【正文】 在此我悉心指導我的盧老師致以深深的謝 意。 在這兩個月時間里，指導老師每次都不辭勞苦的為我們指導。 此次設計采用的是理論設計配合實驗調試的形式，從中鍛煉了我獨立思考和分析問題的能力和實際動手能力。 在這次畢業(yè)設計中我設計了轉速、電流雙閉環(huán)直流調速 系統(tǒng)，這個課題給了我一個把相關知識綜合并加以應用得機會。 小結 自動控制系統(tǒng)這門課程是自動化專業(yè)迄今為止所接觸課程中綜合性最強的課程。 （ 2）在測定電動機參數時，由于實驗環(huán)境的限制，使得的實驗測定參數不是非常準確，這導致了計算參數與實際參數間的差距 ,這一部分也引起了一定的誤差。 試驗數據處理： 第 33 頁 ? ?minrn 1200 1100 ??VUg 由以上數據繪制系統(tǒng)給定與轉速對應關系曲線圖如圖 55 所示： 圖 55給定與轉速對應關系曲線圖 第 34 頁 6 結果分析 本次設計中，通過對系統(tǒng)的實際調試發(fā)現應用工程設計法計算得到的參數結果與實際實驗系統(tǒng)的參數是有一定誤差的。 系統(tǒng)靜特性測試 ①機械特性 n =f(Id)的測定 第 32 頁 A、發(fā)電機先空載，從零開始逐漸調大給定電壓 Ug，使電動機轉速接近 n=l200rpm，然后接入發(fā)電機負載電阻 R，逐漸改變負載 電阻，直至 Id=Ied，即可測出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線 n =f(Id)，試驗數據處理 : ? ?minrn 1200 1199 1199 1199 1198 1198 1198 ??AId 由以上實驗數據繪制雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)靜特性如圖 53 所示： 圖 53 n=l200rpm 的靜態(tài)特性曲線 B、降低 Ug，再測試 n=800rpm 時的靜態(tài)特性曲線。 ③增大負載 (即減小負載電阻 R阻值 )，使得電動機電流 Id=Ied，可測出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性 n =f（ Id），記錄于下表中： ? ?minrn 1200 1185 1157 1142 1130 1098 ??AId 將給定退到零，斷開勵磁電源，按下停止按鈕，結束實驗。 按下啟動按鈕，接通勵磁電源，從零逐漸增加給定，使電機提速到額定轉速 1600r/min 時，調節(jié)“轉速變換”上轉速反饋電位器 RP1，使得該轉速時反饋電壓 Ufn=6V，這時的轉速反饋系數 α =Ufn/n = rV min? 系統(tǒng)調試 系統(tǒng)開環(huán) 外特性測定 ①控制電壓 Uct 由定輸出 Ug 直接接入，“三相全控整流”電路接電動機， Ld 用700mH，直流發(fā)電機接負載電阻 R，負載電阻放在最大值，輸出給定調到零。 電流反饋系數的整定 直接將“給定”電壓 Ug接入移相控制電壓 Uct的輸入端，整流橋輸出接電阻負載 R，負載電阻放在最大值，輸出給定調到零。 調節(jié)器正、負限幅值的調整 把 ACR、 ASR 都接成 PI調節(jié)器，加入正給定將電流調節(jié)器的負限幅 限制在，轉速調節(jié)器的負限幅限制在 6V。 將圖中“調節(jié)器 II”所有輸入端接地，再將可調電阻 10K 接到“調節(jié)器 II”的“ 8”、“ 9”兩端，用導線將“ 9”、“ 10”短接，使“調節(jié)器 II”成為 P（比例）調節(jié)器。 第 30 頁 各控制單元調試 移相控制電壓 Uct 調節(jié)范圍的確定 直接將給定電壓 Ug接入移相控制電壓 Uct的輸入端，三相全控整流”輸出接電阻負載為 R，當給定電壓 Ug由零調大時，電樞電壓 Ud將隨給定電壓的增大而增大，直至 Ud =220V，轉速為額定轉速 1600r/min,時記錄 Uctmax ，在試驗調試中得到 Uctmax = 調節(jié)器的調零 將圖中“調節(jié)器 I”所有輸入端接地，再將可調電阻 246K 接到“調節(jié)器 I”的“ 4”、“ 5”兩端，用導線將“ 5”、“ 6” 短接，使“調節(jié)器 I”成為 P (比例 )調節(jié)器。 ③先內環(huán)，后外環(huán)，即先調試電流內環(huán)，然后調試轉速外環(huán)。 圖 51 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)原理框圖 系統(tǒng)調試原則 ①先單元、后系統(tǒng)，即先將單元的參數調好，然后才能組成系統(tǒng)。我將通過對此次設計的系統(tǒng)的調試，繪制出系統(tǒng)的特性曲線，并通過對特性曲線的觀察來評判系統(tǒng)的性能，修正相關數據以完善本次設計。 轉速小時間常數近似處理條件為 TKonI31= =〉 ? ，滿足近似條件。按小時間常數近似處理 第 28 頁 Tn? = KI1 +Ton =+= （ 2）轉速調節(jié)器結構選擇 根據設計要求，選擇 PI調節(jié)器。 圖 43 含給定濾波和反饋濾波的 PI 型轉速調節(jié)器 與電流調節(jié)器相似，轉速調節(jié)器參數與電阻、電容值得關系： RRK nn 0? (48) CR nnn?? (49) CRTonon 041? (410) 轉速調節(jié)器參數計算 （ 1）確定時間常數 1）電流環(huán)等效時間常數 KI1 。轉速調節(jié)器也應采用 PI調節(jié)器，傳遞函數為： ? ? ? ? ssKW nnnSA S R ?? 1?? (46) Kn — 轉速調節(jié)器的比例系數； ?n — 轉速調節(jié)器的超前時間常數。 （ 3）其輸出限幅值決定電動機允許的最大電流。 （ 5）計算調節(jié)器電阻和電容 運算放大器取 RO =20 ?K ，運算放大器各電阻、電容值為： RKR Oii ? = ?? ?K ? 10 ?K RC iii ?? = ? = F? RTC ooioi 4? = ? /20210= F? 轉速調節(jié)器的設計 轉速調節(jié)器在雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中的作用 （ 1）轉速調節(jié)器是調速系統(tǒng)的主導調節(jié)器，它使轉速 n 很快的跟隨給定電壓 Un*的變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉速誤差，如 果使用 PI 調節(jié)器則可實現無靜差。 忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件 1313 ??TT lm=? 〈 ?ci ，滿足近似條件。 （ 3）計算電流調節(jié)器參數 電流調節(jié)器超前時間常數 ??Tli? 電流反饋系數 ? =，由試驗整定得。 Ti? =TS +Toi =+=。 第 25 頁 2）電流濾波時間常數 Toi 為 。 圖 42 含給定濾波和反饋濾波的 PI 型電流調節(jié)器 根據運算放大器原理可得出： RRK oii ? (42) CR iii?? (43) CRToiooi 41? (44) 電流調節(jié)器參數計算 （ 1）確定時間常數 1）整流裝置滯后時間常數 TS 。其中 sKKKisiI ??? ? ? ?USi* ??ISd ? ? ?USi* ??ISd 圖 41 電流環(huán)動態(tài)結構圖 )1( ?? sTs Ki I 第 24 頁 電流調節(jié)器的電路實現 含給定濾波和反饋濾波的模擬型 PI調節(jié)器，原理如圖 42所示。從對其動功能的動態(tài)要求上來看，實際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時有太大的 超調，以保證電流在動態(tài)過程中不超過允許值，而對電網電壓波動的及時抗擾作用只是次要因素，因此選用一型系統(tǒng)。 電流調節(jié)器結構的選擇 電流環(huán)以跟隨性能為主。一旦故障消失，系統(tǒng)立即恢復正常。 （ 3）在轉速動態(tài)過程中，保證獲得電動機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。由以上計算可知 : LLL da?? = 3321 RRRR ??? = ??? 將 L、 R 帶入公式得： RLTd? = 電動機電勢常數 Ce和轉矩常數 CM的測定 電動機電勢常數 Ce和轉矩常數 CM的計算公式如下： ? ? nRIUC NaNNe ?? (314) CC eM ? (315) 帶入電動機銘牌數據及 Ra 值得： ? ? nRIUC NaNNe ?? =? ? ?? = CC eM ? = ? = 系統(tǒng)機電時間常數 TM的測定 系統(tǒng)機電時間常數 TM的計算公式如下： ? ?CCRGDTMeM 3752? (316) 帶入數據計算得： ? ?CCRGDT MeM 3752? = ? ? ??? = 第 23 頁 電流調節(jié)器設計 電流調節(jié)器在雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中的作用 （ 1)作為內環(huán)的調節(jié)器 ,在轉速外環(huán)調節(jié)過程中 ,它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓 Ui* (即外環(huán)調節(jié)器輸出量 )的變化。4。4。實驗時應給電動機加額定勵磁，并使電機堵轉，實驗線路如圖 33所示。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。2 I39。1 I39。39。39。 第 16 頁 圖 32 伏安比較法實驗線路圖 將變阻器 R R2接入被測系統(tǒng)的主電路，測試時電動機不加勵磁，并使電機堵轉。 主電路總電阻值得測定 電樞回路的總電阻 R 包括電機的電樞電阻 Ra、平波電抗器的直流電阻 RL及整流裝置的內阻 Rn，即 R = Ra十 RL十 Rn (31) 由于阻值較小，不宜用歐姆表或電橋測量，因是小電流檢測，接觸電阻影響很大，故常用直流伏安法。 31試驗原理圖 如圖 31所示，整流裝置的主電路為三相橋式電路，控制電路可直接由給定電壓 Ug作為觸發(fā)器的移相控制電壓 Uct ，改變 Ug的大小即可改變控制角 ? ，從而獲得可調的直流電壓，以滿足要求。 限制 dd ti 過大的方法同限制 dd tu 過大的方法相同，其電感 L一般采用空心電抗器。 晶閘管在正相陽極電壓作用下，當門極流入出發(fā)電流后，晶閘管最初導通的瞬間，如果陽極電流增大的速度（ dd ti