指標。 8. 轉速超調的抑制 從計算得的退飽和超調量 17. 1% 10%n? ??，可知不滿足動態(tài)指標要求，因此需加轉速微分負反饋。加入這個環(huán)節(jié)可以抑制甚至消滅轉速超調，同時可以大大降低動態(tài)速降。 在雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，加入轉速微分負反饋的轉速調節(jié)器原理圖如圖 所示。和普通的轉速調節(jié)器相比，在轉速反饋環(huán)節(jié)上并聯(lián)了微分電容 Cdn 和濾波電阻 Rdn，即在轉速負反饋的基礎上再疊加一個帶濾波的轉速負反饋的基礎上再疊加一個帶濾波的轉速微分負反饋信號。 含有轉速微分負反饋的轉速環(huán)動態(tài)結構框圖如下圖 所示 : 圖 帶轉速微分負反饋的轉速調節(jié)器 第五章 雙閉環(huán)調速系統(tǒng)調機器的動態(tài)設計 30 圖 含有轉速微分負反饋的轉速環(huán)動態(tài)結構框圖 轉速微分負反饋環(huán)節(jié)中待定的參數(shù)是 dnC 和 dnR ，其中轉速微分時 間常 數(shù) 0n dnRC? ? ， 轉速 微分 濾波 時間 常數(shù) 是以 選定 ，odn dn dn onT R C T??，只要確定 dn? ，就可以計算出 dnC 和 dnR 了。 由工程設計方法，近似計算公式得： Nmndn nzTnThh ?????? ? )( 2124 *? ?? （ 629） 設理想空載起動時，負載系數(shù) 0?Z ，已知： 1500 / minNnr? ，?? ， ? ??， ? ， sT n ?? 。382 .1 / m inNnr?? 設計要求動態(tài)最大超調 8%n? ? ，取轉速超調量為 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)調速系統(tǒng)調機器的動態(tài)設計 31 9．再次校核動態(tài)速降 根據(jù)附表 ，帶轉速微分負反饋時，轉速微分時間常數(shù)相對值 0 .0 5 0 6 2 .9 10 .0 1 7 4dnnT?? ?? ? ? （ 631） 又因為設計要求動態(tài)最大轉速降 8% ~ 10%n?? ，即m a x 8 % ~ 1 0 %Nnn? ? 則 max 120 ~ 150n?? 。上述已求出動態(tài)速降的基準值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 2?? 時， max %bnn? ?? ，當 3?? 時，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. 校核調整時間 vt 根據(jù)附表 ，在轉速微分時間常數(shù)相對值 ?? 時，/ ? ? ，則調整時間 74 17 58 1vt s s? ? ? ?，滿足設計要求。 上述的超調校正選取 4%n? ? 是根據(jù)設計要求 8%n? ? 條件來選取的，即從 7%n? ? 開始選起，逐步減小并驗證動態(tài)轉速降以及調節(jié)時間，看是否滿足要求。最后選擇 4%n? ? 為最佳整定超調。 從以上分析可得出結論，帶轉速微分負反饋的直流調速系統(tǒng)不僅使轉速超調大大減小，而且大大降低動態(tài)速降。 第七章 基于 MATLAB/SIMULINK 的調速系統(tǒng)的仿真 33 小結 本文是對雙閉環(huán)直流電機調速系統(tǒng)的設計，通過幾周的努力對該電路有了較為深入的研究，也進一步熟悉了雙 閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的結構形式、工作原理及各個器件的作用和設計。本設計的主要工作是設計直流調速控制器的電路，設計的電路都是模擬電路，詳細地介紹了器件的保護、電流調調節(jié)器、轉速調節(jié)器以及晶閘管的觸發(fā)電路的設計過程，當然還有其它電路的設計，最后得到整個調速控制的電路原理圖。 課程設計期間，借用圖書館的書籍以及通過網(wǎng)絡上的搜索，查閱了許多關于本設計的書籍和資料，學會了如何使用現(xiàn)有的圖書館資料，讓我真正的把在大學里學的《數(shù)字資源檢索教程》課程運用到實踐的生活中，讓我也體會到理論的重要。在指導老師的指導下，并與有共同設計 內容的同學交流，分析、整理和研究課題，先確立了設計基本思路，遇到問題及時與指導老師溝通，在老師的指點和自己的努力，最后完成了整個設計。設計中，通過查閱書籍，在了解的情況下運用公式按要求設計出所要的型號。運用了 protel 繪制電氣原理圖及簡單電路圖，一些簡單的圖形用畫圖板和 Word 中的畫圖工具畫出來。通過建立數(shù)學模型，運用 MATLAB/SIMULINK 對整個電路進行仿真。 通過做課程設計，也有了不少的收獲進一步了解和掌握了雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)及其控制電路的一些特性，比較全面的將所學的電力電子和電力拖動方面的知 識運用于設計當中，對設計中一些參數(shù)的計算也比較清析得到，整個雙閉環(huán)直流調速電路分階段地完成，從電力電子方面的設計到電力拖動方面的設計。 照搬理論會發(fā)現(xiàn)做出來的設計結果有點出入，因為理論是不考慮任何的外在原因，是在理想化的情況。而現(xiàn)實它則除了內在不可改變的原因，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。所以本設計在有限的條件下和本人有限的學識，做出的設計還是存在著一些不足。本設計采用 PI 調節(jié)器，輸出的轉速存在這超調量比較大，而且快速性也相對受到影響。則今后可以采用 PID調節(jié)器可以全面的提高系統(tǒng)的 控制性能，但是具體實現(xiàn)與調試要復雜，做的工做比現(xiàn)在就更多。參考文獻 34 [參考文獻 ][1] 朱仁初，萬伯任 .電力拖動控制系統(tǒng)設計手冊 [M].北京 ： 機械工業(yè)出版社， 1994. [2] 王兆安，黃俊 .電力電子技術 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021. [3] 陳伯時 . 電力拖動自動控制系統(tǒng) 運動控制系統(tǒng) [M],第三版 . 北京 :機械工業(yè)出版社 , 2021 年 6月． [4] 孔凡才