运动控制系统是自动化专业的主干专业课.doc

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1、运动控制系统是自动化专业的主干专业课，具有很强的系统性、实践性和工程背景，运动控制系统课程设计的H的在于培养学生综合运用运动控制系统的知识和理论分析和解决运动控制系统设计问题，使学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，提高学生调查研究，查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力，设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力。1-2设计内容（1）根据工艺要求，论证、分析、设计主电路和控制电路方案，绘岀该系统的原理图。（2）设计组成该系统的各单元，分析

2、说明。（3）选择主电路的主要设备，计算其参数（含整流变压器的容量S,电抗器的电感量L,晶闸管的电流、电压定额，快熔的容量等），并说明保护元件的作用（必须有电流和电压保护）o（4）设计电流环和转速环（或张力环），确定ASR和ACR（或张力调节器ZL）的结构，并计算其参数。（5）结合实验，论述该系统设计的正确性。1.3课题设计要求（一）生产工艺和机械性能四辗冷轧机是供冷轧紫铜及其合金成卷带材之用。为提高生产效率，要求往返均要轧制，其轧机工艺参数如下：带卷内径（卷筒直径）：500mm带卷外径：680~1100mm带卷最大重量：200

3、0Kg带卷最大张力：2000Kg卷取机传动比：i=1.87轧机原理简图:带材VJEV负作开卷机用作卷取机用车昆机原理简图（二）设计要求：两台卷取机控制原理完全一样，仅设计其中一台；稳态无静差，电流超调量空载启动至额定转速吋转速超调量6%<10%,能实现快速制动。（三）直流电动机参数Pn=150Kw,Un=230V,In=765A,Nn=1400r/min,Ra=0.08Q电枢回程总电阻R二0.18Q,电流过载位数X=2.5,1.4背景知识介绍冷轧机，是在“再结晶临I度（包括常温）下将-淀厚度的板材轧成H标厚度的设备。传统的冷轧

4、机都是用力矩电机和直流电机来控制的。冷轧机的设备一•般由3部分组成，即开卷机、主机、卷取机（可逆轧机不分开卷和卷取）冷轧机主要用途：冷轧机用于轧制普碳、优特中炭钢、铝、铜、锌等金属带材。应用领域:冷轧机主要应用在钢铁行业、冶金行业等。随着电力电子技术、控制技术的发展,高性能矢量变频器的出现，变频器在冷轧机上的应用H益广泛。四银压延机是轮胎生产的大型关键设备之一。主要用于对帘布的连续贴胶或用于对帝帆布的不连续擦胶。由于作为轮胎胎体骨架材料的帘布质量对轮胎的内在质量、安全性起着至关重要的作用，而且控制帘布质量也是降低牛产消耗的重要

5、手段，因此，生产过程屮四辘圧延机的稳定性和可靠性直接关系到整个轮胎生产企业的正常生产和经济效益，历来备受轮胎生产厂家、橡胶机械制造企业的关注。我国自行研制生产的第一台S型四辐压延机是大连橡胶塑料机械厂在1971年末研制出的XY-4S1800型四辘压延机组。它分为主机和辅机两部分。其屮辅机由导开装置，接头硫化机，小牵引机，前、后储布装置，前四辘和后四辘牵引机，十二辘干燥机，冷却机，自动切割机，卷取装置和相应的定屮心装置，张力传送架，同位素穿透式测厚装置组成。第二章调速方案选择在进行调速方案选择之前，先来简要介绍一下直流调速的一般

6、原理。2.1直流调速的一般原理理想化直流电动机，直流电动机转速方程可表示为：U-IRn=式屮n——转速（r/min）；U电枢电压（V）；I——电枢电流（A）；R电枢回路总电阻（Q）；0励磁磁通（Wb）；Ke——由电机结构决定的电动势常数；在上式屮，位是常数，电流I是由负载决定的，因此调节电动机的转速可以有三种方法：1）调节电枢供屯电ffiu；2）减弱励磁磁通加3）改变电枢回路电阻R。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能实现有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但是调速范围不大，

7、往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以丄小范围的弱磁升速。因此，IH动控制的直流调速系统往往以变床调速为主。以下介绍在直流调速系统屮比较常用的开环控制、转速负反馈控制、转速、屯流双闭环控制等控制方法。2.2开环直流调速系统开环直流调速系统原理图如下图2-2-1:图2-2-1晶闸管——电动机调速系统（V—M系统）原理图图2-2-1屮VT是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud,从而实现平滑调速。这里对晶闸管可控整流器的移相控制是关键。锯齿波同步移相触发电路将在第三章介绍

8、。其整流原理为三相桥式全控整流，基本原理见下图2-2-2o通过改变触发角从而改变Ud以进行调速。VTjVT^VT,叫vt4vt6vt2d2图2-2-2三相桥式全控整流电路开环直流调速系统控制电路简单，有利于在实验室实现，并且能实现一•定范围内的无级调速。如果负载的生产工艺对运