1、運動控制系統期中考試 電控學院 自動化0905 賀奎（0906050509） 解： 電流調節器的設計 （1） 確定時間常數1）整流裝置滯后時間常數Ts。三相橋式電路的平均失控時間Ts=0.0017s。2）流濾波時間常數Toi。據題意給定Toi=0.002s。3）電流環小時間常數之和Ti。按小時間常數近似處理Ti=+=0.0037s。4）電磁時間常數Tl。Tl=LR=15*10-30.5s-1=0.03s-1。5）電力拖動系統機電時間常數Tm。 Tm=GD2R375CeCm Cm=30Ce Ce=0.132V*min/r 所以Tm=0.18s（2）選擇調節器結構根據設計要求i5%,并保證穩態電流

2、無差，可按典設計電流調節器。電流環控制對象是雙慣性型的，因此可用PI調節器。傳遞函數為WACR=Ki(iS+1)iS 。檢查對電源電壓的抗擾性能：TlTi=0.030.00378.11,其動態性能指標都可以接受。（3）計算電流調節器參數電流調節器超前時間常數：i=Tl=0.03s。電流環開環增益：要求i5%時，應取KlTi=0.5,因此Kl=0.5Ti=0.50.0037s135.1s-1于是，ACR的比例系數為 Ki=KliRKs=135*0.03*0.540*0.051.013（4）校驗近似條件電流環戒指頻率： ci=Kl=135.1s-11）校驗晶閘管整流裝置傳遞函數近似條件 13Ts=

3、13*0.0017s-1196.1>ci 滿足近似條件2）校驗忽略反電動勢變化對電流環動態影響條件 31TmTl=3*10.18*0.03s-140.82s-1<ci 滿足近似條件3）校驗電流環小時間常數近似處理條件 1 31TsTOi=13*10.0017*0.002s-1180.8s-1>ci 滿足近似條件（5）計算調節器電阻和電容 取R0=40k Ri=KiR0=1.013*40k=40.52k 取40 k Ci=iRi=0.0340*103F=0.75*10-6F=0.75uF 取0.75 uF Coi=4ToiR0=4*0.00240*103F=0.2*10-6F=

4、0.2uF 取0.2 uF轉速調節器的設計（1） 確定時間常數1） 電流環等效時間常數1Kl。 KlTi=0.5,則 1Kl=2*Ti=2*0.0037s=0.0074s2） 轉速濾波時間常數Ton。根據題意Ton=0.01s。3） 轉速環小時間常數Tn。按小時間常數近似處理，取Tn=1Kl+Ton=0.0074s+0.01s=0.0174s（2）選擇轉速調節器結構按照設計要求，選用PI調節器，其傳遞函數為 WASR=Kn(nS+1)nS（3）計算轉速調節器參數按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5,則ASR的超前時間常數為n=hTn=5*0.0174s=0.087s轉速環開環增益 KN=h+

5、12h2Tn2=62*52*0.01742s-1396.4s-1ASR的比例系數為 Kn=(h+1)CeTm2hRTn=6*0.05*0.132*0.182*5*0.007*0.5*0.017411.7（4）檢驗近似條件轉速環截止頻率為 wcn=KNw1=KNn=396.4*0.087s-134.5s-11） 電流環傳遞函數簡化條件 13KlTi=13135.10.0037s-163.7s-1>wcn 滿足條件2）轉速環小時間常數近似處理條件 13KlTon=13135.10.01s-138.7s-1>wcn 滿足條件（5）計算調節器電阻電容 取R0=40k Rn=KnR0=11.

6、7*40k=468k 取470 k Cn=nRn=0.087470*103F=0.185*10-6F=0.185uF 取0.2 uF Con=4TonR0=4*0.0140*103F=1*10-6F=1uF 取1 uF（6）校驗轉速超調量 n=CmaxCb-znNn*TnTm nN=IdNRCe 聯立得 n=2*81.2%*1.5*136*0.50.1321460*0.01740.188.31%<10% 符合設計要求綜上所述 WACR=1.013(0.03S+1)0.03S WASR=11.7(0.087S+1)0.087S 觸發電路 控制電壓Uk輸出電路和反饋電路的部分電路 電源部分

7、整流部分和反饋電路的部分電路整流各元件同步電壓Port5所接晶閘管晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6Port4所接同步電源-uscUsb-usaUsc-usbusa系統結構框圖為WASRWACRKSTs+11R(Tls+1)RTms1CeUn*n一、 原理圖實現直流調速系統的原理：（1） 通過實驗調節RP3使得電流反饋系數即電流反饋電壓與電樞電流之比為0.05（2） 通過實驗調節RP2使得轉速反饋系數即轉速反饋電壓與轉速之比為0.007（3） 通過實驗調節R1和C1，使得觸發電路的R1和C1構成一個滯后/3的濾波電路，這樣由于余弦交點觸發電路的輸出相位與控制電壓成比例關系，從而控制整個

8、整流電路的觸發，從而控制電機的轉速（4） 接下來就是電機的控制運行當電機剛啟動時，由于電機轉速變化很慢，幾乎等于0，此時轉速環飽和，電流環起作用，且電流環的給定達到最大值，使得電樞電流達到最大值，此時得到最大轉速加速度，電機以定加速度上升直至轉速達到最大值，此時，電動機仍舊因為轉速環是積分環節使得電動機仍加速，當轉速超過給定值時，轉速環節輸入偏差為負，使它退出飽和，電樞電流很快下降，此時電流環節飽和，轉速環起作用。從而使電機平穩運行。當電機停止時與之相反。（5） 整個控制過程均是由電流環的輸出電壓線性改變控制角，從而改變整流裝置的晶閘管的觸發，進而改變輸出平均電壓Ud。二、每個元件選擇依據 1）晶閘管的選擇：耐壓（23）6U2=1200V，最大電流（11.5）IN*1.5=300A，開關頻率為200HZ 2）電源變壓器選擇：1:1變壓器，耐壓400V,耐流150A. 3）觸發的同步互感器用12:1的互感器