涡流制动器的无级励磁控制系统的设计

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1、目录一、课程设计目的……………………………………………2二、课程设计要求……………………………………………2三、工作原理介绍……………………………………………23.1涡流制动器…………………………………………………23.2PI控制原理…………………………………………………33.3buck电路基本原理………………………………………………43.4电路实现方式…………………………………………………5四、控制系统的电路图………………………………………64.1主电路图…………………………………………64.2PWM波形发生电路图…………………………………………6五、仿真结果与分析…………………………………

2、………8六、心得体会…………………………………………10七、参考资料………………………………………1110涡流制动器的无级励磁控制系统的设计一、课程设计目的1、通过此次课程设计加深对电力电子和自控原理以及相关学科的知识的理解，并学会综合运用相关知识去解决一般实践问题。2、通过此次课程设计学会去3、通过此课程设计，掌握对MATLAB等仿真软件的运用，学会去分析并解决仿真过程中所遇到的问题。二、课程设计的要求根据所学电力电子和自控原理，结合其他相关课程知识，设计一个BUCK变换器，通过一个PI调节器，使得输出电压在0-20V；控制开关S闭合时，涡流制动器励磁电压在10秒时间内由0无级增加至24V；

3、当S打开时，涡流制动器励磁电压在10秒时间内由20V无级减小至0V；此功能有PI调节器实现。三、工作原理介绍1、涡流制动器涡流制动器又称电磁制动器，它是利用涡流损耗的原理来吸收功率的。通常由涡流制动器、控制器及测力装置组成测功装置，可以测取被测机械的输出转矩和转速，从而得出输出功率，它可以取代磁粉离合器、水力测功机、直流发电机组等，用来测量各种电动机、变频器、发动机、齿轮箱等动力机械的性能，成为型式试验的必要设备，与其它测功装置相比，WZ系列测功装置具有更高的可靠性、实用性和稳定性，价格也便宜很多。涡流制动器具有以下特点：１、结构简单、运行稳定、价格低廉、使用维护方便；２、采用水冷却，噪音低、

4、振动小；３、输入转速范围宽，可用于变频调速等各类电动机10及动力机械的型式试验；４、控制器采用单相交流电源，控制功率小；５、转矩的测量可以采用普通磅秤、电子磅秤或高精度转矩转速测量仪，适用于不同测量精度的场合；６、该装置还能作制动器用，制动力矩大,耐高转速。2、PI控制原理将偏差的比例（Proportion）、积分（Integral）通过线性组合构成控制量，用这一控制量对被控对象进行控制，这样的控制器称PI控制器。该系统由PI控制器和被控对象组成。图中，r(t)是给定值，y(t)是系统的实际输出值，给定值与实际输出值构成控制偏差e(t)(te)=r(t)−y(t)（式1－1）e(t)作为PI控

5、制的输入，u(t)作为PI控制器的输出和被控对象的输入。所以模拟PID控制器的控制规律为u(t)=Kp[e(t)+dt]（式1－2）其中：Kp――控制器的比例系数Ti－－控制器的积分时间，也称积分系数（1）、比例部分比例部分的数学式表示是：Kpe(t)10在PI控制器中，比例环节的作用是对偏差瞬间作出反应。偏差一旦产生控制器立即产生控制作用，使控制量向减少偏差的方向变化。控制作用的强弱取决于比例系数Kp，比例系数Kp越大，控制作用越强，则过渡过程越快，控制过程的静态偏差也就越小；但是Kp越大，也越容易产生振荡，破坏系统的稳定性。故而，比例系数Kp选择必须恰当，才能过渡时间少，静差小而又稳定的效

6、果。（2）、积分部分积分部分的数学式表示是：从积分部分的数学表达式可以知道，只要存在偏差，则它的控制作用就不断的增加；只有在偏差e(t)=0时，它的积分才能是一个常数，控制作用才是一个不会增加的常数。可见，积分部分可以消除系统的偏差。积分环节的调节作用虽然会消除静态误差，但也会降低系统的响应速度，增加系统的超调量。积分常数Ti越大，积分的积累作用越弱，这时系统在过渡时不会产生振荡；但是增大积分常数会减慢静态误差的消除过程，消除偏差所需的时间也较长，但可以减少超调量，提高系统的稳定性。当Ti较小时，则积分的作用较强，这时系统过渡时间中有可能产生振荡，不过消除偏差所需的时间较短。所以必须根据实际控

7、制的具体要求来确定Ti。3、buck电路基本工作原理1）、buck电路基本结构2）、等效的电路模型及基本规律（1）从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤 波器设计的原则是使us(t)的直流分量可以通过，而抑制us(t)10的谐波分量通过；电容上输出电压uo(t)就是us(t)的直流分量再附加微小纹波uripple(t)。电路工作频率很高，一个开关周期内电容充放电引起的纹波uripple