电力拖动课程设计--转速单闭环直流系统的仿真

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1、课程设计说明书(论文)题目转速单闭环直流系统的仿真课程名称电机控制设计院系专业电气工程及其自动化班级学生姓名学号设计地点指导教师课程设计任务书课程名称电机控制技术(院系.部中心)专业电气工程及其自动化班级起止日期指导教师1．课程设计应达到的目的《电机控制技术》是电气工程及其自动化专业的专业课程，内容包括交、直流调速和位置控制。本课程要求学生在掌握基本理论的基础上,逐步培养运用理论去分析解决现场实际问题的能力，而不是机械地仅仅掌握理论而已。本课程设计正是为达到这一目的而设计的。2．课程设计题目及要求设计题目：有静差单闭环直流调速系统建

2、模及仿真要求：1.了解系统的组成和工作原理。2.仿真模型的建立3.有静差调速系统的仿真（起动）4有静差系统供电电网电压Ud波动时系统是否有调节作用。5.结论3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕课程设计任务：（1）审题、选题（2）系统原理、结构框图的设计（3）系统计算、建模、仿真框图、模块设计及源程序（4）系统仿真结果分析及结论（5）完整的设计报告工作量的要求：（1）任选一题，要完成3000字左右的报告，包括课程设计的原理和工作过程。（2）要得出仿真模型及相关波形图。（3）视选题难度、完成的过

3、程报告、所建模型及方真结果而决定成绩。4．主要参考文献1、陈伯时.电力拖动自动控制系统——运动控制系统.北京：机械工业出版社，2003.72、电机学3、电机拖动5．课程设计进度安排起止日期工作内容2012.6.17-6.282012.6.17-6.182013.6.19-6.202013.6.20-6.222013.6.23-2012.6.24(1)审题、选题(2)系统原理、结构框图的设计(3)系统计算、建模、仿真框图、模块设计及源程序周末，自行安排周末，自行安排(4)系统仿真结果分析及结论(5)完整的设计报告6．成绩考核办法1、提

4、问答辩2、报告、程序及波形图教研室审查意见：教研室主任签字：年月日院（系、部、中心）意见：主管领导签字：年月日一、摘要《运动控制系统》是自动化专业专业的一门主要专业课。课程的主线是控制系统的原理和设计，应该通过理论和实际相结合，应用自动控制系统理论解决电力拖动控制系统的分析和设计问题，在运用中注重控制规律。本文通过利用Matlab仿真平台设计单闭环直流调速系统，，包括单闭环直流调速系统的基本构成和工作原理、对所设计系统的静态性能指标和动态性能指标进行分析、根据动态性能指标设计调节器、根据设计任务书的具体要求设计出系统的Simulin

5、k仿真模型，验证所设计系统的性能、根据设计任务书的具体要求给出所设计系统的性能指标：上升时间、超调量、调节时间、最大启动电流、稳态误差。从而使学生更系统地掌握所学知识并能够应用运动控制系统设计规范、计算手册和计算机辅助设计软件进行运动控制系统的结构设计和参数计算。二、总体方案设计1、控制原理根据设计要求，所设计的系统应为单闭环直流调速系统，选定转速为反馈量，采用变电压调节方式，实现对直流电机的无极平滑调速。所以，设计如下的原理图：图1、单闭环直流调速系统原理图转速用与电动机同轴相连的测速电机产生的正比于转速的电压信号反馈到输入端，再

6、与给定值比较，经放大环节产生控制电压，再通过电力电子变换器来调节电机回路电流，达到控制电机转速的目的。这里，电压放大环节采用集成电路运算放大器实现，主电路用晶闸管可控整流器调节对电机的电源供给。所以，更具体的原理图如下：图2、单闭环直流调速系统具体原理图2、控制结构图有了原理图之后，把各环节的静态参数用自控原理中的结构图表示，就得到了系统的稳态结构框图。图3、单闭环直流调速系统稳态结构框图同理，用各环节的输入输出特性，即各环节的传递函数，表示成结构图形式，就得到了系统的动态结构框图。由所学的相关课程知：放大环节可以看成纯比例环节，电

7、力电子变换环节是一个时间常数很小的滞后环节，这里把它看作一阶惯性环节，而额定励磁下的直流电动机是一个二阶线性环节。所以，可以得到如下的框图：图4、单闭环直流调速系统动态结构框图三、参数计算设计完系统框图，就可以用已知的传递函数结合设计要求中给定的参数进行对系统静态和动态两套参数的计算。以便于后续步骤利用经典控制论对系统的分析。为了方便以下的计算，每个参数都采用统一的符号，这里先列出设计要求中给出的参数及大小：电动机：PN=10kwUN=220vIdN=55AnN=1000rpmRa=0.5Ω晶闸管整流装置：二次线电压E2l=230v

8、Ks=44主回路总电阻：R=1Ω测速发电机：PNc=23.1kwUNc=110vIdN=0.21AnNc=1900rpm系统运动部分：飞轮矩GD2=10Nm2电枢回路总电感量：要求在主回路电流为额定值10﹪时，电流仍连续12、动态参