1、電力拖動與運動控制系統課程設計雙閉環直流電動機調速系統設計系 別*班 級 * 學 號 * 學生姓名*指導老師*摘要轉速、電流雙閉環控制直流調速系統是性能很好、應用最廣的直流調速系統。轉速、電流雙閉環控制直流調速系統是性能很好、應用最廣的直流調速系統。根據晶閘管的特性，通過調節控制角大小來調節電壓。基于設計題目，直流電動機調速控制器選用了轉速、電流雙閉環調速控制電路。在實際的工業現場中，單閉環直流調速系統已經被最為廣泛、技術較為成熟的是雙閉環的直流調速系統逐步取代。傳統的直流電動機雙閉環調速系統多采用結構簡單、性能穩定的帶限幅的調節控制器。它的內環是電流環，在啟動過程中，只有電流反饋起作用，能在

2、保證最大允許恒定電流的同時又能加快系統的啟動，達到“時間最優控制”的效果，最后通過轉速外環控制使得轉速穩恒定。本文主要采用工程設計方法對直流調速系統進行設計，通過選擇不同的調節器、進行參數計算和近似的校驗，在SIMULINK中建立仿真模型，設置各個模塊的參數和仿真時間，運行得出仿真模型的波形圖。通過對波形圖的分析，說明模糊雙閉環直流電動機控制系統具有更好的靜態和動態性能。關鍵詞：直流電動機；雙閉環；仿真； 轉速調節器；電流調節器；目錄摘要2一. 系統仿真模型.4二. 調速系統原理52.1雙閉環調速系統原理圖.52.2雙閉環直流調速系統動態結構框圖.5三. 主要技術數據.5四.設計指標.7五.參

3、數設計.7六. 心得體會.9一. 系統仿真模型二調速系統原理2.1 雙閉環調速系統原理圖圖1 雙閉環調速系統原理圖2.2 雙閉環直流調速系統動態結構框圖圖2 雙閉環直流調速系統動態結構框圖三、主要技術數據電動機額定數據：功率，電壓，電流，轉速，電樞繞組電阻，飛輪慣量；晶閘管整流裝置：，平波電抗器電阻，整流回路總電感，最大給定電壓，調節器輸出限幅值。注：其他相關的未給出的一些數據，例如，最大啟動電流數值、電流及轉速濾波時間常數（一般取0.0020.004s左右）等可自己設定。四、設計指標4.1、該調速系統能進行平滑的速度調節，具有較寬的調速范圍，系統在工作范圍內能穩定工作；4.2、系統靜特性良好

4、，無靜差；4.3、動態性能指標：空載起動到額定轉速超調量，電流超調量，調速系統的過渡過程時間（調節時間）。五、參數設計電勢常數=（220-17.5×1.25）/1500=0.132*整流裝置滯后時間=1/（2×6×50）=0.0017*電流反饋系數取最大允許電流,則=8/（1.25×17.5）=0.3657*轉速反饋系數=10/1500=0.00667*時間常數=（3.53×2.85）/（375×9.55×）=0.161s，=（200+16）×）/2.85=0.076電流環設計*電流環小時間常數=0.002+0.0

5、017=0.0037*電流調節器結構選擇由5%，且=0.076/0.0037=18.97<20，得按I系統設*計，且選用PI調節器，其傳遞函數為*確定調節器參數超前時間常數=0.076*電流環開環放大系數：要求5%時，應按二階“最佳”系統設計,取=1/(2×0.0037)=135.1得=135.1×(0.076×2.85)/(0.37×50)=2.84*校驗近似條件電流環截止頻率：=135.1()晶閘管裝置傳遞函數近似條件=1/(3×0.0017)=196.1>滿足近似條件小時間常數近似條件=180.8>滿足近似條件忽略反電動

6、勢對電流環影響的條件=67.1<滿足近似條件轉速環設計*轉速環小時間常數=2×0.0037+0.01=0.0174*選擇轉速調節器結構根據穩態動態性能指標的要求，應按典II系統設計轉速環，為此應選用PI調節器，其傳遞函數為*選擇參數為了使轉速環的跟隨性能和抗擾性能都較好，應采用準則選擇參數，且取h=5，因此ASR的超前時間常數為=h×=5×0.0174=0.087*轉速開環放大系數為=(5+1)/( )=396，則=(6×0.37×0.13×0.161) /(2×5×0.0174×2.85×

7、;0.008)=10.49*校驗近似條件轉速環截止頻率=396×0.087=34.5電流環傳遞函數簡化條件=1/(5×0.0037)=54.1>滿足近似條件*校核轉速超調量因為當h=5時，=81.2%而=2.85/0.13×17.5=383.65所以=81.2%×2×××=5%<10%可見，所設計的系統能滿足設計要求必須注意：因為=67.1<，對轉速環來說，忽略反電動勢的條件并不成立，所以轉速超調量將比上面的計算值更小，更能滿足設計的要求六. 心得體會雖然這次課程設計只是短短的一周，但卻受益匪淺。在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。課程設計誠然是一門專業課，給我很多專業知識以及專業技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。回顧起此課程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得