單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真-文庫吧資料
2025-07-05 22:49本頁面
【正文】 饋電壓的差經(jīng)過放大器后產(chǎn)生的，所以二者的差不會(huì)很大，于是取，即常量值（constant value）設(shè)為18。實(shí)取按運(yùn)算放大器參數(shù)，取則 根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖(如圖3),選擇仿真模塊：使用constant模塊作為轉(zhuǎn)速給定電壓，ramp模塊作為負(fù)載擾動(dòng)，并用staturation模塊限幅，選擇Gain模塊作為傳遞函數(shù)模塊，sum模塊作為信號(hào)綜合點(diǎn)，最后加上示波器。20V，可以滿足需要，因此所取的值是合適的。=10，靜差率s≤5%. 參數(shù)計(jì)算根據(jù)以上數(shù)據(jù)和穩(wěn)態(tài)要求計(jì)算參數(shù)如下：=10，s≤5%，額定負(fù)載時(shí)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為，求出系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)式中 測(cè)速反饋系數(shù)α包含測(cè)速發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速比和電位器的分壓系數(shù)，即α=根據(jù)測(cè)速發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)，試取，如測(cè)速發(fā)電機(jī)與主電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)接，則在電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速成1460r/min下，反饋電壓為相應(yīng)的最大給定電壓約需用18V。 ：三相橋式可控整流電路，整流變壓器Y/Y聯(lián)結(jié)，二次電壓=230V，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)=40。只要在控制系統(tǒng)的前向通道上在擾動(dòng)作用點(diǎn)以前含有積分環(huán)節(jié)，則外擾動(dòng)便不會(huì)引起穩(wěn)態(tài)誤差。上述分析表明，就穩(wěn)態(tài)抗擾性能來說，比例控制系統(tǒng)有靜差，而積分控制和比例積分控制系統(tǒng)都沒有靜差。用比例積分調(diào)節(jié)器控制的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)如圖14。圖11采用比例調(diào)節(jié)器的閉環(huán)有靜差 圖12 給定為0時(shí)采用比例調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的一般情況 閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖負(fù)載擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)速差：這和靜特性分析的結(jié)果是完全一致的。采用比例調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制有靜差調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖11。根據(jù)上面的分析可知，可能出現(xiàn)系統(tǒng)的臨界放大系數(shù)都比系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)的比放大系數(shù)小，不能同時(shí)滿足穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)，又保證穩(wěn)定和穩(wěn)定裕度。作為控制器，比例積分調(diào)節(jié)器兼顧了快速響應(yīng)和消除靜差兩方面的要求；作為校正裝置，它又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在突加輸入電壓時(shí)，輸出電壓突跳到，以保證一定的快速控制作用。在零初始狀態(tài)和階躍輸入下，PI調(diào)節(jié)器輸出電壓的時(shí)間特性如圖8： 圖8 階躍輸入時(shí)PI調(diào)節(jié)器的輸出特性 圖9 PI校正裝置在原始系統(tǒng)上 添加部分的對(duì)數(shù)幅頻特性 將P調(diào)節(jié)器換成PI調(diào)節(jié)器，在原始系統(tǒng)上新添加部分的傳遞函數(shù)為其對(duì)數(shù)幅頻特性如圖9所示。用來衡量最小相位系統(tǒng)穩(wěn)定程度的指標(biāo)是相角裕度γ和以分貝表示的幅值裕度Lg。此傳遞函數(shù)也可以寫成如下的形式式中—PI調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。采用運(yùn)算放大器的PI調(diào)節(jié)器如圖7。圖6為一種典型伯德圖的對(duì)數(shù)幅頻特性。然而，只要所設(shè)置的放大器僅僅是一個(gè)比例放大器，穩(wěn)態(tài)速差只能減小，但不能消除，因?yàn)殚]環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為只有K=∞才能使，而這是不可能的。根據(jù)各環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)關(guān)系畫出閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示： 圖3 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖從上面分析可以看出，閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)K值對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響很大，K越大，靜特性就越硬，穩(wěn)態(tài)速降越小，在一定靜差率要求下的調(diào)速范圍越廣。因此轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程式式中為閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)，這里是以作為電動(dòng)機(jī)環(huán)節(jié)的放大系數(shù)的。圖2 采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)1．忽略各種非線性因素，假定各環(huán)節(jié)輸入輸出都是線性的；2．假定只工作在V——M系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的連續(xù)段；3．忽略直流電源和電位器的內(nèi)阻。對(duì)于一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，它的特性硬度或值是一定的，如果對(duì)靜差率的要求越嚴(yán)，也就是s越小，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍也越小。脫離了對(duì)靜差率的要求，任何調(diào)速系統(tǒng)都可以得到極高的調(diào)速范圍；反過來，脫離了調(diào)速范圍，要滿足給定的靜差率也就容易得多了。它和機(jī)械特性的硬度有關(guān)，特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度越高。圖1 V—M系統(tǒng)1．調(diào)速范圍 生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍，用字母D表示，即其中和一般都指電機(jī)額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速。2．元件對(duì)過電壓、過電流以及過高的du/dt和di/dt都十分敏感，其中任一指標(biāo)超過允許值都可能在很短時(shí)間內(nèi)損壞元件。優(yōu)點(diǎn)：通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。2 單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)簡介 V—M系統(tǒng)簡介晶閘管—電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡稱V—M系統(tǒng)），其簡單原理圖如圖1。本文通過對(duì)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成部分可控電源、由運(yùn)算放大器組成的調(diào)節(jié)器、晶閘管觸發(fā)整流裝置、電機(jī)模型和測(cè)速電機(jī)等模塊的理論分析，比較開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)的差別，比較原始系統(tǒng)和校正后系統(tǒng)的差別，得出直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的最優(yōu)模型。其數(shù)學(xué)計(jì)算部分提供了強(qiáng)大的矩陣處理和繪圖功能。MATLABSGI由美國MathWorks公司開發(fā)的大型軟件
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