基于极点配置.doc

《基于极点配置.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、辽宁工业大学开放性实验报告题目：基于极点配置法的直流调速系统设计与仿真院（系）：电气工程学院专业：自动化111班学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2015.3.30~2015.3.31开放性实验报告院（系）：电气工程学院教研室：自动化实验项目基于极点配置法的直流调速系统设计与仿真所在单位电气学院自动化教研室实验类型□科学研究√自拟课题√综合设计□计算机应用□其它指导教师王立红实验时数16学时招收对象11级自动化专业学生招收人数6人项目研究目的1.掌握状态反馈及极点配置的原理。2.掌握直流调速系统的分析与设计方法。3.熟悉直流调速系

2、统的硬件电路设计、联机调试等设计过程，提高学生设计系统的实践技能。控制系统的参数和控制要求1.电动机：额定数据为10kW，220V，55A，1000r/min，电枢电阻Ra=0.5Ω。飞轮矩GD2=10Nm2。2.晶闸管装置：三相桥式可控整流电路，整流变压器二次线电压E2l=230V，触发整流环节的放大系数=44。3.V-M系统主回路总电阻R=1.0Ω。4.测速发电机：永磁式，额定数据为23.1W，110V，0.21A，1900r/min。5.控制要求：系统稳定，超调量，调节时间。实验设计内容1.绘制单闭环直流调速系统的原理图，根据原

3、理图建立系统的动态结构图并求出闭环传递函数。2.由传递函数建立系统的状态空间表达式。3.根据系统要求的技术指标选择期望的闭环极点，设计状态反馈矩阵。4.测试系统极点配置前的单位阶跃响应。5.测试系统极点配置后的单位阶跃响应，验证设计的正确性。目录第1章绪论1第2章数学模型的建立32.1传递函数的求得过程32.2状态空间表达式的建立8第3章极点配置9第4章仿真实验11第5章总结13第1章绪论20世纪50年代后期，控制理论由经典控制理论向现代控制理论转变，现代控制理论是在引入状态空间概念的基础上发展起来的。与经典控制理论一样，现代控制系统

4、中仍然主要采用反馈控制结构，但不同的是，经典控制理论中主要采用输出反馈，而现代控制系统中主要采用内部状态反馈。状态反馈可以为系统控制提供更多的信息反馈，从而实现更优的控制。闭环系统极点的分布情况决定于系统的稳定性和动态品质，因此，可以根据对系统动态品质的要求，规定闭环系统的极点所应具备的分布情况，把极点的配置作为系统的动态品质指标。这种把极点配置在某位置的过程称为极点配置。在空间状态法中，一般采用反馈系统状态变量或输出变量的办法，来实现系统的极点配置。在系统的分析和综合中，所涉及的计算主要为矩阵运算和矩阵变换，MATLAB为此提供了一

5、个强有力的工具。利用MATLAB语言编制实现此算法的通用程序。从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统、张力控制系统等多种类型，而各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的拖动控制系统。相比于交流调速系统，直流调速系统在理论上和实践上都比较成熟。直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。在20世纪60年代发展起来的电力电子技术，使电能可以变换和控制，产生了现代各种高效、节能的新型电源和交直流调速装置，为工业生产，交通运输，楼宇、办公、家庭自动化提供了现代化的高新技术，提高

6、了生产效率和人们的生活质量，使人类社会生产、生活发生了巨大的变化。随着新型电力电子器件的研究和开发以及先进控制技术的发展，电力电子和电力拖动控制装置的性能也不断优化和提高，这种变化的影响将越来越大。四十多年来，直流电机传动经历了重大的变革。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，控制电路已经是实现高集成化、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、

7、标准化。在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。由于直流电气传动技术的研究和应用已达到比较成熟的地步，应用相当普遍，尤其是全数字直流系统的出现，更提高了直流调速系统的精度及可靠性。所以，今后的一个阶段在调速要求较高的场合，如轧钢厂、海上钻井平台等，直流调速仍处于主要地位。早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点，如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。随着计算机控制技术的发展，直流传动系统已经广泛使用微机，实现了全数字化控制。由于微机以数字信号工作

8、，控制手段灵活方便，抗干扰能力强。所以，全数字直流调速控制精度和可靠性比模拟直流调速系统大大提高。而且通过系统总线全数字化控制系统，能与管理计算机、过程计算机、远程电控装置进行交换。实现生产过程的自动化分级控制。所以，直