《双闭环调速系统》doc版

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1、辽宁工业大学《电机控制技术》课程设计（论文）题目：5kw电机双闭环控制系统设计院（系）：汽车与交通工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：起止时间：2014.12.1-2014.12.1918课程设计（论文）任务及评语院（系）：　　　　　　　　　　　　教研室：学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目《电机控制技术》课程设计课程设计（论文）任务1、设计转速环、电流环调节器的结构及计算参数。2、使用Matlab/Simulink软件完成直流电机及控制系统的计算机建模，并进行仿真，调整调节器的参数。3、设计使用微处理器对系统进行数字化控制的软

2、件流程及调节器的数字化实现。指导教师评语及成绩成绩：指导教师签字：年月日18目录一、摘要………………………………………………1二、设计思想………………………………………………21.双闭环调速系统的动态结构框图………………………22.电流调节器的设计思想…………………………………23.转速调节器的设计思想…………………………………5三、设计步骤…………………………………………………91.电流调节器设计……………………………………………92.转速调节器设计…………………………………………123.转速调节器退饱和转速超调量计算……………………13四、总结心

3、得…………………………………………………14五、参考文献……………………………………………………15六、附件………………………………………………………161．系统仿真模型2．仿真输出波形曲线图3．Protel电路原理图18摘要转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好，应用最广泛的直流调速系统。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，其分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套联接。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，

4、称作内环；转速环在外面，称作外环。这就形成了转速电流双闭环调速系统。为了获得良好的静动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。电流环以跟随性能为主，即应选用典型Ⅰ型系统。转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应设计成典型Ⅱ系统，这样的系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。随后根据给定的要求，对电流调节器和转速调节器的参数进行确定。然后使用Matlab/Simulink软件完成直流电机及控制系统的计算机建模，并进行仿真，调整调节器的参数。18二、设计思想本文是根据工程设计方法来对ASR和ACR的结构及参数进行设计的。按照设计多环控制系统先

5、内环后外环的一般原则，先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速系统中的一个环节，再设计转速调节器。根据工程设计方法的基本思路我们知道首先应该选择电流调节器的结构。因为电流环作为内环，从稳态要求上看，要求电流无静差，以得到理想的堵转特性，从动态上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用下时有太大的超调，以保证电流在动态过程不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素。因而电流环应以跟随性能为主。所以本文采用典型Ⅰ型系统。对于转速环，由于转速环作为外环，主要要求系统抗干扰性能好和转速无静差，所以将转速环设计成典型Ⅱ系统。1.双闭环直流调

6、速系统的动态结构框图图1-1双闭环调速系统的动态结构框图上图1-1是双闭环调速系统的实际动态结构框图。由于电流检测信号中常含有交流分量，为了不使它影响到调节器的输入，需要加低通滤波。这样的滤波环节传递函数可用一阶惯性环节来表示，其滤波时间常数按需要选定，以滤平电流检测信号为准。然而，在抑制交流分量的同时，滤波环节也延迟了反馈信号的作用，为了平衡这个延迟作用，在给定信号通道上加入一个同等时间常数的惯性环节，称作给定滤波环节。其意义是让给定信号和反馈信号经过相同的延时，使得二者在时间上恰好的配合。由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波

7、，滤波时间常数用18表示。根据和电流环一样的道理，在转速给定通道上也加入时间常数的给定滤波环节。2.电流调节器设计思想⑴电流环结构框图的化简在图1-1点划线框的电流环中，反电动势与电流反馈的作用相互交叉，这将给设计工作带来麻烦。实际上，反电动势与转速成正比，它代表转速对电流环的影响。在一般情况下，系统的电磁时间常数远小于机电时间常数，因此，转速的变化往往比电流变化慢得多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的扰动，在电流的瞬变过程中，可以认为反电动势基本不变，即，这样，在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，得到的电流环的近似结

8、构框图如图1-2。图1-2忽略反电动势的动态影响如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内，同时把给定