運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)——直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)-wenkub.com
2025-01-10 19:48 本頁面
【正文】 先設(shè)計(jì)內(nèi)環(huán)——電流調(diào)節(jié)器，然后把電流環(huán)看作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的一個(gè)環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，完成設(shè)計(jì)要求。圖17直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型（a）系統(tǒng)電流仿真曲線 （b）系統(tǒng)電壓仿真曲線圖18直流調(diào)速系統(tǒng)仿真曲線6心得體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)是電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)——運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)這門課的一次課程設(shè)計(jì)，主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)符合要求參數(shù)的直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。但由于在起動(dòng)過程Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)階段中電流不能突變，實(shí)際起動(dòng)過程與理想起動(dòng)過程還有一些差距，不過這兩個(gè)階段只占全部起動(dòng)時(shí)間中的很小一部分，可稱作“準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制”。2）轉(zhuǎn)速超調(diào)。此后電動(dòng)機(jī)開始在負(fù)載的阻力下減速，與此相應(yīng)，在時(shí)間內(nèi)，直到穩(wěn)定。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差減小到零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值，所以電動(dòng)機(jī)仍在加速使轉(zhuǎn)速超調(diào)。與此同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢也按線性增長，對電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，是一個(gè)線性漸增的擾動(dòng)量，為了克服這個(gè)擾動(dòng)，和也必須基本上按線性增長，才能保持恒定。直到，電流調(diào)節(jié)器很快就壓制了的增長，標(biāo)志著這一階段的結(jié)束。圖16直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程的轉(zhuǎn)速和電流波形第Ⅰ階段（）是電流上升階段。表4典型Ⅱ型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)345678910%%%%%%%%32211111由表5查得，則滿足設(shè)計(jì)要求。2） 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為 ，滿足近似條件。根據(jù)初始條件。故而，ASR也采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為式中 ——轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； ——轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。圖12用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)后轉(zhuǎn)速環(huán)的代替結(jié)構(gòu)框圖把轉(zhuǎn)速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)將給定信號(hào)改為，再把時(shí)間常數(shù)為和的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個(gè)時(shí)間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)，其中則轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖可簡化成如圖13所示。圖中為電流給的電壓，為電流負(fù)反饋電壓，調(diào)節(jié)器的輸出就是電力電子變換器的控制電壓。2） 忽略反電動(dòng)勢變化對電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件滿足近似條件。176。表2典型Ⅰ型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系電流反饋系數(shù)。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取。通過表1可得出，三相橋式電路的平均失控時(shí)間。再從動(dòng)態(tài)要求上看，實(shí)際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時(shí)有太大的超調(diào)，以保證電流在動(dòng)態(tài)過程中不超過允許值，而對電網(wǎng)電壓波動(dòng)的及時(shí)抗擾作用只是次要因素。圖7忽略反電動(dòng)勢的動(dòng)態(tài)影響時(shí)的電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如果把給定濾波和反饋濾波兩個(gè)環(huán)節(jié)都等效的移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)把給定信號(hào)改成，則電流環(huán)便等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)，如圖8所示。實(shí)際上，反電動(dòng)勢與轉(zhuǎn)速成正比，它代表轉(zhuǎn)速對電流環(huán)的影響。根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道上也加入時(shí)間常數(shù)為的給定濾波環(huán)節(jié)。這樣的濾波環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可以用一階慣性環(huán)節(jié)來表示，其濾波時(shí)間常數(shù)按需要選定，以濾平電流檢測信號(hào)為準(zhǔn)。圖4直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖在考慮雙閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)（見圖4直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖）的基礎(chǔ)上，即可繪出直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，如圖5所示。按照設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)先內(nèi)環(huán)后外環(huán)的一般原則，從內(nèi)環(huán)開始，逐步向外擴(kuò)展。圖中ASR為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，ACR為電流調(diào)節(jié)器，TG表示測速發(fā)電機(jī)，TA表示電流互感器，GT是觸發(fā)電路，UPE是電力電子變換器。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。所以，我們希望達(dá)到的控制：啟動(dòng)過程只有電流負(fù)反饋，沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋；達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不讓電流負(fù)反饋發(fā)揮作用。采用PI調(diào)節(jié)的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。最后用Matlab軟件中的Simulink模塊對設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，得出仿真波形。要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1． 系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)；2． 轉(zhuǎn)速和電流用兩個(gè)調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)；3． 過程分析，軟件設(shè)計(jì)；4． 電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖繪制； 5． 仿真曲線繪制時(shí)間安排：12 月 21 日22日查閱資料 12月 23 日 25日方案設(shè)計(jì) 12月 28
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