采用v—m反馈的pwm直流调速系统仿真设计

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1、成绩南京工程学院课程设计说明书题目:采用V---M反馈的PWM直流调速系统仿真设计课程名称:Matlab与控制系统仿真设计院系:专业:班级:学生姓名:学号:设计时间:设计地点:指导教师:采用V-M反馈的PWM直流调速系统仿真设计目录一、课程设计目的2二．课程设计对象参数及要求22.1控制对象2三、控制器设计过程和控制方案33.1根据直流电机的工作原理，电动机数学模型为33.2系统指标4四、课设设计要求4五、控制器设计过程和控制方案55.1系统设计55.1.1PI调节器设计65.1.2PWM脉宽调节装置65.1.3电流环的设计75.1.4转速环的设计85.1.5滤波环节设

2、计9六、控制系统仿真结构图9七、仿真结果及指标10八、收获和体会1313采用V-M反馈的PWM直流调速系统仿真设计一、课程设计目的针对具体的设计对象进行数学建模，然后运用经典控制理论知识设计控制器，并应用Matlab进行仿真分析。通过本次课程设计，建立理论知识与实体对象之间的联系，加深和巩固所学的控制理论知识，增加工程实践能力。二．课程设计对象参数及要求2.1控制对象电动机原理图如下图，图中，R和L分别为电枢回路电阻和电感，ua(t)为电枢电压，n(t)为电动机转动速度，ia(t)为电枢回路电流。通过调解电枢电压ua(t)，控制电动机的转动速度n(t)。电动机负载变化为

3、电动机转动速度的扰动因素，用负载力矩TL(t)表示。图2.1直流电动机原理图直流电动机铭牌参数为：Id=13.6AUd=220V电枢回路总电阻：Rd=6.58欧额定转速n=1480r/min电动势常数0.131V/（r/min）转速反馈系数0.00337V/（r/min）电流反馈系数0.4V/A电枢电路电磁时间常数T1=0.018s电力拖动系统时间常数Tm=0.25s采用单相220V供电，设计采用V—M反馈的PWM直流调速系统。13采用V-M反馈的PWM直流调速系统仿真设计三、控制器设计过程和控制方案3.1根据直流电机的工作原理，电动机数学模型为(1)电枢回路电压平衡方

4、程：(3-1)式中，Ea为电动机的反电势，单位为；(2)转矩平衡方程：(3-2)式中，为电力拖动系统运行部分折算到电动机轴上的飞轮力矩，单位为；(3)电磁转矩方程：(3-3)式中，为电动机额定励磁下的转矩电流比，单位为；(4)由电磁感应关系，得：(3-4)式中，为电动势常数，单位为。对公式（3-1）、（3-2）、（3-3）和（3-4）进行拉式变换。当时，可得到传递函数如下：(3-5)当时，可得到传递函数如下：(3-6)式中，——电动势常数；——电动机额定励磁下的转矩电流比；——电枢回路电磁时间常数；13采用V-M反馈的PWM直流调速系统仿真设计——电力拖动系统的机电时间

5、常数。对公式（3-1）、（3-2）、（3-3）和（3-4）进行整理和拉式变换，可得电压与电流的传递函数为：(3-7)转速与转矩间的传递函数为：(3-8)根据(3-7)和(3-8)，即可得到直流电动机的动态结构图，如下图3.1所示。图3.1直流电动机动态结构图3.2系统指标1、系统静特性良好，无静差（静差率s≤2）。2、动态性能指标：转速超调量δn＜5%，电流超调量δi＜3%，动态速降δn≤8-10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤0.1s四、课设设计要求1．双闭环直流电机速度控制系统框图设计2．双闭环直流电机速度控制系统的动态数学模型3．PWM脉宽调节装置动态

6、数学模型分析4．比例放大器和测速发电机模型分析5．V—M反馈的闭环调速系统的数学模型分析6．采用PI调节的V—M闭环调速系统的模型仿真13采用V-M反馈的PWM直流调速系统仿真设计五、控制器设计过程和控制方案调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一种系统。目前对调速性能要求较高的各类生产机械大多采用直流传动，简称为直流调速。从上世纪50年代末开始，晶闸管出现，且紧张感变流技术日益成熟，使直流调速系统更加完善，晶闸管-电动机调速系统已经成为当今主要的直流调速系统。特别是大型电机项目，广泛的应用于世界各国。常用的直流调速系统包括单闭环直流调速系统和转速、电流双闭和

7、调速系统，以及融合了各种现代、智能控制方法的新型调速系统，在单闭环调速系统中，用一个调节器综合各种信号，各参数间相互影响，难于进行调节器的产数调速，单闭环调速系统，相对于运行下能要求很高的机床还存在着很多不足，快速性还不够好。为了避免点闭合调速系统的种种缺点，我们可以采用转速、电流串级调速系统，即转速电流双闭环调速系统，采用两个调节器分别对转速和电流进行调节，基于电流和转速的双闭环调速系统在静态特性和动态特性上都能很理想，能很好的满足各种应用场所，是经典的控制系统。5.1系统设计双闭环V-M调速系统包括了以下几个部分：ACR调节器，ASR