温控系统进行建模及matlab仿真

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1、淮海工学院课程设计报告书题目：综合课程设计系（院）：电子工程学院专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：2011年1月绪论课程设计是本课程教学中极为重要的实践性教学环节，它不但起着提高本课程教学质量、水平和检验学生对课程内容掌握程度的作用，而且还将起到从理论过渡到实践的桥梁作用。通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在直流调速及相关课程方面的基本知识、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。通过课程设计，让学生独立完成一项直流调速系统课题的基本设计工作，达到培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资

2、料能力的目的。通过课程设计，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，掌握设计内容，达到培养学生工程绘图和编写设计说明书能力的目的，为学生今后从事相关方面的实际工作打下良好基础。本次课程设计分为两大部分，分别是调速技术部分和计算机控制部分。调速部分的设计内容及要求是：适用于4KW以下直流电动机不可逆无级调速。要求调速范围D=10，静差率S≤10%。（参考电机参数，如直流电动机：额定功率PN＝1.1KW，额定电压UN＝110V，额定电流IN＝13A，转速nN＝1500r/min电枢电阻Ra＝1欧，极数2P=2，励磁电压Uf＝110V，电流If＝

3、0.8A）计算机控制部分的设计内容要求是：电阻加热炉温，电加热炉用电炉丝提供功率，使其在预定的时间内将炉内温度稳定到给定的温度值。在本控制对象电阻加热炉功率为8KW，有220V交流电源供电，采用双向可控硅进行控制。主要包括：计算机炉温系统整体设计和组成、最佳控制PID系统参数测定、温控系统控制算法设计和比较、绘图：绘出设计调试的结果、数据处理和分析。调速技术部分1.1设计要求(1)电枢回路总电阻取R=2Ra;总分轮力矩GD2=2.5GD2=2.5*31.36N•M2，极对数P=1。（2）其它未尽参数可参阅教材中“双闭环调速系统调节器的

4、工程设计举例”的有关数据。（3）要求：调速范围D=10,静差率S<=5%,稳态无静差，电流超调量δI%<=5%,电流脉动系数SI<=10%;启动到额定转速时的转速退饱和超调量δN<=10%.(4)要求系统具有过流，过压，过载和缺相保护。（5）要求触发脉冲有故障封锁能力。(6)要求对拖动系统设置给定积分器。1.2调速的方案选择1.2.1直流电动机的选择根据设计要求，本次课程设计采用Z2-91型直流电动机。1.2.2电动机供电方案的选择三相全控桥式整流器电路采用共阴极接法的三相半波和共阳极接法的三相半波的串联组合，由于共阴极组在正半周导电

5、，流经变压器的是正向电流；共阳极组在负半周导电，流经变压器的是反向电流，因此变压器绕组中没有直流磁通，且每相绕组正负半周都有电流流过，提高了变压器的利用率，且直流侧脉动较小，元件利用率较好，无直流磁化同时波形畸变较小，故选择三相全控桥式整流电路可用来给直流电机供电。1.2.3系统的结构选择工业上，为了提高生产效率和加工质量，充分利用晶闸管元件及电动机的过载能力，要求实现理想启动，即要求在启动过程中，是启动电流一直保持最大允许值，此时电动机以最大转矩启动，转速迅速以直线规律上升，以缩短启动时间；启动结束后，电流从最大值迅速下降为负载电流

6、值且保持不变，转速维持给定转速不变。又因调速精度要求较高，故采用转速电流双闭环负反馈调速系统。启动时，让转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节启动电流一直保持最大允许值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定器的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电动机的电枢电流以平衡负载电流。1.2.4直流调速系统的总体结构框图图1.1直流调速系统的总体结构框图采用双闭环调速系统，可以近似在电机最大电流（转矩）受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到

7、达稳态转速后，又可以让电流迅速降低下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行，此时起动电流近似呈方形波，而转速近似是线性增长的，这是在最大电流（转矩）受到限制的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。采用转速电流双闭环调速系统，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，这样就可以实现在起动过程中只有电流负反馈，而它和转速负反馈不同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，只靠转速负反馈，不靠电流负反馈发挥主要的作用，这样就能够获得良好的静、动态性能。双闭环调速系统的静特性在负载电流小于时表现为转速无静差，

8、这时，转速负反馈起主调作用，系统表现为电流无静差。得到过电流的自动保护。显然静特性优于单闭环系统。在动态性能方面，双闭环系统在起动和升速过程中表现出很快的动态跟随性，在动态抗扰性能上，表现在具有较强的抗负载扰动，抗电网电