【正文】 nBA?????????????????)(37537522 1.dzdmII ,分別為堵轉(zhuǎn)電流和 空載時(shí)的電流。 電樞電流 dI 電源端電壓dU 給定電壓 ct 平波電感內(nèi)阻dR 不通電的情況下，用萬用表直接測(cè)電感的阻值。 流。 電源端電壓dU 電機(jī)轉(zhuǎn)速 n 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動(dòng)化系課程設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 2121 nn UUC dde ??? 電源等效內(nèi)阻nR 斷開勵(lì)磁回路，固定給定電壓ctU在 （實(shí)驗(yàn)中是 ），改變電樞串聯(lián)回 路的阻值，得到兩組端電壓和電樞電流的值 1212ddddn II UUR ?? 。 測(cè)量幾組數(shù)據(jù)時(shí)電樞回路的電阻不能改變，特別是串接的 起動(dòng)電阻。 作的規(guī)整度，主要收電機(jī)的轉(zhuǎn)軸偏離中心程度和換向片 和電刷的接觸電阻。再計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例增益和時(shí)間常數(shù) 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動(dòng)化系課程設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 0RRK nn ? nnn CR?? 從而得到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的電阻和電容值 第三章 模型參數(shù)測(cè)定和模型建立 31 系統(tǒng)模型參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)步驟和原理 名稱 測(cè)量方法 注意事項(xiàng) 實(shí)測(cè)值 電樞內(nèi)阻 aR 接通電源，施加給定，使電樞電流保持在 1A，但是斷開勵(lì)磁回路和負(fù)載回路，在電機(jī)靜止的狀態(tài)下，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸，在互成?120夾角的三點(diǎn)測(cè)出電樞內(nèi)阻的大小，然后取平均值。 24 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) ACR 首先要對(duì)電流內(nèi)環(huán)進(jìn)行簡(jiǎn)化，忽略反電動(dòng)勢(shì)的影響，再將內(nèi)環(huán)等效為單位負(fù)反饋，進(jìn)行小慣性環(huán)節(jié)近似處理，可以得到 圖 22 電流內(nèi)環(huán)的簡(jiǎn)化 其中 sT 和 oi 一般都比lT小得多，可以近似為一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)為 oisi TTT ??? 設(shè)計(jì)出電流調(diào)節(jié)器后將電流環(huán)作等效處理 12 1)( ?? ? sTsW icli 而內(nèi)環(huán)可以簡(jiǎn)化為典型 Ⅰ 型環(huán)節(jié)，從而在穩(wěn)態(tài)性能上得到電流無靜差，在暫態(tài)性能上有較強(qiáng)的跟蹤能力。 這些指標(biāo)包括兩大類，在下表中列出 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動(dòng)化系課程設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 跟隨性能特性 名稱 備注 上升時(shí)間 輸出量第一次上升到穩(wěn)態(tài)值所用的時(shí)間 超調(diào) 量 輸出量超過穩(wěn)態(tài)值最大時(shí)與穩(wěn)態(tài)值差值比上穩(wěn)態(tài)值 峰值時(shí)間 輸出量上升到最大值所用時(shí)間 調(diào)節(jié)時(shí)間 輸出量穩(wěn)定在穩(wěn)態(tài)值附近一定范圍內(nèi)所用時(shí)間 抗擾性能特性 動(dòng)態(tài)降落 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)突加負(fù)擾動(dòng)造成的輸出量降落 恢復(fù)時(shí)間 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)突加擾動(dòng)后輸出穩(wěn)定在一定范圍的時(shí)間 表 21 性能指標(biāo)及其定義 Ⅰ 型系統(tǒng)的閉環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)二階系統(tǒng)，它的暫態(tài)響應(yīng)特性指標(biāo)與系統(tǒng)的阻尼比和自然振蕩頻率有關(guān)，并且可以歸納成下表 表 22 典型Ⅰ型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 Ⅱ 型系統(tǒng) 的閉環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)三階系統(tǒng)，可以將它用主導(dǎo)零極點(diǎn)法簡(jiǎn)化成二階系統(tǒng)進(jìn)行分析，它的跟隨性能指標(biāo)也可以歸納為 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動(dòng)化系課程設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 表 23 典型Ⅱ型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo) 23 非典型系統(tǒng)的典型化 實(shí)際控制對(duì)象的傳遞函數(shù)多種多樣，往往受很多參數(shù)影響，并且直接由微分方程建立的是高次模型。 對(duì)于 Ⅰ 型系統(tǒng)而言，開環(huán)增益 K 越大，截至頻率c?也越大，系統(tǒng)的響應(yīng)也越快，但是相角裕量裕量?會(huì)變小，在響應(yīng)上的表現(xiàn)就是調(diào)節(jié)時(shí)間變短，但是振蕩會(huì)加劇。 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動(dòng)化系課程設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 典型 Ⅱ 型的開環(huán)傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)為 )1( )1()( 2 ??? Tss sKsW ? )1( ?s?為一個(gè)比例微分因子 ，附帶了慣性環(huán)節(jié)11?Ts，比例微分因子存在的的作用是把系統(tǒng)的相頻特性提升到?180線以上，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。 典型 Ⅰ 型和典型 Ⅱ 型系統(tǒng)的區(qū)別在于原點(diǎn)處零極點(diǎn)的個(gè)數(shù)不同，而除原點(diǎn)外其他處的零極點(diǎn)個(gè)數(shù)則區(qū)分了同一典型系統(tǒng)的不同系統(tǒng)。 ?與嵌入式操作系統(tǒng)結(jié)合，嵌入式操作系統(tǒng)的加入能使電力拖動(dòng)系統(tǒng)擁有更強(qiáng)大的功能，包括聯(lián)網(wǎng)的云檢測(cè)故障，大系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作等，此外，基于 Linux的數(shù)字伺服系統(tǒng)無疑是目前的研究熱點(diǎn)。高性能的計(jì)算機(jī)可以實(shí)時(shí)完成復(fù)雜的運(yùn)算；系統(tǒng)辨識(shí)，參數(shù)估計(jì)和算法魯棒性上的應(yīng)用，大幅改善了控制效果。 本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括： 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求是： 性能指標(biāo) 靜態(tài) 靜差率 %s 5% 調(diào)速范圍Ds 3 (483rpm1450rpm) 動(dòng)態(tài) 電流超調(diào)量%i? 5% 轉(zhuǎn)速超調(diào)量n 10% 實(shí)驗(yàn)裝置 型號(hào) 規(guī)格 備注 電力電子傳動(dòng)平臺(tái) MCLⅢ 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 示波器 TDS1012 帶寬 100MHZ 最高采樣頻率 1GS/s 得到轉(zhuǎn)速，電流波形，調(diào)節(jié)參數(shù)時(shí)參考 數(shù)字萬用表 GDM8145 測(cè)量電阻，電壓 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動(dòng)化系課程設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 12 國(guó)內(nèi)外研究情況 雖然目前的直流調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)十分成熟，調(diào)速系統(tǒng)的信號(hào)給定已經(jīng)做成集成電路，許多邏輯判斷通過嵌入式系統(tǒng)或者工業(yè)控制機(jī)加入調(diào)速系統(tǒng)，但對(duì)它乃至電力拖動(dòng)系統(tǒng)的研究是不會(huì)結(jié)束的，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外關(guān)于電力拖動(dòng)系統(tǒng)的研究主要集中在 ?應(yīng)用現(xiàn)代控制理論，經(jīng)典控制理論雖然物理概念明確，理論分析直觀，但存在不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制和大系統(tǒng)控制等問題。 本次實(shí)驗(yàn)的主要目的是針對(duì)一套調(diào)速系統(tǒng)（包括電源，電機(jī)，勵(lì)磁回路等）建立模型并整定出帶濾波的電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)，投入運(yùn)行。四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動(dòng)化系課程設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 目錄頁(yè) 第一章 緒論 ……………………………………………………………………… 2 11 課題背景，實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)設(shè)備…………………………………… …… 2 12 國(guó)內(nèi)外研究情況 …………………………………………………………… 3 第二章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論 ……………………………………………… 3 21 典型Ⅰ型和典型Ⅱ型系統(tǒng) ………………………………………………… 3 22 系統(tǒng)的靜，動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) ………………………………………………… 4 23 非典型系統(tǒng)的典型化 ………………………………………………… …… 6 24 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) ………………………………………… 7 第三章 模型參數(shù)測(cè)定和模型建立 ……………………………………………… 9 31系統(tǒng)模型參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)步驟和原理 ………………………………………… 9 32模型測(cè)定實(shí)驗(yàn)的計(jì)算分析 ………………………………………………… 11 33 系統(tǒng)模型仿真和誤差分析 ………………………………………………… 18 第四章 工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)和整定轉(zhuǎn)速，電流反饋調(diào)速系統(tǒng) …………… …… 22 41 設(shè)計(jì)整定的思路 …………………………………………… ……………… 22 42 電流調(diào)節(jié)器的整定和電流內(nèi)環(huán)的校正，簡(jiǎn)化 …………………………… 23 43 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的整定和轉(zhuǎn)速環(huán)的校正，簡(jiǎn)化 ……………………………… 25 44 系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行整定 ……………………………………………………… 27 45 關(guān)于 ASR 和 ACR 調(diào)節(jié)器的進(jìn)一步探討 …………………………………… 33 第五章 設(shè)計(jì)分析和心得總結(jié) …………………………………………………… 34 51 實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題 ………………………………………………………… 34 52 實(shí)驗(yàn)心得體會(huì) ……………… ……………………………………………… 35 第六章 實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù) …………………………………………………………… 38 61 建模測(cè)定數(shù)據(jù) ……………………………………………………………… 38 62 系統(tǒng)調(diào)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ………………………………………………………… 39 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動(dòng)化系課程設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 第一章 緒論 11 課題背景，實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)設(shè)備 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制的調(diào)速系統(tǒng)是一種動(dòng)靜態(tài)特性優(yōu)良的直流調(diào)速系統(tǒng)，它的控制規(guī)律是建立在經(jīng)典控制規(guī)律的基礎(chǔ)上的，用傳遞函數(shù)建立動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并從傳遞函數(shù)模型和開環(huán)頻域特性去總結(jié)其控制規(guī)律，用跟隨 和