直流双环系统(三)的设计及仿真分析(三)

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1、题目学院专业班级姓名指导教师直流双环系统（三）的设计及仿真分析（三）自动化学院自动化专业1005班刘芙弩2014年01月10日课程设计任务书学生姓名：专业班级：自动化1005班指导教师：刘芙蓉工作单位：自动化学院题目：直流双环系统（三）的设计及仿真分析（三）初始条件：双闭环调速系统，其整流装置采用三相桥式全控整流电路。系统菡木数椐如下：直流电动机：Unom=220V,Inoin=136A,nnom=1460r/min,C,=0.132Vmin/r，允许过载倍数义=1.5,额定转速时的给定电压调节器ASR,AC

2、R饱和输出电压时间常数:Tl=0.03s,Tm=0.18s,晶闸管装置放大倍数：Ks=40,电枢回路总电阻:R=0.5Qo要求完成的主要任务：（包括课程设•工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）试对该系统进行动态参数设计。设计指标：稳态无静差，电流超调量67,^5%;空载起动到额定转速时的转速超调量％S20%，过渡过程时间ZvSO.Ly。画出系统结构框图并计算：（1）电流反馈系数P和转速反馈系数a;（2）没计电流调节器，计算电阻和电容的数值（取（3）设计转速调节器，计算电阻和电容的数值（取/?n=40

3、Z:Q）;（4）让电机带载（带一半额定负载）启动到额定转速，观察并录下电机的转速、电流等的波形，并进行分析。时间安排：2013.12.25布置课程设计题目2013.12.26-2013.12.29完成课程设计2013.12.30-2014.1.3撰写课程设计报告2014.1.6答辩并上交报告指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月目录直流双闭环控制系统的设计21直流双环系统工作原理21.1直流双环系统的组成框图21.2直流双环系统的数学模型31.2.1直流双环系统的稳态（静态）数学模型31.2.2直

4、流双环系统的动态数学模型31.3直流双环系统的动态过程描述42调节器的工程设计方法概述63直流双环系统的动态设计与校验63.1直流双环系统电流环设计63.1.1电流环调节器结构选择63.1.2电流环调节器参数计算73.1.3电流环设计校验近似条件73.1.4计算电流调节器电阻和电容83.2直流双环系统转速环设计93.2.1转速环调节器结构选择93.2.2转速环调节器参数计算93.2.3转速环设计校验近似条件103.2.4计算转速调节器电阻和电容104直流双环系统MATLAB/SIMULINK仿真124.1直流

5、双环系统电流环仿真124.2直流双环系统总体仿真135心得体会16爹考t献17摘要运动控制系统是以机械运动的驱动设备一一电动机为控制对象、以控制器为核心、以电力电子功率变换装置为执行机构、在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。按照控制对象的不同可分为直流调速系统和交流调速系统，直流调速系统以直流电动机为控制对象；交流调速系统以交流异步电动机和交流同步电机为控制对象。在实际的应用过程屮按照不同的需求选用不同类型的电动机和不同的控制方法构成各种不同的运动控制系统。直流电动机的数学模型简单，转矩易于控制

6、。换向器与电刷的位置保证Y电枢电流与励磁电流的解耦，使转矩与电枢电流成正比。这些特点使得直流电动机的控制相对容易，经过长时间的发展己经形成了各种成熟的控制方法。本文讨论了直流电动机的双闭环控制系统的设计与分析，主要介绍丫双环系统的组成，然后按照题目要求运用工程设计方法对双环系统的各个参数进行整定，并运用MATLAB/Simulink对控制系统进行建模仿真，验证控制系统的工作性能是否满足设计要求。关键词：直流电动机；双环系统；MATLAB/Simulink直流双闭环控制系统的设计1直流双环系统工作原理直流双闭环

7、系统是从转速单闭环系统发展而来，由于双环系统奋电流、转速两个反馈，构成两个闭合回路，“双闭环”由此而得名，工程上“双闭环控制系统”又称为“串级控制系统”。传统的采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如：要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足需要。人们通过分析发现通过控制电枢电流进而控制电磁转矩是获得高调速性能的根本，通过增加对电枢电流的控制不仅可以获得良好的起制动性能，而且可以有效的防止电机在过载和堵

8、转时的过电流从而保护电机。基于上述的思路人们在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，实现了转速和电流两种负反馈分别起作用，起动过程主要控制电流，系统中只有电流负反馈，没有转速负反馈；稳态吋，主要控制转速，只有转速负反馈，没有电流负反馈。这样电流环、转速协调控制很好的满足了实际的控制需求。1.1直流双环系统的组成框如前所述双环系统有两个环从而需要两个调节器，分别