文档介绍:.
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控制系统综合设计
题 目 直流调速系统的设计
前言:
双闭环直流调速系统是运动控制系统的中心和重点容,是一切调速系统的基础,它的基本原理、控制规律、设计方法对其它调速系统具有普遍的指导作用。学好双闭环直流调速系统具有十分重要的意义。
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统设计的容包括电机主回路、整流器、转速和电流反馈回路参数的测定;动态数学模型的建立;电流调节器和转速调节器的设计;各控制单元设计与调试;电流和转速波形的观察记录,实验结果分析等。
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目录
前言:2
设计要求:4
一、直流电动机的调速系统方案选择4
二、调速系统分析与设计5
2-1 主电路设计5
2-1-1设计主电路5
2-1-2元器件选择6
2-2 控制电路设计10
2-2-1控制电路框图设计10
2-2-2控制电路框图中各控制单元的原理图设计10
1.给定器(G)、零速封锁器(DZS)11
2.速度变换器FBS、速度调节器ASR、电流调节器ACR12
4.触发装置GT和脉冲功放电路15
三、调速系统参数的测定、系统实现与调试16
3-1 系统参数的测定16
3-1-1测定晶闸管直流调速系统主电路电阻值R、电感值L16
3-1-2测定直流电动机-直流发电机-测速发电机组的飞轮惯量GD217
3-1-3测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数Td17
3-1-4测定直流电动机电势常数Ce和转矩常数Cm18
3-1-5测定晶闸管直流调速系统机电时间常数Tm18
3-1-6测定晶闸管触发与整流装置特性Ud=f(Uct)、测速发电机特性UTG=f(n)18
3-2 调节器参数确定19
3-2-1计算电流反馈系数β、转速反馈系数α19
α=6V/1000r=/(r/min), β==
3-2-2设计电流、转速调节器的参数19
3-2-3闭环系统性能仿真验证(采用MATLAB)22
3-3 系统调试23
3-3-1单元部件调试23
3-3-2闭环系统特性测试24
3-3-3系统动态特性观察24
小结:25
主要参考文献:27
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设计要求:
(1)熟悉晶闸管直流调速系统的组成与其基本结构;
(2)掌握晶闸管直流调速系统参数与反馈环节测定方法;
(3)熟悉主要单元部件的工作原理与调速系统对其提出的要求;
(4)掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法;
(5)了解闭环不可逆直流调速系统的原理和组成;
(6)掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法与参数的整定;
(7)研究调节器参数对系统动态性能的影响。
一、直流电动机的调速系统方案选择
由电动机理论知,直流电动机的机械特性方程为
式中 ——直流电动机的转速(r/min)
——电动机的额定电压(v):
R——电动机电枢电路总电阻(Ω)
——电动势常数(v·min/r);
——转矩常数,=;
T——电动机电磁转矩(N·m);
φ——电动机磁通(wb)。
由上式可见,实现电动机调速方法有
1)改变电动机电枢电压。
2)改变励磁磁通。
3)改变电枢回路的附加电阻。
①改变电动机电枢电压
改变电枢电压所得机械特性是一组平行变化直线。采用此种方法,—般在额定转速以下调速,最低转速取决于电动机低速时的稳定性。它具有调速围宽、机械特性硬,动态性能好的特点。在连续改变电枢电压时,能实现无级平滑调速。改变电抠电压调速方式属于恒转矩调速,通过电压正反向变化,使电动机能平滑地起动和工作在四个象限,而且控制功率小、效率高。当加上各种调节器便可组成性能、指标较高的调速系统.因此在工业中得到广泛应用。
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②改变励磁磁通
由于直流电动机在额定磁通下运行时,磁通已接近饱和,降低励磁回路供电电压(电流)讨减弱磁通实现升速。采用这种方法属于恒功率调速,一般以额定转速为最低转速,最高转速受电动机换向条件和电枢机械强度的限制,所以调速围小,需与调压调速方法结合,以扩大调速阔。
③改变电枢回路的附加电阻
改变电枢回路电阻调速方式属于恒转矩调速,即在电枢回路中串接不同附加电阻,以调节其转速。由于外接电阻越大,功耗越大,特件越软,稳定性越差,U为有级调速,在电气传动控制系统中已很少应用。
综上所述,改变电动机电枢电压的