自控单闭环转速负反馈

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1、自控单闭环转速负反馈的设计自控单闭环转速负反馈的设计摘要随着电力电子器件、计算机技术和控制理论的迅速发展，电气传动自动化技术己广泛应用于各个工程领域。目前，功率集成电路己将主电路器件、控制驱动、保护等集成一体，为电气传动自动控制系统机电一体化开辟了广阔的前景，数字PWM技术、微机控制及各种新型控制技术。此设计为直流单闭环不可逆调速系统的设计，直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机，由于直流电动机具有优良的起动、调速和制动性能，因此，在工业领域仍占有一席之地。课程设计的重点是系统识别模式化，用传递函数的时，频域分析方法来分析系统

2、的性能指标，可以得出直流电动机具有良好的调速能力。关键词：控制系统；传递函数；频率；幅值；相角；引言如果系统设计要求满足的性能指标属频域特征量，则通过采用频域校正方法。在开环系统对数频率特性基础上，满足稳态误差、开环系统截止频率和相角裕度等要求出发点，进行串联矫正的方法。在伯德图上虽然不能严格定量的给出系统的动态性能，但却能方便地根据频域指标确定校正装置的形式和参数，特别是对校正系统的高频特性有要求时，采用频域法校正较其它方法更方便。串联滞后校正-超前校正兼有滞后校正和超前校正的优点，当待校正系统不稳定，且要求校正后系统的响应速

3、度、相角裕度和稳态精度要求较高时，应采用串联滞后-超前校正。其基本原理是利用滞后-超前网络的超前部分来增大系统的相角裕度，同时利用滞后部分来改善系统的稳态性能。-15-自控单闭环转速负反馈的设计1课程设计内容及要求1.1设计内容已知单位负反馈系统的开环传递函数为：用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足如下动态及静态性指标：1）在单位斜坡信号作用下，系统的速度误差系数；时，谐波输入的稳态误差；2）系统校正后，相位裕量：；在幅值穿越频率之前不允许有；3）对的扰动信号，输出衰减到。1.2设计要求1)转速负反馈的闭环调

4、速系统中各环节的稳态关系2)详细设计（包括的图形有：串联校正结构图，校正前系统的Bode图，校正装置的Bode图，校正后系统的Bode图）；3)TLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）；4)转速负反馈调速系统的动态分析5)了解系统稳定条件-15-自控单闭环转速负反馈的设计2转速负反馈速系统2.1系统稳态结构对应于图（1）的转速负反馈系统，在分析其稳态特性时，假定以下条件：（1）每上环节的输入输出关系在工作点附近作线性近似；（2）系统工作在V-M系统开环机械特性的连续段；（3）忽略直流电源和电位器的内阻。转速负反馈的闭环调

5、速系统中各环节的稳态关系如下：测速发电机   V-M系统开环机械特性晶闸管变流器与触发装置放大器电压比较环节综上所述各环节的稳态关系式，可以画出系统的稳态结构图，如图（2）（a）所示，图中方块中的符号是相应环节的放大系数，或称传递系数。对应于图（3）开环调速系统的稳态结构图如图（2）（b）所示。2.2系统静特性方程从闭环调速系统各环节的稳态关系式中消去中间变量，可得转速负反馈调速系统静特性方程式-15-自控单闭环转速负反馈的设计（1）此处是图（2）（a）（b）式中   （2）式（1）表示闭环系统电动机转速与负载电流（或电磁转矩）

6、的静态关系，称为调速系统的静特性，它和开环系统的机械特性类似，但概念上却有本质的不同。式（2）表示闭环系统的开环放大系数，它相当于在测速发电机输出端把反馈回路断开，从放大器的输入一直到测速发电机的输出所包含的各个环节的放大系数的乘积，要注意， 是电动机的放大系数（=）。由稳态结构图方知，为系统参考输入量，R系统的扰动输入量，它们分别作用于系统，求出系统的输出量。由于认为系统是线性的，将系统的输出量进行叠加，也可以得到式（1）的系统静特性方程式。-15-自控单闭环转速负反馈的设计3转速负反馈系统稳态分析和计算（1） 在相同（2） 

7、负载条件下，（3） 闭环系统的转速降落和开环降落相比， 减少了（1+K）倍，即由， （3）得在开环调速系统，当负载增大时，变流器输出电压保持不变，转速降低，电动机反电势减少，电动机电磁转矩增大，使系统在新的较低的转速上运行。在闭环调速系统中，当负载增大时，变流器输出电压会随之增大，系统工作在新的机械特性上，转速降落较少，如图（3）所示，设原始工作点为A，对应负载的电流为，电压，当负载增大时，对应电流为，若系统为开环工作，则对应工作点就为，当系统为闭环工作时，变流器输出电压为，对应工作点为B，显然，闭环的稳态转速降落较开环的小，闭

8、环调速系统的静特性是由开环系统机械特性上的一些特征点构成的，如图（3）上的A、B、C、D、等各点的集合构成了闭环调速系统的静特性。（2）闭环系统的理想空载转速可以表示为-15-自控单闭环转速负反馈的设计=（4）比较式和式（4），如果，则有n=（5）可见闭环后的理