单闭环可逆直流调速系统

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1、运动控制系统课程设计课题：单闭环可逆直流调速系统系别：电气与信息工程学院专业：自动化姓名：学号：成绩：河南城建学院2015年12月31日目录一、设计目的1二、设计任务及要求2三、总体方案设计2四、硬件电路设计34.1.1直流调速系统稳态性能分析34.1.2静态性能指标34.1.3基于稳态性能指标闭环直流调速系统设计44.1.4直流调速系统动态性能分析64.1.5基于动态性能指标及系统动态稳定性反馈控制闭环直流调速系统设计94.2、控制系统动、静态数学模型的建立104.2.1双极性控制的桥式可逆PWM变换器的工作原理104.2.2

2、桥式可逆PWM变换器10五、　计算机仿真13六、设计总结14参考文献1616一、设计目的在电力拖动系统中，调节电压的直流调速系统是应用最为广泛的一种调速方法，除了利用晶闸管获得可控的直流电源外，还可以利用其他可控的电力电子器件，采用脉冲调制的方法，直接将恒定的直流电压调制为极性可变、大小可调的直流电压，用以实现直流电机电枢电压的平滑调节，构成脉宽直流调速系统。本设计采用了PWM脉宽调制的方法，完成了带转速负反馈的单闭环直流调速系统的设计及实验。本设计重点介绍了单闭环可逆直流调速系统的总体结构、设计原理及参数优化设计方法，提供了通

3、过matlab仿真进行实验效果预分析和校正处理，得到较为理想结果后进行实际操作和调试的实验思路。二、设计任务及要求本次运动控制课程设计要求自拟控制系统性能指标的要求（调速范围、静差率、超调量、动态速降、调节时间等）设计系统原理图，完成元器件的选择，选择调节器并计算调节器参数，并进行仿真或实验验证系统合理性。为了进行定量的计算，选一组电机参数：功率，额度电压，额定电流,额定转速，电枢电阻，主电路总电阻，。最大给定电压，整定电流反馈电压.要求系统调速范围,静差率,,。三、总体方案设计为了提高直流系统的动静态性能指标，通常采用单16闭

4、环控制系统。对调速系统的要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速系统指标要求高的采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈、电流反馈、电压反馈等。在单闭环系统中，转速单闭环运用较多。在本设计中，转速单闭环实验是将反应转速变化的电压信号作为反馈信号，经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移向控制电压，用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈的闭环系统。电机的转速随给定的电压变化，电机最高转速由速度调

5、节器输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例）调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成PI（比例积分）调节。这时当“给定”恒定时，闭环系统对速度变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围变化。　　　　　　　　　　　四、硬件电路设计4.1.1直流调速系统稳态性能分析直流电动机具有良好的起、制动性能，可在大范围内平滑调速。广泛应用于需要调速和快速正反向变化的电力拖动领域中。直流电动机的转速和其它参量之间的稳态关系可用（1—1）式表示（1—1）式中：U——电枢供电电压；——由电机结构

6、决定的电动势常数；R——电枢回路总电阻；n——电动机转速；I——电枢电流；调节电动机的转速可以有三种方法：（1）调节电枢的供电电压U来调节转速；改变电枢回路电阻R或减弱电机励磁磁通调节。在自动控制的直流调速系统往往以改变电压调速为主。16静态调速指标要求电力传动自动控制系统能在最高转速和最低转速范围内调节转速，并且要求在不同转速下工作时，速度稳定；动态调速指标要求系统启动、制动快而平稳，并且具有良好的抗扰动能力。抗扰动性是指系统稳定在某转速上运行时，应尽量不受负载变化以及电源电压波动等因素的影响。4.1.2静态性能指标1.调速范

7、围电动机在额定负载运行时，系统限定的最高转速与最低转速之比叫做调速范围，用D来表示（1—2）2.静差率系统在一转速下运转的时候，当负载由空载增加到额定值的时候对应的转速降落和理想空载转速的比值，称作为静差率s，表示为（1—3）显而易见，静差率它是用来衡量调速系统在负载发生变化的时候其转速的稳定度。同样情况下当机械特性硬度变大，就会变小，从而静差率也就变小，最终转速的稳定度就提高了。事实上，调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义。一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所提静差率要求的转速可调范围。脱

8、离了对静差率的要求。任何调速系统都可以得到极高的调速范围，反过来，脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了。164.1.3基于稳态性能指标闭环直流调速系统设计调速原理根据自动控制原理，反馈控制闭环系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，它