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基于v-m的雙閉環(huán)直流運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正開題報(bào)告(參考版)

2024-09-02 10:04本頁(yè)面
  

【正文】 其工作界面如圖 313和 314所示。 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(xué)模型 s () 1 ssKWs Ts? ? 電流與電壓間、感應(yīng)電勢(shì)與電流之間的數(shù)學(xué)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(yīng)電勢(shì)與電流之間的傳遞函數(shù): d()( ) ( ) ( )dL mE s RI s I s T s?? 測(cè)速、電流反饋環(huán)節(jié) 測(cè)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(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖, 如圖 311 和 312所示。 晶閘管參數(shù) 及其他 晶閘管需要計(jì)算出額定電壓和額定電流,進(jìn)行選型。 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(jì)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(jìn)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。 ( 1) 轉(zhuǎn)速環(huán)的簡(jiǎn)化 a) b) c) 圖 39 轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及簡(jiǎn)化 a)用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán) b)等效成單位負(fù)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(jì)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(dòng)態(tài)要求,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器應(yīng)采用 PI 調(diào)節(jié)器,按典型 II 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)。電流環(huán)按典型 I系統(tǒng)設(shè)計(jì),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(jì)算 ( 4)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)計(jì)算 電流調(diào)節(jié)器原理如圖 38 所示 ,按電路計(jì)算各原件的參數(shù),確定 電流調(diào)節(jié)器。從這一考慮出發(fā),應(yīng)該把電流環(huán)校正為典型 I 型系統(tǒng)。通過輸入階躍信號(hào) 1( t),得到晶閘管觸發(fā)與整流裝置的輸入輸出關(guān)系式,再經(jīng)過拉式變換得到其原始傳遞函數(shù)是一個(gè)非最小相位系統(tǒng),最后依據(jù)工程近似處理的原則,忽略高次項(xiàng),可把整流裝置近似看作一階慣性環(huán)節(jié),其傳遞函數(shù)可以表示為 s () 1 ssKWs Ts? ? 其動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如有圖所示 圖 35 晶閘管觸發(fā)與整流裝置動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) 和校正 電流調(diào)節(jié)器 ( 1) 電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化 圖 36 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 Toi— 電流反饋濾波時(shí)間常數(shù) Ton— 轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù) 如 圖 36所示反電動(dòng)勢(shì) E 與電流反饋的作用相互交叉,給設(shè)計(jì)帶來麻煩,須簡(jiǎn)化。 相控整流器 電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)原理 ( 1) 相控整流器 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)稱 VM系統(tǒng),原理圖如下: 圖 34 VM 系統(tǒng)原理圖 VT 是相控整流器, GT 為觸發(fā)裝置, Uc為觸發(fā)裝置的控制電壓,通過調(diào)節(jié) Uc來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位,可改變整流電壓 Ud ,從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 圖 32 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) ASR— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR— 電流調(diào)節(jié)器 TG— 轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置 TA— 電流互感器 UPE— 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)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置 [8]。怎樣才能做到這種既存在轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋?zhàn)饔茫质顾鼈冎荒芊謩e在不同的階段起作用呢 ?雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)正是用來解決這個(gè)問題的。 由于主電路電感的作用,電流不能突跳,為了實(shí)現(xiàn)在允許條件下最快起動(dòng),關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值的恒流過程,按照反饋控制規(guī)律,采用某個(gè)物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變,那么采用電流負(fù)反饋就應(yīng)該能得到近似的恒流過程。 min/r, GD2=10N 圖 31 設(shè)計(jì)方框圖 設(shè)計(jì)任務(wù)和 要求 設(shè)計(jì)電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)并校正系統(tǒng)穩(wěn)定性。總之,本設(shè)計(jì)課題是一個(gè)多學(xué)科交織的,涉及的只是很廣,需要參考多門專著學(xué)習(xí)基本知識(shí)技能才能完成最終的設(shè)計(jì)任務(wù)。其次,《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》 回答了怎樣建立系統(tǒng)模型得出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)、怎樣判定系統(tǒng)穩(wěn)定性、怎樣進(jìn)行校正等問題。 總結(jié) 以上專著包含多方面知識(shí) ,有電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、控制理論、電路等都是設(shè)計(jì)電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)所必需。還涵蓋了數(shù)字電子技術(shù)部分。但是側(cè)重于系統(tǒng)的問題。對(duì)于系統(tǒng)模型的建立和穩(wěn)定性分析校正很清晰。 ( 3) 在楊叔子 楊克沖主編的《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》 [3]側(cè)重于讓讀者對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個(gè)完整的了解,從系統(tǒng)所需的基本概念、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立、時(shí)間響應(yīng)的分析 、頻率特性分析、系統(tǒng)的穩(wěn)
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