运控4 电动机调速系统

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1、目录一、摘要·······················································5二、总体方案设计··············································61、控制原理·············································62、控制结构图···········································7三、系统的参数计算············································81、静态参数设计计算·····

2、································82、动态参数设计计算····································10四、系统仿真················································111、基于经典自控理论分析·································112、使用simulink仿真分析·······························12五、系统校正·················································1

3、31、系统校正的工具······································132、调节器的选择········································143、校正环节的设计······································144、限流装置的选择······································17六、系统验证·················································171、分析系统的各项指标·······················

4、··········172、单位阶跃响应········································173、Simulink仿真系统验证系统运行情况···················19七、心得体会·················································20八、参考文献·················································20一、摘要《运动控制系统》是自动化专业专业的一门主要专业课。课程的主线是控制系统的原理和设计，应该通过理论和实际相结合，应用自动控制系统理论解

5、决电力拖动控制系统的分析和设计问题，在运用中注重控制规律。本文通过利用Matlab仿真平台设计单闭环直流调速系统，，包括单闭环直流调速系统的基本构成和工作原理、对所设计系统的静态性能指标和动态性能指标进行分析、根据动态性能指标设计调节器、根据设计任务书的具体要求设计出系统的Simulink仿真模型，验证所设计系统的性能、根据设计任务书的具体要求给出所设计系统的性能指标：上升时间、超调量、调节时间、最大启动电流、稳态误差。从而使学生更系统地掌握所学知识并能够应用运动控制系统设计规范、计算手册和计算机辅助设计软件进行运动控制系统的结构设计和参数计算。二、总体方案设计1、控制原

6、理根据设计要求，所设计的系统应为单闭环直流调速系统，选定转速为反馈量，采用变电压调节方式，实现对直流电机的无极平滑调速。所以，设计如下的原理图：图1、单闭环直流调速系统原理图转速用与电动机同轴相连的测速电机产生的正比于转速的电压信号反馈到输入端，再与给定值比较，经放大环节产生控制电压，再通过电力电子变换器来调节电机回路电流，达到控制电机转速的目的。这里，电压放大环节采用集成电路运算放大器实现，主电路用晶闸管可控整流器调节对电机的电源供给。所以，更具体的原理图如下：图2、单闭环直流调速系统具体原理图2、控制结构图有了原理图之后，把各环节的静态参数用自控原理中的结构图表示，就

7、得到了系统的稳态结构框图。图3、单闭环直流调速系统稳态结构框图同理，用各环节的输入输出特性，即各环节的传递函数，表示成结构图形式，就得到了系统的动态结构框图。由所学的相关课程知：放大环节可以看成纯比例环节，电力电子变换环节是一个时间常数很小的滞后环节，这里把它看作一阶惯性环节，而额定励磁下的直流电动机是一个二阶线性环节。所以，可以得到如下的框图：图4、单闭环直流调速系统动态结构框图三、参数计算设计完系统框图，就可以用已知的传递函数结合设计要求中给定的参数进行对系统静态和动态两套参数的计算。以便于后续步骤利用经典控制论对系统的分