【正文】 求出 : 20 0 0a a aP U I I R?? (215) 00 n? (216) dn/dt可以從自由停車(chē)時(shí)所得的曲線 ()n f t? 求得，其實(shí)驗(yàn)線路如圖 27 圖 2－ 7 測(cè)定 2GD 時(shí)的實(shí)驗(yàn)線路圖 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁，將電機(jī)空載啟動(dòng)至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，測(cè)量電樞電壓 aU 和電流 0I ,然后斷開(kāi)給定，使電機(jī)自由停車(chē)，將示波器達(dá)到慢掃描擋，根據(jù)示波器的時(shí)標(biāo)，計(jì)算出電機(jī)由穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下降到零時(shí)間，將所得數(shù)據(jù)記錄于表 2－ 3中。 圖 2－ 6 測(cè)量電樞回路電感的實(shí)驗(yàn)線路圖 實(shí)驗(yàn)時(shí)交流電壓由 DJK01電源輸出，接 DJK10的高壓端，從低壓端輸出接電機(jī)的電樞，用交流電壓表和電流表分別測(cè)出電樞兩端和電抗器上的電壓值 aU 和 LU 及電流 I,從而可得到交流阻抗 aZ 和 LZ ，計(jì)算出電感值 aL 和 dL ，計(jì)算公式如下 : aa UZ I? (28) LL UZ I? (29) 222aaa ZRL f??? (210) 222LLd ZRL f??? (211) 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 取三次 計(jì)算的平均值，為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各部分的電感值。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 表 2－ 1 測(cè)定電樞回路總電阻 R 次序 dI （ A） lU (V) 電樞短接 電抗器短接 ()R? ()aR? ()lR? ()nR? 2()UV 3()UV 80％ Id 90 101 90 60％ Id 97 106 97 25 30％ Id 110 110 104 平均值 2. 電樞回路電感 L的測(cè)定 電樞回路總電感包括電機(jī)的電樞電感 aL 、平波電抗器電感 dL 和整流變壓器漏感bL ，由于 bL 數(shù)值很小，可以忽略，故電樞回路的等效總電感為 adL L L?? (27) 電感的數(shù)值可用交流伏安法測(cè)定。39。39。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 圖 2－ 5伏安比較法實(shí)驗(yàn)線路圖 將變阻器 1R 、 2R 接入被測(cè)系統(tǒng)的主電路，測(cè)試時(shí)電動(dòng)機(jī)不加勵(lì)磁，并使電機(jī)堵轉(zhuǎn)。 圖 2－ 4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖 為研究晶閘管－電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，須首先了解電樞回 路的總電阻 R、總電感 L以及系統(tǒng)的電磁時(shí)間常數(shù) dT 與機(jī)電時(shí)間常數(shù) mT ，這些參數(shù)均需通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段來(lái)測(cè)定，具體方法如下： 1. 電樞回路總電阻 R的測(cè)定 電樞回路的總電阻 R包括電機(jī)的電樞電阻 aR 、平波電抗器的直流電阻 lR 及整流裝置的內(nèi)阻 nR ，即 a l nR R R R? ? ? (21) 由于阻值較小，不宜用歐姆表或電橋測(cè)量，因是小電流檢測(cè)，接觸電阻影響很大，故常用直流伏安法。 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 gU 作為觸發(fā)器的移相控制電壓 ctU ，改變 gU 的大小即可改變控制角 ? ，從而獲得可調(diào)的直流電壓，以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。 圖 2－ 1雙 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖 ASR– 轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)器 ACR– 電流調(diào)節(jié)器 GT– 觸發(fā)裝置 M – 直流電動(dòng)機(jī) TG– 測(cè)速發(fā)電機(jī) TA– 電流互感器 整流裝置原理圖如圖 2－ 2所示 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 圖 2－ 2整流裝置原理圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖 23所示 圖 2－ 3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)的測(cè)定 已知的數(shù)據(jù)和調(diào)速要求 : 直流電動(dòng)機(jī) M03: 額定功率 eP =185W, 額定電 壓 eU =220V, 額定電流 eI =, 額定轉(zhuǎn)速 en =1600r/min 調(diào)速指標(biāo) :調(diào)速范圍 D=10。 電流調(diào)節(jié)器 使 電流緊緊跟隨其 給定電壓變化，對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾作用，在 轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過(guò)程中能夠獲得電動(dòng)機(jī)允許的最大電流，從而加快動(dòng)態(tài)過(guò)程， 當(dāng)電機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。 為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器都采用 PI 調(diào)節(jié)器。 電流調(diào)節(jié)器在里面稱(chēng)作內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在外面稱(chēng)作外環(huán)，這樣就形成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。分析轉(zhuǎn)速和電流的仿真波形，并進(jìn)行調(diào)試，使雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)趨于合理、完善。 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)的主要目的是更好的 學(xué)習(xí)掌握轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的基內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 本原理，了解直流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用狀況，并對(duì) Matlab 軟件有進(jìn)一步的認(rèn)知。 目前，隨著軟件的不斷升級(jí)換代， Simulink 在軟硬件的接口方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，使用 Simulink 已經(jīng)可以很方便的進(jìn)行實(shí)時(shí)的信號(hào)控制和處理、信息通信以及 DSP處理。同時(shí) Simulink 也同樣有比較完整的幫助系統(tǒng)，使用戶(hù)可以隨時(shí)找到對(duì)應(yīng)模塊的說(shuō)明，便于應(yīng)用。 S 函數(shù)使 Simulink 更加充實(shí)、完備，具有更強(qiáng)的處理能力。 Simulink 沒(méi)有單獨(dú)的語(yǔ)言，但他提供了 S函數(shù)規(guī)則。 Simulink 模型可以用來(lái)模擬線性或者非線性、連續(xù)或離散或者兩者的混合系統(tǒng)，也就是說(shuō)它可以用來(lái)模擬幾乎所有可遇到的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。它一般可以附在 NMATLAB 上同時(shí)安裝，也有獨(dú)立安裝版。 MATLAB 的 Simulink 簡(jiǎn)介 Simulink是一種用來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真的軟件工具。 MATLAB 簡(jiǎn)介 MATLAB 的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn) MATLAB 具有如下的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)： 1. 友好的工作平臺(tái) 和編程環(huán)境 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 2. 簡(jiǎn)單易用的程序語(yǔ)言 3. 強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力 4. 出色的圖形處理功能 5. 應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱 6. 實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái) 7. 模塊化的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)級(jí)的仿真 由于 MATLAB 具有以上其他計(jì)算語(yǔ)言無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，目前它已作為工程和科學(xué)教育界的一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真越來(lái)越多的取代純物理仿真，他為控制系統(tǒng)的分析、計(jì)算、研究、綜合設(shè)計(jì)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)提供了快速、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)及有效的手段。系統(tǒng)仿真就是用模型（物理模型或數(shù)學(xué)模型）代替實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)和研究，而計(jì)算機(jī)仿真能夠?yàn)楦鞣N試驗(yàn)提供方便、廉價(jià)、靈活可 *的數(shù)學(xué)模型。 控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真 控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真是一門(mén)涉及到控制理論、計(jì)算數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合性新型學(xué)科。 2. 提高電力電子器件的生產(chǎn)水平，使 變流器結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單、緊湊。在高性能的拖動(dòng)技術(shù)中，相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)幾乎都采用直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)。近年來(lái)，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流拖動(dòng)系統(tǒng)無(wú)論在理論上和實(shí)踐上都比較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的角度來(lái)看，它又是交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以直流調(diào)速系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中有著舉足輕重的作用。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 調(diào)速性能的不斷提高，使直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛。由于直流電機(jī)的調(diào)速性能和轉(zhuǎn)矩控制性能好，從 20 世紀(jì) 30 年代起，就開(kāi)始使用直流調(diào)速系統(tǒng)。從機(jī)械特性上看 ,就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)或外加工電壓等方法來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 ,從而改變電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性和工作特性機(jī)械特性的交點(diǎn) ,使電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。對(duì)于一種具體的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可能使這些分類(lèi)的交集，如用 8051 單片及實(shí)現(xiàn)的雙環(huán)數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)。以模擬電路構(gòu)成控制器的系統(tǒng)成為模擬控制系統(tǒng)；一數(shù)字電路構(gòu)成控制器的系統(tǒng)成為數(shù)字控制系統(tǒng)。用直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的為直流傳動(dòng)系統(tǒng)；用交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的為交流傳動(dòng)系統(tǒng)。以轉(zhuǎn)速為被控量的系統(tǒng)叫調(diào)速系統(tǒng)；以角位移或直線位移為被控量的系統(tǒng)叫位置隨動(dòng)系統(tǒng)，有時(shí)也叫伺服系統(tǒng)。 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的種類(lèi)繁多，用途各異。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 第一章 調(diào)速系統(tǒng)與 MATLAB 概述 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)概述 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備 —— 電動(dòng)機(jī)為被控對(duì)象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)控制理論指導(dǎo)下組成的電力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。 模仿被仿真對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)及其隨時(shí)間變化的過(guò)程。因此 本文 采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。 在設(shè)計(jì)中，基于理論設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)情況作參數(shù)的調(diào)整是非常重要的，也是必不可少的。 目前廣泛應(yīng)用的直流調(diào)速設(shè)計(jì)方法是基于某些標(biāo)準(zhǔn)形式進(jìn)行的，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便，但設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能指標(biāo)是相同的，實(shí)際系統(tǒng)所要求的指標(biāo)往往是不同的，所以 采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法不一定都能得到滿(mǎn)意的結(jié)果。 Double Closedloop DC SR System。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 。分析轉(zhuǎn)速和電流的仿真波形，并進(jìn)行調(diào)試，使雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)趨于完善、合理。 采用工程設(shè)計(jì)方法對(duì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和近似校驗(yàn)。 （ 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目： 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢