v-m双闭环可逆直流调速系统的设计

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1、课程设计V-M双闭环可逆直流调速系统的设计课程名称：自动控制技术综合设计学生学院：自动化学院专业班级：自动化09级(3)班学号：学生姓名：指导教师：谢莉萍2013年03月27日20摘要转速、电流反馈控制的直流调速系统具有优良的静、动态性能，是现今在工业生产中应用最广泛的调速系统，可逆直流调速系统在现实生产中具有其实际意义。本设计调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器,采用转速、电流双闭环控制系统，一般使电流环作为控制系统的内环，

2、转速环作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。本文是按照工程设计的方法来设计转速和电流调节器的。使电动机满足所要求的静态和动态性能指标、电流环应以跟随性能为主，转速环以抗扰性能为主。关键词：直流调速系统双闭环电流调节器转速调节器20目录1、概述42、设计任务及要求42.1已知条件及控制对象的基本参数42.2设计指标52.3设计要求52.4设计方法及步骤53、可逆系统电路结构设计63.1方案论证63.1.1可逆系统原理及方案论证63.1.2整体设计方案83.2控制电路和主电路设计103.2.

3、1触发控制电路的设计103.2.2主电路设计124、系统设计134.1电流调节器（ACR）设计134.1.1确定时间常数134.1.2选择电流调节器结构134.1.3选择电流调节器参数144.1.4校验近似条件144.2速度调节器（ASR）设计154.2.1确定时间常数154.2.2选择转速调节器结构154.2.3选择转速调节器参数164.2.4校验近似条件175、系统仿真175.1用MATLAB进行仿真（要求提供仿真系统结构原理图）175.2仿真曲线打印（速度、电流）185.2仿真结果与计算设计值进

4、行比较196、总结20参考文献20201.概述直流电动机具有良好的起、制动性能。几十年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在不可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。直流调速是指人为地

5、或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又

6、是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。2.设计任务及要求2.1、已知条件及控制对象的基本参数：（1）直流电动机参数为：=3.2kW，=220V，=12+0.2(按学号递增1.8)A，=1500r/min，电枢绕组电阻=1.5，=3.6。（2）设ASR和ACR均采用PI调节器，ASR限幅输出=－8V，ACR限幅输出=7.5V，最大给定=10V，调速范围D=20，堵转电流=2.0，临界截止电流=1.5。20参考数据：参考采用三相全控桥式电路，整流装置内阻=1.3。平波电

7、抗器电阻=0.3。整流回路总电感L=200mH。2.2、设计指标电流超调量δ%5%，空载起动到额定转速时的转速超调量δ10%，空载起动到额定转速的过渡过程时间t1.0s。2.3、设计要求（1）设计一个可逆V-M双闭环直流调速系统。（2）用工程设计方法进行设计，决定ASR和ACR结构并选择参数。（3）设计过程中应画出双闭环调速系统的电路原理图及写出设计过程。2.4、设计方法及步骤：（1）确定方案，绘制出系统原理图。（2）绘制出系统的动态方框图，并确定各环节的数学模型。（3）理论计算。按照“先内环后外环”

8、的设计原则，从内环开始，逐步向外扩展。在这里，首先设计电流调节器的参数，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器的参数。（4）系统仿真。（5）实验验证。203.可逆系统电路结构设计3.1.方案论证3.1.1可逆系统原理及方案论证直流电动机只能在某一方向转动，不能反转时，该调速系统是不可逆的。在实际工作中，要求电动机反转的情况很多，实现电机反转的方法比较多。既有有环流的可逆调速系统又有无环流的可逆调速系统。当工艺要求对系统过程特性要