文档介绍：双闭环直流调速系统课程设计
课程设计(论文)任务及评语
院(系):电气工程学院教研室:
学号
学生姓名
专业班级
课程设计(论文)题目
双闭环直流调速系统设计
课程设计(论文)任务
课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数
实现功能
目前,直流电动机仍广泛应用于工业生产中,本设计要求采用单片机作为控制器,控制算法采用常规的PID控制,构成转速、电流双闭环控制系统,使电机转速稳定运行,并可显示转速值。
设计任务及要求
1、确定系统设计方案,包括单片机的选择,输入输出通道,键盘显示电路;
2、建立被控对象的数学模型;
3、设计PID算法的程序流程图,给出部分程序清单;
4、仿真研究,验证设计结果。
5、撰写、打印设计说明书一份;设计说明书应在4000字以上。
技术参数
电机参数:额定电压220V,额定功率10KW,额定转速1000r/min,。
设计指标:调速范围D=10,静差率s 5%。
进度计划
1、布置任务,查阅资料,确定系统方案(1天)
2、系统功能分析(1天)
3、系统建模(1天)
4、算法推导,程序设计(2天)
5、仿真分析与研究(2天)
6、撰写、打印设计说明书(2天)
7、答辩(1天)
指导教师评语及成绩
平时: 论文质量: 答辩:
总成绩: 指导教师签字:
年月日
注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要
本文叙述了直流电动机的基本原理和调速原理,介绍了直流电动机开环和双闭环调速系统的组成及静、动态特性,并且根据直流电动机的基本方程建立了调速系统的数学模型,给出了动态结构框图,用工程设计方法设计了直流电动机双闭环调速系统。最后用MATLAB软件搭建了仿真模型,对调速系统进行了仿真研究。
通过对直流电动机双闭环调速系统动态特性的研究与仿真,可以清楚地看到,直流电动机双闭环调速系统具有较好的动态特性,可以在给定调速范围内,实现无静差平滑调速,这为直流电动机调速系统的硬件实验提供了理论依据。
关键词:直流调速;双闭环调速;转速环;电流环;MATLAB仿真
目录
第1章绪论 1
第2章课程设计的方案 2
概述 2
方案选择 2
系统组成总体结构 4
第3章硬件设计 5
单片机控制器 5
接口电路 5
D/A转换电路 6
触发电路 6
三相整流电路 7
电流检测电路 7
A/D转换电路 8
转速检测电路 8
键盘显示电路 9
第4章软件设计 11
设计要求 11
电流环的设计 11
转速环的设计 12
闭环动态结构框图设计 12
程序设计 13
第5章系统测试与分析/实验数据及分析 15
第6章课程设计总结 17
参考文献 18
绪论
三十多年来,直流电机调速控制经历了重大的变革。传统的控制系统采用模拟元件,虽在一定程度上满足生产要求,但是因为元件容易老化,在使用中易受外界干扰影响,并且线路复杂、通用性差,控制效果受器件性能、温度等因素的影响,故系统的运行可靠性及标准性得不到保证,甚至出现事故。而如今首先实现了整流器的更新换代,以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。大功率直流调速系统通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电,从而控制电动机的转速。同时,控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用,使直流调速系统的性能指标大幅提高,应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展,走向成熟化、完善化、系列化、标准化,在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。
直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。直流电动机具有良好的起动、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动领域应用历史悠久。近年来,交流调速系统发展很快,然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟,并且从反馈闭环控制的角度来看,它又是交流拖动控制系统的基础,所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。
双闭环不可逆调速系统在上世纪七十年代在国外一些发达国家兴起,经过数十年的发展已经成熟,在二十一世纪已经实现了数字化与智能化。我国在直流调速产品的研发上取得了一定的成就,但和国外相比仍有很大差距。我国自主的全数字化直流调速装置还