带转速微分负反馈直流双闭环调试系统设计

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1、成绩运动控制系统课程设计题目:带转速微分负反馈直流双闭环调试系统设计院系名称:专业班级:学生姓名:学号:指导教师:评语：摘要电力拖动实现了电能与机械能之间的能量转换，运动控制系统的任务是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。直流电动机具有良好的启动、制动性能，宜于在宽范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。单闭环系统用PI调节器实现转速稳态无静差，消除负载转矩干扰对转速稳态的影响。但单闭环系统并不能充分按照理想要求控制电流的动态过程

2、。因此常采用双闭环系统，因为电流调节器是内环，因此首先设计电流调节器，对其进行必要的变化和近似处理，电流环设计完后，把电流环等效成转速环的一个环节进行处理，从而设计转速调节器。再根据设计要求设计转速微分负反馈，使系统的转速无超调。同时双闭环直流调速系统的设计进行了分析及其原理进行了一些说明，介绍了其主电路、检测电路的设计，并介绍电流调节器和转速调节器的设计和一些参数选择、计算，使其设计参数要求的指标。关键词：双闭环系统电流调节器转速环转速微分负反馈目录1概述12设计要求与方案12.1设计要求12.2设计方案13系统电路的设计33.1转速给定电路的设计33.2系统主电路的设计43

3、.3转速检测电路的设计43.4电流检测电路的设计43.5触发电路的设计43.6电流调节器电路的设计43.7转速调节器电路的设计43.8转速微分负反馈电路的设计44系统参数的整定44.1电流调节器参数的整定44.1.1电流调节器的简化与选型44.1.2电流调节器参数的计算44.2转速调节器参数的整定44.2.1转速调节器的简化与选型44.2.2转速调节器参数的计算44.2.2转速微分负反馈的计算45设计心得46参考文献411概述闭环调速比开环调速具有更好的调速性能。而双闭环调速系统又要比单环调速系统具有更好的动态性能和抗扰性能。为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设计

4、两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行嵌套连接。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流反馈控制直流调速系统。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器，但由于当转速调节器采用PI调节器时，转速必然有超调，该控制系统中要求转速超调为0，所以需引入转速微分负反馈来抑制消除超调。2设计要求与方案2.1设计要求1.稳态指标无静差，且动态指标的电流超调量σi≤5%；采用转速微分负反馈使转速超调量等

5、于0。2.确定设计方案。3.按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。2.2设计方案17根据设计要求确定该系统的设计方案。串级控制系统与单回路控制系统相比具有单回路控制系统的全部优点，同时有单回路控制系统没有的优点，如提高了被控对象的等效时间常数；提高了系统的工作频率；对负载的变化具有一定的自适应能力等。而且该系统有两个控制参数即被控制量，一个是电流，一个是转速。由于系统希望最终能获得很好的转速，所以主变量应为转速，即将转速环设置为外环；同时电流环就成为了内环。通过转速调节器和电流调节器控制系统的转速的变换，把转速

6、调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。同时转速调节器和电流调节器使用PI调节器，从而获得更好地静态和动态性能。但由于当转速调节器采用PI调节器时，转速必然有超调，该控制系统中要求转速超调为0，所以需引入其他控制方式来抑制消除超调，可以采用转速微分负反馈。从而形成带转速微分负反馈直流双闭环调速系统设计。该系统的设计仍然采用直流双闭环调速系统设计，只是在最后单独设计转速微分负反馈。系统组成有电流调节器，转速调节器，电流变换器（检测电流值），整流电路，转速测量等。系统整流装置采用三相桥式整流，同时注意系统的过电保护。直流双闭环调速系统原理图

7、如图2.2.1。直流双闭环调速系统动态结构图如图2.2.2所示。图2.2.1双闭环直流调速系统原理图ASR——转速ACR——电流调节器TG——测速发电机TA——电流互感器UPE——电力电子变换器——转速给定电压——转速反馈电压——电流给定电压——电流反馈电压17图2.2.2双闭环调速系统的动态结构图1系统电路的设计3.1转速给定电路的设计转速检测电路的主要作用是将转速信号变换为与转速称正比的电压信号，滤除交流分量，为系统提供满足要求的转速反馈信号。转速检测电路主要由测速发电机组成，将测速发电