文档介绍：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内容,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内容包括电机主回路、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。
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
(G)、零速封锁器(DZS) 11
、速度调节器ASR、电流调节器ACR 12
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L 16
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GD2 17
3-1-3测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数Td 17
3-1-4测定直流电动机电势常数Ce和转矩常数Cm 18
3-1-5测定晶闸管直流调速系统机电时间常数Tm 18
3-1-6测定晶闸管触发及整流装置特性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α 19
α=6V/1000r=/(r/min), β== 19
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
设计要求:
(1)熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构;
(2)掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法;
(3)熟悉主要单元部件的工作原理及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、方法及参数的整定;
(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。它具有调速范围宽、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、。
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,所以调速范围小,需与调压调速方法结合,以扩大调速范阔。
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调速方式具有调速范围宽、机械特性硬,动态性能好的特点,当加上各种调节器便可组成性能、指标较高的调速系统为最优方案,所以选择改变电动机电枢电压的调速方式。
转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最为广泛的直流调速系统。具有调速范围宽、平稳性好、稳速精度高等优点,在理论和实践方面都是比较成熟的系统,在拖动领域中