【正文】 edd C RIUn ?? 0 下面通過仿真探討模型誤差可能的來源。 ②實驗中電樞電壓測量存在偏差，由于電源電壓的測量精度不夠等原因，會影響到模型中電機的機械特性，從而改變給定電壓和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。 下面對以上三種可能的原因進行討論 ① 我們試著改變電動勢系數(shù)eC,觀察在同樣給定下電機轉(zhuǎn)速的變化 圖 34 改變勵磁后的電機起動 可以看到隨著電動勢系數(shù)減小，也就是勵磁磁通減小，電機穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速會有所上升，在 的給定電壓時，實驗得到 的轉(zhuǎn)速是 1086rpm，電壓為 159V，四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 21 而理論仿真得到的轉(zhuǎn)速和電壓分別為 867rpm，和 178V，按照我們在電機拖動中德知識，弱磁后系統(tǒng)電壓減小，在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速提高，并符合模型偏差量，結(jié)合，給定電壓較大時（ ）時的情況，可以初步判斷，有可能是勵磁磁通變化帶來模型誤差。 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 22 ③ 改變模型中的電源放大系數(shù)，考慮到模型電源放大系數(shù)的非線性性， 圖 36 改變電源放大系數(shù)對轉(zhuǎn)速的影響 仿真和實驗時給定電壓 時的轉(zhuǎn)速分別為 867rpm 和 1086rpm，由上圖可以看到 Ks 的偏大會使轉(zhuǎn)速偏大，實際轉(zhuǎn)速較模型仿真出的轉(zhuǎn)速偏大，可能是模型電源放大系數(shù)偏小帶來的，但這是不合理的，因為在計算平均放大系數(shù)時所用線性段放大系數(shù)都是偏大的，很難想象模型的放大系數(shù)還會出現(xiàn)偏小的情況。 第四章 工程設(shè)計方法設(shè)計和整定轉(zhuǎn)速，電流反饋調(diào)速系統(tǒng) 41 設(shè)計整定的思路 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是一個典型的串級系統(tǒng)，其整定方法和其他串級系統(tǒng)類似，有三種整定方法，一步整定法，兩步整定法和逐步逼近法，本次課程設(shè)計用的是兩步整定法，先整定電流內(nèi)環(huán)，后整定轉(zhuǎn)速外環(huán)。 實際系統(tǒng)和理論系統(tǒng)不同，實際系統(tǒng)必須有濾 波環(huán)節(jié)以減少高頻干擾信號，四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 23 在這個雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中還必須有電流濾波，轉(zhuǎn)速濾波和給定濾波三個環(huán)節(jié)，同時為了保證綜合點處參與運算的量相位相同，同樣的濾波（一階慣性）環(huán)節(jié)加在反饋回路是有必要的。 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 28 圖 43 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 步驟 整定對象和目的 具體方法 注意事項 1 設(shè)定 ACR 的輸出限幅值 ①將手動的負給定直接施加給構(gòu)成 ACR的運放反向端。 Ⅰ .這個環(huán)節(jié)是單元測試，除了 ACR 以外的環(huán)節(jié)都不接入給定 . Ⅱ .ACR 的給定值多大不重要，但必須是負給定，這樣在正式運行時的限幅值才會正確。 Ⅰ .對 ASR 施加的給定必須是正給定。 ③ 手動給定一個電壓，等于最大給定的一半，待內(nèi)環(huán)穩(wěn)定后測量電樞電流，調(diào)節(jié)三相互感傳感器的阻值使電樞電流為堵轉(zhuǎn)電流的一半即可 Ⅰ .接入 ACR 的手動輸入須為負給定。 4 系統(tǒng)投入運行并調(diào)整轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)? ①通過改變阻值和容值將 ASR和 ACR的增益和時間常數(shù)設(shè)置好，先用預先計算出的參數(shù)，系統(tǒng)投運后再修改。 ③ 將給定電壓調(diào)到最大的 5V，施加給定，用示波器觀察電樞電流的波形是否穩(wěn)定，若不穩(wěn)定則減小 ASR 給定端輸入電阻或增大給定 輸出電容值，直到波形穩(wěn)定，并記錄此時的 ASR電阻電容值。 Ⅰ .連接系統(tǒng)時，要注意無論是電流環(huán)還是轉(zhuǎn)速環(huán)都要構(gòu)成負反饋，也就是反饋，輸入給定要反號，電流環(huán)給定為 ，反饋為 +即可；轉(zhuǎn)速環(huán)給定為+，則轉(zhuǎn)速反饋須與ASR 端反接才能構(gòu)成負反饋。 Ⅲ .系統(tǒng)要保證穩(wěn)態(tài)精度，也就是兩個 PI調(diào)節(jié)器的增益不能太小 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 30 5. 整定系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速和電流暫態(tài)響應 ① 系統(tǒng)投入運行后在線調(diào)整 ASR 的比例和積分參數(shù)，振蕩劇烈 時要減小 ASR輸入端電阻，減小增益，超調(diào)量大時則要增大電阻，增大電容也有同樣的效果，最后要將轉(zhuǎn)速超調(diào)量控制在 10%內(nèi)，且保證空載到額定負載系統(tǒng)都能穩(wěn)定。 Ⅱ .電機整定后的ASR， ACR參數(shù)和理論計算的參數(shù)存在相當大的差異，一方面是由于實驗電機的特性，如電樞電阻大，電源放大系數(shù)的非線性性，另一方面也是由于建模時的簡化有不少如小時間常數(shù)， sK線性化，忽略反電動勢影響等是不適合于實驗中電機的。 ② 調(diào)節(jié)電機的給定分別到 5V，改變負載電機串入的電阻值，記錄電機的電流和轉(zhuǎn)速。 靜特性數(shù)據(jù)和曲線見 Ⅰ .測定過程中的操作和靜特性曲線的定義緊密相關(guān)，給定電壓，電樞電阻和勵磁磁通均不能改變，利用負載電機特性與電機特性的穩(wěn)定工作點來確定一組靜特性。 轉(zhuǎn)速電流起動波形見 Ⅰ .繼續(xù)調(diào)整 ASR，ACR 的電容得到較光滑的曲線。 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 34 ASR ACR nR/?k FCn ?/ ?kRi/ FCi ?/ 計算值 327 最終整定值 通過 42 和 43 中計算得到的 ASR 和 ACR 參數(shù)和最終整定出的參數(shù)有較大的區(qū)別，這個區(qū)別有可能是計算中的等效和簡化造成的，當然實際調(diào)試過程中也存在很多偶然性，所以這里只探討參數(shù)數(shù)量級上的差別，不探討具體差多少。忽略轉(zhuǎn)速對電流的影響會減少電流波 動，影響 ACR 和 ASR的比例，時間常數(shù)。 ② 小慣性環(huán)節(jié)的近似，在得到電流內(nèi)環(huán)的簡化中 oisi TTT ??? 小慣性環(huán)節(jié)近似的條件是 oisci TT131?? 由于實際系統(tǒng)階數(shù)比簡化系統(tǒng)高，所以簡化系統(tǒng)的伯德圖截止頻率較低，這個條件不一定滿足。 ④ 計算 ASR 和 ACR 參數(shù)所用的方法主要是針對大電機的，大電機的電感大，電樞電阻?。??2以下），電磁時間常數(shù)大，機電時間常數(shù)也大，而實驗中用到的是小電機，電樞電阻大（ ?48），而且電樞電流也小，所以計算出的參數(shù)只能作為參考。 投入運行后實驗中出現(xiàn)了一系列問題，如 ① 轉(zhuǎn)速反饋線接反。 ② 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的電容過大。 ③ 調(diào)節(jié)器調(diào)整不當，引起輸出電流和轉(zhuǎn)速波形出現(xiàn)大量紋波，主要是要把握 ASR 和 ACR 阻值，容值的大概范圍，在這個范圍內(nèi)調(diào)整。系統(tǒng)的調(diào)速范圍為 3，也就給定電壓對應的額定轉(zhuǎn)速不能低于 483rpm。 52 實驗心得體會 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 36 這次實驗是一次按部就班的課程設(shè)計，但是讓我們對平常沒有注意到的已知參數(shù)有了更多地了解，和更深刻的認識。對于晶閘管整流電源，我們就抓住了整流類型對輸出的影響（平均失控時間）和電源輸出電壓與控制電壓的關(guān)系（電源放大系數(shù)）。傳遞函數(shù)模型的簡化大大降低了描述的精度，特別是對于不合適的簡化，例如本次實驗中所用的電機，一定程度上不符合所有的簡化過程，造成了較大的偏差。然后是電流反饋和轉(zhuǎn)速反饋，都是以前運動控制實驗中涉及到的，值得記住的是調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)時所用的方法，利用傳感器輸入輸出的線性性，用一半的輸入去調(diào)一半的輸出，防止電路長時間過流。 作為本科生涯的最后一次課程實驗，我覺得自己還是缺乏準備的，導致實驗完成得比較凌亂，對于實驗平臺也沒有去查找資料，做一些理解，以后無論是學習還是工作中遇事還是要多做準備，實驗能力相比前兩次在同一實驗平臺的經(jīng)歷還是有所提高的，至少自己 試著去尋找問題了，但是由于沒有理清實驗的思路，只是搬套老師的步驟，這就顯得意義不大了，真正的實驗四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 37 應該是自己需要實驗驗證自己的想法，實驗前就要羅列實驗中要驗證或者尋找的說法。 關(guān)于實驗報告的完成，這次實驗報告相比自己以前的，無論是在排版還是在思路上都有提高，排版上保持實驗過程，分析過程，計算推導過程結(jié)構(gòu)化，特別是實驗過程，用表格的形式，可以給需要完成實驗的人一目了然的說明。然而，實驗報告的概括性仍然不夠，以后提高的方向是用更少的話寫更多地步驟過程和分析想法。 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 38 第六章 實驗原始數(shù)據(jù) 51 建模測定數(shù)據(jù) 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 39 52 系統(tǒng)調(diào)試實驗數(shù)據(jù) 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 40