自动化专业运动控制系统课程设计报告.doc.doc

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1、电气传动自动控制系统专业：自动化学生：指导老师：摘要：综述了一种在给定系统设备的情况下，设计并调试双闭环直流调速系统使其满足要求的性能指标的工程方法。主要包括原始设备参数的测量、系统模型的建立及简化处理、调节器的设计与仿真、系统的综合调试。关键词：双闭环直流调速系统、控制系统模型、调节器的设计与仿真Abstract:AnoverviewofaspecificengineeringmethodtodesignandsetdoubleclosedloopDCspeedregulatingsystemtomeetrequiredperformanceindexwithgivensysteme

2、quipment.Mainlyincludesmeasuregivenequipment,buildandsimplifymathematicmodels,designandsimulatecontrollers,systematicintegratedsetting.Keywords:doubleclosedloopDCspeedregulatingsystem,systemmodels,designandsimulatecontrollers目录电气传动自动控制系统2一、设计任务31.1、性能指标31.2、已知条件41.3、待测参数41.4、设备清单41.5、系统结构图5二、系统建

3、模52.1、电枢内阻与电感电阻的测量52.2、电势转速系数的测量62.3、电枢回路电磁时间常数的测量62.4、机电时间常数的测量62.5、电源的传递特性72.6、电机的建模9三、系统设计93.1、电流调节器的设计103.2、转速调节器的设计113.3、Matlab仿真11四、系统调试114.1、单元调试114.2、系统调试124.2.1、电流环整定：124.2.2、转速环整定：124.3、系统性能测定：134.3.1、动态性能134.3.2、静态性能13五、系统评估145.1、系统实际性能评价145.3、实验中出现的一些问题15六、结束语15一、设计任务1.1、性能指标在给定的实验装置

4、上，设计并调试一个双闭环直流调速系统使被控电机的转速能迅速跟随设定值，要求其满足下列性能指标：静差率：s%≤5%调速范围：D=3 电流超调量：%≤5%转速超调量：%≤10%1.2、已知条件最大速度给定=5V 最大电流给定=5V 最大电枢电流=1.4A 电流反馈强度β=5V/1.4A 速度反馈强度α=5V/1450rpm 调节器输入电阻=20KΩW 调节器输入滤波电容=0.224μF1.3、待测参数电动机电枢内阻Ra电势转速系数Ce整流电源等效内阻Rn放大系数Ks平波电感直流内阻Rd电枢回路总电阻R∑=Ra+Rn+Rd电磁时间常数TL机电时间常数Tm1.4、设备清单实验仪器名称型号主要参

5、数主要功能电力电子电气传动教学实验台MCL—Ⅲ容量1.5KVA体积1.6*0.75*1.6m³质量150kg提供各类实验挂箱GWInstek数字万用表GDM-8145最高可精确到0.01监测晶闸管的极性，测量给定电压的大小Tektronix双通道示波器TDS1012带宽100MHz最高采样速率：1GS/s显示电流Id和转速n的波形双通道示波器DS1102E带宽100MHz最高采样速率：1GS/s显示电流Id和转速n的波形电感、电容表DM6243LCMETER直接测量电感、电容值1.5、系统结构图系统主要由转速给定电位器RP1、转速调节器ASR、电流调节器ACR、电力电子变换器UPE、电

6、流互感器、被控直流电机以及转速计组成。其中电位器RP1用于给定期望的电机转速；转速计为转速调节器提供转速负反馈；电流互感器为电流调节器提供电流负反馈。电位器RP1与转速计的输出作为转速调节器的输入，实现转速控制，构成串级系统的外环，保证电机转速在稳态时能达到或接近设定值。转速调节器的输出与电流互感器作为电流调节器的输入构成系统内环，在电机启动或者加速的过程中控制电机电枢电流，使其在动态过程中尽量维持在最大值，以使转速尽快达到或者接近设定值。ASR的输出限幅电压决定ACR的最大给定电压,ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压防止电枢电流过大烧坏电机绕组。一、系统建模在计算

7、控制器的具体参数之前需要测量系统各个组成环节的参数，并以参数建立对应模型。2.1、电枢内阻与电感电阻的测量在测量电枢内阻时，由于电枢内阻包含了电刷与接触片的接触电阻，而接触电阻与电机转子的转动角度有关，不能简单的测量电枢内阻。测量电枢内阻时就进行n次测量取平均值，且每次测量时电机的转子应沿同一方向转动360/n度，理论上n越大越好，但是n越大所增加的精确度便越小且付出的工作量也就更大，有得不偿失的感觉，本次试验取n=3即可。在测量平波电感电阻时