双闭环控制的直流调速系统

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1、双闭环控制的直流调速系统目录一、任务书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21.1设计步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21.2注意事项„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2二、概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3三、原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4四、参数计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10五、实验仿真„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„135.1系统的建模和模型参数设置„„„„„„„„„„„„„„„„145.2系统的仿真参数设置„„„„„„„„„„„„„

2、„„„„„„205.3系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析„„„„„„„„„„215.4分析仿真结果„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„225.5注意事项„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22六、总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„231一、任务书1.1设计步骤�1画出系统的仿真模型。2主电路的建模与模型的参数设置。3控制电路的建模与模型的参数设置。4系统的仿真参数设置。5系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析。6打印说明书�并交软盘一张。1.2注意事项�1系统建模时�将其分成主电路和控制电路两部分进行。2在进行参数设置时�晶闸管整流桥、平波电抗器、直

3、流电动机等装置的参数设计原则如下�如果针对某个具体装置进行参数设置�则对话框的有关参数应取装置的实际值�如果不针对某个具体装置的一般情况�可先取这些装置的参数默认值进行仿真。如果仿真结果不理想�则通过仿真实验�不断进行参数优化�最后确定其参数。3给定信号的变化范围、调节器的参数和反馈检测环节的反馈系数等可调参数的设置�其一般的方法是通过仿真实验�不断进行参数优化。4仿真时间根据实际的需要而定�以能够仿真出完整的波形为前提。5仿真算法的选择�通过仿真实践�从仿真能否进行、仿真的速度、仿真的精度等方面进行比较选择。2二概述三十多年来�直流电机调速控制经历了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代�

4、以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时�控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用�使直流调速系统的性能指标大幅提高�应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展�走向成熟化、完善化、系列化、标准化�在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。直流电动机具有良好的起、制动性能

5、�宜于在广泛范围内平滑调速�在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。近年来�交流调速系统发展很快�然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟�并且从反馈闭环控制的角度来看�它又是交流拖动控制系统的基础�所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。此课程设计着重阐明其控制规律、性能特点和设计方法�是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。在许多生产机械的工作中�由于加工和运行的要求�使电动机经常处于启动、制动、反转的过渡过程中因此启动和制动过程的

6、时间在很大程度上决定了生产机械的生产效率。为缩短这一部分的时间�仅采用比例积分调节器的转速负反馈单闭环调速系统�其性能还不能另人满意。双闭环直流调速系统是电流和转速两个调节器进行综合调节的�可获得良好的静、动态性能�两个调节器均采用比例积分调节器�。由于调整系统的主要参量为转速�故将转速环作为主环放在外面�电流环作为副环放在里面�这样可以抑制电网扰动对转速的影响。转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。采用PI调节的单个转速闭环调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是对系统的动态性能要求较高的系统�单闭环系统就难以满足需要了。为了实现在允许条件下的最

7、快启动�关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。按照反馈控制规律�采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变�那么�采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。所以�我们希望达到的控制�启动过程只有电流负反馈�没有转速负反馈�达到稳态转速后只有转速负反馈�不让电流负反馈发挥作用。故而采用转速和电流两个调节器来组成系统。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用�可以在系统中设置两个调节器�分别调节转速