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《运动控制系统》课程设计
题目:转速电流双闭环直流调速系统仿真与设计
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3计要求：σi%≤5%，并保证系统稳态电流无误差，因此可按典型I型系统设计，电流调节器选用PI型，其传递函数为:
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WACR(s) =

电流环截止频率；
晶闸管装置传递函数近似条件为：
=，满足近似条件；
忽略反电动势对电流环影响的条件为：
=，满足近似条件；
小时间常数近似条件处理条件为：
=，满足近似条件。

电流调节器原理如图3－1所示，按所用运算放大器取R0=40kΩ，各电阻和电容值计算如下：
，取30k。
，。
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按照上述参数，电流环可以达到的动态指标为：σi%=%<5%，满足设计
4）按工程设计方法设计双闭环系统的ASR：
电流环等效时间常数为；
转速滤波时间常数Ton ，根据所用测速发电机波纹情况，取Ton=；
转速环小时间常数按小时间常数近似处理，取=。
b．选择转速调节器结构
由于设计要求无静差，转速调节器必须含有积分环节；又根据动态要求，应按典型Ⅱ型系统设计速度环，故ASR选用PI调节器，其传递函数为：
按跟随和抗干扰性能较好的原则，取h=5，则ASR的超前时间常数为：，
转速环开环增益：
于是，ASR的比例系数:
由转速截止频率：
;
电流环传递函数简化条件：
,满足简化条件;
转速环小时间常数近似条件为：
,满足近似条件。
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转速调节原理图如图3－2所示，取，则
，取550k。
，。
按照上述参数，电流环可以达到的动态指标为：当h=5时，查表得%，虽然不满足设计要求，而实际上，突加阶跃给定时，ASR饱和，应按退饱和的情况重新计算超调量，实际%,满足设计要求。
5）、外开环对数幅频特性的比较
图4－1把电流环和转速环的开环对数幅频特性画在一图上，其中各转折频率和截止频率依次为：
，
，
，
。
以上频率一个比一个小，从计算过程可以看出，这是必然的规律。因此，这样设计的双闭环系统，外环一定比环慢。一般来说，，
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。从外环的响应速度受到限制，这是按上述方法设计多环控制系统时的缺点。然而，这样一来，每个环本身都是稳定的，对系统的组成和调试工作非常有利。
总之，多环系统的设计思想是：以稳为主，稳中求快。
6）晶闸管的电压、电流定额计算
UN
晶闸管额定电压必须大于元件在电路中实际承受的最大电压Um，考虑到电网电压的波动和操作过电压等因素，还要放宽2～3倍的安全系数，即按下式选取UN＝（2～3）Um，式中系数2～3的取值应视运行条件，元件质量和对可靠性的要求程度而定。
IN
为使晶闸管元件不因过热而损坏，需要按电流的有效值来计算其电流额定值。即必须使元件的额定电流有效值大于流过元件实际电流的最大有效值。可按下式计算：IN=~2)KfbIMAX。
式中计算系数Kfb=Kf/，Kf为波形系数，Kb为共阴极或共阳极电路的支路数。当α=0时，三相全控桥电路Kfb=,故计算的晶闸管额定电流为IN=(~2)KfbIMAX～，取200A。
7)平波电抗器计算
由于电动机电枢和变压器存在漏感，因而计算直流回路附加电抗器的电感量时，要从根据等效电路折算后求得的所需电感量中，扣除上述两种电感量。
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LM按下式计算
P—电动机磁极对数，KD—计算系数，对一般无补偿电机：KD=8~12。
LB按下式计算
U2—变压器次级相电压有效值，Id—晶闸管装置直流侧的额定负载电流，KB—与整流主电路形式有关的系数。
Idmin时仍能维持电流连续时电抗器电感量L按下式计算
，
K是与整流主电路形式有关的系数，＝(mH).
进行Simulink仿真，验证设计的有效性
电流闭环的仿真
如下图：
为了研究系统的参数对动态性能的影响，分别取KITSi =、0、