自动控制课程设计（论文）-单闭环无静差直流调速系统仿真研究

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1、自动控制课程设计《自动控制》课程论文姓名：学号：14082101440(35)2011年12月15日第9页共8页自动控制课程设计第9页共8页自动控制课程设计目录1绪论21.1选题依据21.2题目要求介绍21.3论文主要完成的工作22系统原理22.1系统简介22.2系统的整体设计32.2.1转速闭环调速环节简介32.2.2无静差调速环节简介42.2.3电流截止负反馈简介42.3参数计算42.4系统的静态结构框图53系统仿真53.1仿真软件MATLAB简介53.2仿真模型63.3系统仿真图64总结7参考文献8第9页共8页自动控制课程设计单闭环无静差直流调速系统仿真研究1绪论1.1选

2、题依据在生产中，很多设备都需要用直流电机进行拖动。为了保证产品质量，提高生产效率，要求这些设备在不同的场合能以不同的速度工作，或者要求在变化的负载下能保持设定的速度。在调整生产设备的速度时，不仅要求能保证达到最高与最低速度，还要求有一定的调速精度，而单闭环无静差直流调速系统便可实现这一动态与稳态性能要求。1.2题目要求介绍第1组电动机参数：功率，额定电压，额定电流，额定转速，电枢电阻，主电路总电阻，。最大给定电压，整定电流反馈电压。要求系统调速范围D=20，静差率≤10%，，。1.3论文主要完成的工作²单闭环调速系统的组成和各环节的介绍；²参数计算，依据以上参数和指标要求完成单

3、闭环调速系统相关参数计算²画出调速系统电路原理图和静态结构图²根据参数计算结果，在MATLAB上仿真实现，检验调速系统的动，静态性能指标。论文中要附有调速系统在启动过程中电流和转速变化的仿真图，如有需要，应加入电流截止负反馈。²根据验证的结果讨论，你设计的系统是否达到设计要求，有哪些地方可以改进。²参考文献，不少于10篇，格式请参考毕业论文中的要求。2系统原理2.1系统简介为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈

4、，电压反馈等。在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。在本设计第9页共8页自动控制课程设计中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移相控制电压UCt，用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例）调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成PI(比例积分)调节。这时当“给定”恒定时，闭环系

5、统对速度变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。2.2系统的整体设计图1带电流截止负反馈的单闭环无静差调速系统原理图2.2.1转速闭环调速环节简介同开环调速系统一样，转速闭环调速系统中电机的转速大小受转速给定电压Un*控制，给定电压为零时，电机停止；给定电压增大时，电机转速升高；给定电压减小时，电机转速下降。以升速控制为例，系统的调节原理分析如下：当然，转速上升，转速反馈电压会升高，但其升值小于给定电压增值，电压差总体上是增大的，转速是上升的。第9页共8页自动控制课程设计2.2.2无静差调速环节简介图2无静差直流调速系统调速系统达到稳

6、定工作状态时，转速反馈与转速给定的值相等，调节器的输入偏差电压等于零，这种调速系统称为无静差调速系统。转速负反馈调速系统，转速调节器为比例调节器时可实现有静差调速；若要实现无静差调速，转速调节器应采用PI调节器。2.2.3电流截止负反馈简介直流电动机全电压起动时，如果没有采取专门的限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电动机换向不利，对于过载能力低的晶闸管等电力电子器件来说，更是不允许的。系统中必须设有自动限制电枢电流的环节。根据反馈控制的基本概念，要维持某个物理量基本不变，只要引入该物理的负反馈就可以了。所以，引入电流负反馈能够保持电流不变，使它不超过允许值。但是，电流负反

7、馈的引入会使系统的静特性变得很软，不能满足一般调速系统的要求，电流负反馈的限流作用只应在起动和堵转时存在，在正常运行时必须去掉，使电流能自由地随着负载增减。这种当电流大到一定程度时才起作用的电流负反馈叫做电流截止负反馈。2.3参数计算（1）闭环静态速降（2）系统开环放大倍数第9页共8页自动控制课程设计由于故（3）调节器放大系数2.4系统的静态结构框图如下所示图3无静差直流调速系统稳态结构框图(Id