自動控制課程設(shè)計（論文）-單閉環(huán)無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)仿真研究

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1、自動控制課程設(shè)計《自動控制》課程論文姓名：學(xué)號：14082101440(35)2011年12月15日第9頁共8頁自動控制課程設(shè)計第9頁共8頁自動控制課程設(shè)計目錄1緒論21.1選題依據(jù)21.2題目要求介紹21.3論文主要完成的工作22系統(tǒng)原理22.1系統(tǒng)簡介22.2系統(tǒng)的整體設(shè)計32.2.1轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速環(huán)節(jié)簡介32.2.2無靜差調(diào)速環(huán)節(jié)簡介42.2.3電流截止負(fù)反饋簡介42.3參數(shù)計算42.4系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖53系統(tǒng)仿真53.1仿真軟件MATLAB簡介53.2仿真模型63.3系統(tǒng)仿真圖64總結(jié)7參考文獻(xiàn)8第9頁共8頁自動控制課程設(shè)計單閉環(huán)無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)仿真研究1緒論1.1選

2、題依據(jù)在生產(chǎn)中，很多設(shè)備都需要用直流電機進(jìn)行拖動。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，要求這些設(shè)備在不同的場合能以不同的速度工作，或者要求在變化的負(fù)載下能保持設(shè)定的速度。在調(diào)整生產(chǎn)設(shè)備的速度時，不僅要求能保證達(dá)到最高與最低速度，還要求有一定的調(diào)速精度，而單閉環(huán)無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)便可實現(xiàn)這一動態(tài)與穩(wěn)態(tài)性能要求。1.2題目要求介紹第1組電動機參數(shù)：功率，額定電壓，額定電流，額定轉(zhuǎn)速，電樞電阻，主電路總電阻，。最大給定電壓，整定電流反饋電壓。要求系統(tǒng)調(diào)速范圍D=20，靜差率≤10%，，。1.3論文主要完成的工作2單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成和各環(huán)節(jié)的介紹；2參數(shù)計算，依據(jù)以上參數(shù)和指標(biāo)要求完成單

3、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)計算2畫出調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖2根據(jù)參數(shù)計算結(jié)果，在MATLAB上仿真實現(xiàn)，檢驗調(diào)速系統(tǒng)的動，靜態(tài)性能指標(biāo)。論文中要附有調(diào)速系統(tǒng)在啟動過程中電流和轉(zhuǎn)速變化的仿真圖，如有需要，應(yīng)加入電流截止負(fù)反饋。2根據(jù)驗證的結(jié)果討論，你設(shè)計的系統(tǒng)是否達(dá)到設(shè)計要求，有哪些地方可以改進(jìn)。2參考文獻(xiàn)，不少于10篇，格式請參考畢業(yè)論文中的要求。2系統(tǒng)原理2.1系統(tǒng)簡介為了提高直流調(diào)速系統(tǒng)的動靜態(tài)性能指標(biāo)，通常采用閉環(huán)控制系統(tǒng)(包括單閉環(huán)系統(tǒng)和多閉環(huán)系統(tǒng))。對調(diào)速指標(biāo)要求不高的場合，采用單閉環(huán)系統(tǒng)，而對調(diào)速指標(biāo)較高的則采用多閉環(huán)系統(tǒng)。按反饋的方式不同可分為轉(zhuǎn)速反饋，電流反饋

4、，電壓反饋等。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速單閉環(huán)使用較多。在本設(shè)計第9頁共8頁自動控制課程設(shè)計中，轉(zhuǎn)速單閉環(huán)實驗是將反映轉(zhuǎn)速變化的電壓信號作為反饋信號，經(jīng)“速度變換”后接到“速度調(diào)節(jié)器”的輸入端，與“給定”的電壓相比較經(jīng)放大后，得到移相控制電壓UCt，用作控制整流橋的“觸發(fā)電路”，觸發(fā)脈沖經(jīng)功放后加到晶閘管的門極和陰極之間，以改變“三相全控整流”的輸出電壓，這就構(gòu)成了速度負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)。電機的轉(zhuǎn)速隨給定電壓變化，電機最高轉(zhuǎn)速由速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅所決定，速度調(diào)節(jié)器采用P（比例）調(diào)節(jié)對階躍輸入有穩(wěn)態(tài)誤差，要想消除上述誤差，則需將調(diào)節(jié)器換成PI(比例積分)調(diào)節(jié)。這時當(dāng)“給定”恒定時，閉環(huán)系

5、統(tǒng)對速度變化起到了抑制作用，當(dāng)電機負(fù)載或電源電壓波動時，電機的轉(zhuǎn)速能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)變化。2.2系統(tǒng)的整體設(shè)計圖1帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)原理圖2.2.1轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速環(huán)節(jié)簡介同開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)一樣，轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中電機的轉(zhuǎn)速大小受轉(zhuǎn)速給定電壓Un*控制，給定電壓為零時，電機停止；給定電壓增大時，電機轉(zhuǎn)速升高；給定電壓減小時，電機轉(zhuǎn)速下降。以升速控制為例，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理分析如下：當(dāng)然，轉(zhuǎn)速上升，轉(zhuǎn)速反饋電壓會升高，但其升值小于給定電壓增值，電壓差總體上是增大的，轉(zhuǎn)速是上升的。第9頁共8頁自動控制課程設(shè)計2.2.2無靜差調(diào)速環(huán)節(jié)簡介圖2無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)

6、定工作狀態(tài)時，轉(zhuǎn)速反饋與轉(zhuǎn)速給定的值相等，調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓等于零，這種調(diào)速系統(tǒng)稱為無靜差調(diào)速系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)器時可實現(xiàn)有靜差調(diào)速；若要實現(xiàn)無靜差調(diào)速，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器應(yīng)采用PI調(diào)節(jié)器。2.2.3電流截止負(fù)反饋簡介直流電動機全電壓起動時，如果沒有采取專門的限流措施，會產(chǎn)生很大的沖擊電流，這不僅對電動機換向不利，對于過載能力低的晶閘管等電力電子器件來說，更是不允許的。系統(tǒng)中必須設(shè)有自動限制電樞電流的環(huán)節(jié)。根據(jù)反饋控制的基本概念，要維持某個物理量基本不變，只要引入該物理的負(fù)反饋就可以了。所以，引入電流負(fù)反饋能夠保持電流不變，使它不超過允許值。但是，電流負(fù)反

7、饋的引入會使系統(tǒng)的靜特性變得很軟，不能滿足一般調(diào)速系統(tǒng)的要求，電流負(fù)反饋的限流作用只應(yīng)在起動和堵轉(zhuǎn)時存在，在正常運行時必須去掉，使電流能自由地隨著負(fù)載增減。這種當(dāng)電流大到一定程度時才起作用的電流負(fù)反饋叫做電流截止負(fù)反饋。2.3參數(shù)計算（1）閉環(huán)靜態(tài)速降（2）系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)第9頁共8頁自動控制課程設(shè)計由于故（3）調(diào)節(jié)器放大系數(shù)2.4系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如下所示圖3無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖(Id