運動系統(tǒng)課程設(shè)計--雙閉環(huán)v-m調(diào)速系統(tǒng)中主電路電流調(diào)節(jié)器及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計-在線瀏覽
2024-08-03 09:39本頁面
【正文】 載倍數(shù)λ =； 晶閘管裝置 sT =，放大系數(shù) sK =40； 平波電抗器：電阻 ?? 、電感 mHLP 4? ； 電樞回路總電阻 R=；電樞回路總電感 L=15mH； 電動機軸上的總飛輪慣量 GD2= 電機及其運動控制系統(tǒng) 課程設(shè)計說明書 題目： 雙閉環(huán) VM 調(diào)速系統(tǒng)中主電路電 流調(diào)節(jié)器及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計 學(xué)院： 自動化學(xué)院 專業(yè)： 自動化 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 潘月斗 2021 年 11月 20日 摘 要 本設(shè)計簡單介紹了雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理和動態(tài)結(jié)構(gòu)，并基于相關(guān)原理，根據(jù)設(shè)定的電機參數(shù)等已知條件和要求按工程設(shè)計方法對雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)主回路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ ASR）和電流調(diào)節(jié)器（ ACR）及其限幅電路進行設(shè)計，并對該系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器有關(guān)參數(shù)進行了計算。最終完成了雙閉環(huán) VM調(diào)速系統(tǒng)的主電路以及電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計，并用 Simulink 進行了仿真驗證 ，總結(jié)了設(shè)計心得。 m2； 電流調(diào)節(jié)器最大給定值 ?imU =，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器最大給定值 ?nmU =； 電流濾波時間常數(shù) oiT =，轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù) onT =。 四、設(shè)計要求 ，內(nèi)容包括 （ 1）各主要環(huán)節(jié)的工作原理； （ 2）整個系統(tǒng)的工作原理； （ 3）調(diào)節(jié)器參數(shù)的計算過程。將 Simulink 仿真模型，以及啟動過程中的電流、轉(zhuǎn)速波形圖附在設(shè)計說明書中。有效地控制電機從而提高其運行性能對國民經(jīng)濟具有十分重要的現(xiàn)實意義。盡管近年來直流電動機不斷受到交流電動機及其它電動機的挑戰(zhàn)，但至今直流電動機仍然是大多數(shù)變速運動控制和閉環(huán)位置伺服控制首選，因為它具有良好的線性特性、優(yōu)異的控制性能和高效率等優(yōu)點。 本課程設(shè)計的主要任務(wù)就是應(yīng)用自動控制理論和工程設(shè)計的方法對直流調(diào)速系統(tǒng)進行設(shè)計和控制，設(shè)計出能夠達(dá)到參數(shù)指標(biāo)要求的電力拖動系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器，并應(yīng)用 MATLAB 軟件中的 Simulink模塊對設(shè)計的系統(tǒng)進行仿真和校正以最終滿足預(yù)設(shè)指標(biāo)的目的。我們希望系統(tǒng)在啟動時，一直能有電機過載能力允許條件下的最大電流，電機有最大的啟動轉(zhuǎn)矩和最短的啟動時間，這一點利用單一的電流截止負(fù)反饋是很難實現(xiàn)的。例如，在帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)中，同一 調(diào)節(jié)器擔(dān)負(fù)著正常負(fù)載時的速度調(diào)節(jié)和過載時的電流調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器的動態(tài)參數(shù)無法保證兩種調(diào)節(jié)過程均具有良好的動態(tài)品質(zhì)。這就是本次課程設(shè)計需要完成的任務(wù)。對高性能、靜態(tài)的速度控制系統(tǒng)的要求是具 有快速跟隨特性（起制性）、較好的抗干擾性和高可靠性（可瞬態(tài)過載但不過電流）。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)是性能很好、應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。將電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)結(jié)合在一起，可以專門用來控制電流。由于電流截止負(fù)反饋只能限制最大電流，電機轉(zhuǎn)矩也隨電流的減小而下降，使啟動加速過程變慢，啟動的時間也比較長，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，如龍門刨床、可逆軋鋼機等要求經(jīng)常正反轉(zhuǎn)運行的調(diào)速系統(tǒng)為了提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，要求盡量縮短起、制動過程的時間。 系統(tǒng)組成及原理 為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。圖中兩個調(diào)節(jié)器ASR 和 ACR 分別為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，二者串級連接，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(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。 為獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般采用 PI 調(diào)節(jié)器，這樣就構(gòu)成了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖如圖 2 所示。 系統(tǒng)的靜特性與動特性 靜特性：在正常負(fù)載情況下，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和，電流調(diào)節(jié)器也不飽和。 當(dāng)電動機的負(fù)載電流上升時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出也將上升，當(dāng) Id 上升到一定數(shù)值時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出達(dá)到限幅值，轉(zhuǎn)速環(huán)失去調(diào)節(jié)作用，呈開環(huán)狀態(tài)，速度的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生那個影響，此時只剩下電流環(huán)起作用。濾波環(huán)節(jié)可以抑制反饋信號中的交流分量，但同時也給反饋信號帶來了延滯。其作用是：讓給定信號和反饋信號經(jīng)過同樣的延滯，使二者在時間上得到恰當(dāng)?shù)呐浜希瑥亩鴰碓O(shè)計上的方便。根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理 ，在轉(zhuǎn)速給定通道中也配上時間常數(shù)為 Ton的給定濾波環(huán)節(jié)。 （ 2）確定電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和參數(shù) ① 結(jié)構(gòu)選擇 根據(jù)性能指標(biāo)要求 : 5%i?? , 0 .0 3 8 .1 7 1 00 .0 0 3 6 7liTT? ? ? ?,抗干擾性能適中 ,因此電流環(huán)按典型 ? 型系統(tǒng)設(shè)計，調(diào)節(jié)器選用 PI,其傳遞函數(shù)為 ( 1)() iiACRiKsWs s?? ?? ②參數(shù)計算 2 0 .0 52 imd m d N dNUII I? ?? ? ? ?， 為了將電流環(huán)校正成典型 I 型系統(tǒng)，τ i應(yīng)對消控制對象中的大慣性環(huán)節(jié)時間常數(shù) T1，即取τ i=T1=；為了滿足σ i≤ 5%的要求，應(yīng)取 Kop， iT∑ i=，因此，有 Kop， i=1/2T∑ i=1/2*= 于是可以求得 ACR 的比例放大系數(shù)為 Ki=Kop， iτ iR/β Ks=***40= 校驗近似條件： a．晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)近似條件 wci≤ 1/3Ts， wci= Kop， i=，而1/3Ts=； b ． 電 流 環(huán) 小 時 間 常 數(shù) 近 似 處 理 條 件 wci ≤ 1/3(1/TsToi)1/2 ，而1/3(1
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