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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)</p><p> 專 業(yè): 自動(dòng)化 </p><p> 設(shè)計(jì)題目:雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b> 電氣工程學(xué)院</b></p><p> 一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 </p>&
2、lt;p><b> 1.設(shè)計(jì)參數(shù) </b></p><p> 三相橋式整流電路,已知參數(shù)為:</p><p> PN=555KW,UN=750V,IN=760A,nN=375r/min,電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce=1.82V.min/r,電樞回路總電阻R=0.14Ω,允許電流過載倍數(shù)λ=1.5,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=75,電磁時(shí)間常數(shù)Tl=0.031s,機(jī)電時(shí)間
3、常數(shù)Tm=0.112s電流反饋時(shí)間常數(shù)Toi=0.002s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)Ton=0.02s。且調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓U*nm=U*in=U*cm=10V,調(diào)節(jié)器輸入電阻R0=40KΩ。</p><p><b> 2.設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p> 1)根據(jù)題目的技術(shù)要求,分析論證并確定閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成,畫出系統(tǒng)組成的原理框圖。</p>&l
4、t;p> 2) 建立雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。</p><p> 3)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算:根據(jù)技術(shù)要求,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正,確定ASR調(diào)節(jié)器與ACR調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式及進(jìn)行參數(shù)計(jì)算,使調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定,并滿足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的要求。</p><p> 4) 利用MATLAB進(jìn)行雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真分析,并研究參數(shù)變化時(shí)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響。</p><p>&
5、lt;b> 3.設(shè)計(jì)要求: </b></p><p> 1)該調(diào)速系統(tǒng)能進(jìn)行平滑地速度調(diào)節(jié),負(fù)載電機(jī)不可逆運(yùn)行,具有較寬地轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍(),系統(tǒng)在工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作。</p><p> 2)系統(tǒng)靜特性良好,無(wú)靜差(靜差率)。</p><p> 3)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo):轉(zhuǎn)速超調(diào)量δn≤10%,電流超調(diào)量,動(dòng)態(tài)最大轉(zhuǎn)速降,調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程時(shí)間(調(diào)
6、節(jié)時(shí)間)。</p><p> 4)系統(tǒng)在5%負(fù)載以上變化的運(yùn)行范圍內(nèi)電流連續(xù)。</p><p> 5)主電路采用三項(xiàng)全控橋。</p><p> 4. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求 </p><p> 1)、要求在課程設(shè)計(jì)答辯時(shí)提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p> 2)、
7、報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容:</p><p><b> A、系統(tǒng)各環(huán)節(jié)選型</b></p><p> 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理</p><p><b> 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)</b></p><p> Simulink仿真</p><p> B、系統(tǒng)調(diào)試過程介紹,在調(diào)試過程
8、中出現(xiàn)的問題,解決辦法等;</p><p> C、課程設(shè)計(jì)總結(jié)。包括本次課程設(shè)計(jì)過程中的收獲、體會(huì),以及對(duì)該課程設(shè)計(jì)的意見、建議等;</p><p> D、設(shè)計(jì)中參考文獻(xiàn)列表;</p><p> E、報(bào)告使用B5紙打印,全文不少于2000字。</p><p><b> 5. 參考資料</b></p>
9、<p> [1] 朱仁初,萬(wàn)伯任.電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.</p><p> [2] 王兆安,黃俊.電力電子技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.</p><p> [3] 陳伯時(shí). 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M],第三版. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2007年6月.</p><p> [4]
10、 孔凡才.晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)[M].北京:北京科技出版社,1985.</p><p> [5] 段文澤,童明倜.電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)及其工程設(shè)計(jì)[M].四川:重慶大學(xué)出版社,1989.10.</p><p> [6] 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. </p><p> 6. 設(shè)計(jì)進(jìn)度(2012年12月3日至12月14日)</p><p>
11、7. 課程設(shè)計(jì)時(shí)間及地點(diǎn)</p><p> 2012年12月3日~2012年12月14日</p><p> 上午8:00~11:00;下午13:00~16:00</p><p> 設(shè)計(jì)地點(diǎn):新實(shí)驗(yàn)樓,運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室(310)</p><p><b> 二、評(píng)語(yǔ)及成績(jī)</b></p><p>
12、;<b> 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)</b></p><p><b> 課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p> 班 級(jí): 自動(dòng)化0942 </p><p> 姓 名: 周孝紅 </p><p> 學(xué) 號(hào): 08號(hào) </p>&l
13、t;p> 指導(dǎo)教師: 雷霞 </p><p> 撰寫日期: 2012-12-11 </p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 緒論1</b></p><p> 第一章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析2</p><p&g
14、t; 1.1 課程設(shè)計(jì)題目2</p><p> 1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析2</p><p> 1.2.1 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容2</p><p> 1.3 課程設(shè)計(jì)要求分析2</p><p> 第二章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理4</p><p> 2.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的介紹4<
15、/p><p> 2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成5</p><p> 2.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性6</p><p> 2.4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型8</p><p> 2.4.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型8</p><p> 2.4.2 起動(dòng)過程分析9<
16、;/p><p> 第三章 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)12</p><p> 3.1 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)原則12</p><p> 3.2 Ⅰ型系統(tǒng)與Ⅱ型系統(tǒng)的性能比較12</p><p> 3.3 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)13</p><p> 3.3.1 結(jié)構(gòu)框圖的化簡(jiǎn)和結(jié)構(gòu)的選擇13</p><
17、p> 3.3.2 時(shí)間常數(shù)的計(jì)算15</p><p> 3.3.3 選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)15</p><p> 3.3.4 計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)16</p><p> 3.3.5 校驗(yàn)近似條件16</p><p> 3.3.6 計(jì)算調(diào)節(jié)器的電阻和電容17</p><p> 3.4
18、 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)18</p><p> 3.4.1 轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡(jiǎn)18</p><p> 3.4.2 確定時(shí)間常數(shù)19</p><p> 3.4.3 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)19</p><p> 3.4.4 計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)20</p><p> 3.4.5 檢驗(yàn)近似條件20<
19、;/p><p> 3.4.6 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容21</p><p> 第四章 Simulink仿真23</p><p> 4.1 電流環(huán)的仿真設(shè)計(jì)23</p><p> 4.2 轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真設(shè)計(jì)23</p><p> 4.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)25</p>&l
20、t;p><b> 課程設(shè)計(jì)總結(jié)26</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b> 緒 論</b></p><p> 許多生產(chǎn)機(jī)械要求在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行速度的平滑調(diào)節(jié),并且要求具有良好的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)性能。而直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍廣、靜差率小、穩(wěn)定性好以及
21、具有良好的動(dòng)態(tài)性能,在高性能的拖動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中,相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)幾乎都采用直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是直流調(diào)速控制系統(tǒng)中發(fā)展得最為成熟,應(yīng)用非常廣泛的電力傳動(dòng)系統(tǒng)。它具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。我們知道反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能,它對(duì)于被反饋環(huán)的前向通道上的一切擾動(dòng)作用都能有效的加以抑制。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)可以再保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差。但如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高,例如要求起制
22、動(dòng)、突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等,單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。這主要是因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來控制動(dòng)態(tài)過程的電流或轉(zhuǎn)矩。在單閉環(huán)系統(tǒng)中,只有電流截止至負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的。但它只是在超過臨界電流值以后,強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊,并不能很理想的控制電流的動(dòng)態(tài)波形。在實(shí)際工作中,我們希望在電機(jī)最大電流限制的條件下,充分利用電機(jī)的允許過載能力,最好是在過度過程中始終保持電流(轉(zhuǎn)矩)為允許最大值,使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡</p
23、><p> 隨著社會(huì)化大生產(chǎn)的不斷發(fā)展,電力傳動(dòng)裝置在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的得到廣泛應(yīng)用,對(duì)其生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高,這就需要越來越多的生產(chǎn)機(jī)械能夠?qū)崿F(xiàn)制動(dòng)調(diào)速,因此我們就要對(duì)這樣的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)作一些深入的了解和研究。 本次設(shè)計(jì)的課題是雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng),包括主電路和控制回路。主電路由晶閘管構(gòu)成,控制回路主要由檢測(cè)電路,驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成,檢測(cè)電路又包括轉(zhuǎn)速檢測(cè)和電流檢測(cè)等部分。</p>
24、<p> 第一章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析</p><p> 1.1 課程設(shè)計(jì)題目</p><p> 雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p> 1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析</p><p> 1.2.1 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p><b> 1.設(shè)計(jì)參數(shù) </b><
25、;/p><p> 三相橋式整流電路,已知參數(shù)為:</p><p> 電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù):PN=555KW,UN=750V,IN=760A,nN=375r/min,</p><p> 電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce=1.82V.min/r,電樞回路總電阻R=0.14Ω,允許電流過載倍數(shù)λ=1.5,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=75,電磁時(shí)間常數(shù)Tl=0.031s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.
26、112s電流反饋時(shí)間常數(shù)Toi=0.002s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)Ton=0.02s。且調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓U*nm=U*in=U*cm=10V,調(diào)節(jié)器輸入電阻R0=40KΩ。</p><p><b> 2.設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p> 1)根據(jù)題目的技術(shù)要求,分析論證并確定閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成,畫出系統(tǒng)組成的原理框圖。</p><p>
27、 2) 建立雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。</p><p> 3)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算:根據(jù)技術(shù)要求,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正,確定ASR調(diào)節(jié)器與ACR調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式及進(jìn)行參數(shù)計(jì)算,使調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定,并滿足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的要求。</p><p> 4) 利用MATLAB進(jìn)行雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真分析,并研究參數(shù)變化時(shí)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響。</p><p> 1.3 課程
28、設(shè)計(jì)要求分析</p><p> 1)該調(diào)速系統(tǒng)能進(jìn)行平滑地速度調(diào)節(jié),負(fù)載電機(jī)不可逆運(yùn)行,具有較寬地轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍(),系統(tǒng)在工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作。</p><p> 2)系統(tǒng)靜特性良好,無(wú)靜差(靜差率)。</p><p> 3)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo):轉(zhuǎn)速超調(diào)量δn≤10%,電流超調(diào)量,動(dòng)態(tài)最大轉(zhuǎn)速降,調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程時(shí)間(調(diào)節(jié)時(shí)間)。</p><p
29、> 4)系統(tǒng)在5%負(fù)載以上變化的運(yùn)行范圍內(nèi)電流連續(xù)。</p><p> 5)主電路采用三項(xiàng)全控橋。</p><p> 第二章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理</p><p> 2.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的介紹</p><p> 雙閉環(huán)(轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán))直流調(diào)速系統(tǒng)是一種當(dāng)前應(yīng)用廣泛,經(jīng)濟(jì),適用的電力傳動(dòng)系統(tǒng)。它具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快
30、、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。我們知道反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能,它對(duì)于被反饋環(huán)的前向通道上的一切擾動(dòng)作用都能有效的加以抑制。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差。但如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高,例如要求起制動(dòng)、突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等,單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。這主要是因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來控制動(dòng)態(tài)過程的電流或轉(zhuǎn)矩。</p><p> 在單閉環(huán)系統(tǒng)中,
31、只有電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的。但它只是在超過臨界電流值以后,靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊,并不能很理想的控制電流的動(dòng)態(tài)波形。帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的電流和轉(zhuǎn)速波形如圖1-(a)所示。當(dāng)電流從最大值降低下來以后,電機(jī)轉(zhuǎn)矩也隨之減小,因而加速過程必然拖長(zhǎng)。</p><p> (a)帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程 (b)理想快速起動(dòng)過程<
32、/p><p> 圖2.1 調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程的電流和轉(zhuǎn)速波形</p><p> 在實(shí)際工作中,我們希望在電機(jī)最大電流(轉(zhuǎn)矩)受限的條件下,充分利用電機(jī)的允許過載能力,最好是在過渡過程中始終保持電流(轉(zhuǎn)矩)為允許最大值,使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動(dòng),到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后,又讓電流立即降下來,使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡,從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。這樣的理想起動(dòng)過程波形如圖1-(b)所示,這時(shí),啟動(dòng)電流
33、成方波形,而轉(zhuǎn)速是線性增長(zhǎng)的。這是在最大電流(轉(zhuǎn)矩)受限的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動(dòng)過程。</p><p> 實(shí)際上,由于主電路電感的作用,電流不能突跳,為了實(shí)現(xiàn)在允許條件下最快啟動(dòng),關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值的恒流過程,按照反饋控制規(guī)律,采用某個(gè)物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變,那么采用電流負(fù)反饋就能得到近似的恒流過程。問題是希望在啟動(dòng)過程中只有電流負(fù)反饋,而不能讓它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋同時(shí)加到一
34、個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入端,到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后,又希望只要轉(zhuǎn)速負(fù)反饋,不再靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主作用,因此我們采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。這樣就能做到既存在轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋?zhàn)饔糜帜苁顾鼈冏饔迷诓煌碾A段。</p><p> 2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成</p><p> 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用,在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器,分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流,二者之間實(shí)行串級(jí)連接,如圖2所示,即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)
35、器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入,再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看,電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面,叫做內(nèi)環(huán);轉(zhuǎn)速環(huán)在外面,叫做外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。</p><p> 該雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器ASR和ACR一般都采用PI調(diào)節(jié)器。因?yàn)镻I調(diào)節(jié)器作為校正裝置既可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度,使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)得到無(wú)靜差調(diào)速,又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性;作為控制器時(shí)又能兼顧快速響應(yīng)和消除靜
36、差兩方面的要求。一般的調(diào)速系統(tǒng)要求以穩(wěn)和準(zhǔn)為主,采用PI調(diào)節(jié)器便能保證系統(tǒng)獲得良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。</p><p> 圖2.2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)</p><p> 圖中U*n、Un—轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓;U*i、Ui—電流給定電壓和電流反饋電壓; ASR—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器; ACR—電流調(diào)節(jié)器;TG—測(cè)速發(fā)電機(jī);TA—電流互感器;UPE—電力電子變換器</p>
37、;<p> 2.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性</p><p> 圖2.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖</p><p> 雙閉環(huán)直流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖2.3所示,分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜特性的關(guān)鍵是掌握PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征。一般存在兩種狀況:飽和——輸出達(dá)到限幅值;不飽和——輸出未達(dá)到限幅值。當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時(shí),輸出為恒值,輸入量的變化不再影響輸出,相當(dāng)與使
38、該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時(shí),PI作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)太時(shí)總是為零。</p><p> 實(shí)際上,在正常運(yùn)行時(shí),電流調(diào)節(jié)器是不會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)的。因此,對(duì)靜特性來說,只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。</p><p> 1.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和</p><p> 這時(shí),兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和,穩(wěn)態(tài)時(shí),它們的輸入偏差電壓都是零,因此,</p><p
39、> = == (1-1)</p><p> = = (1-2)</p><p> 由式(1-1)可得:n==</p><p> 從而得到靜特性曲線的CA段。與此同時(shí),由于ASR不飽和,<可知<,這就是說,CA段特性從理想空載狀態(tài)的Id=0一直延續(xù)到=。而,一般都是大于額定電流的。這就是靜特性的運(yùn)行段,它是一條水
40、平的特性。</p><p><b> 2.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和</b></p><p> 這時(shí),ASR輸出達(dá)到限幅值,轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài),轉(zhuǎn)速的變化對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成了一個(gè)電流無(wú)靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時(shí):</p><p> == (1-3)</p><p> 其中,最大電流取決于電動(dòng)機(jī)的
41、容許過載能力和拖動(dòng)系統(tǒng)允許的最大加速度,由上式可得靜特性的AB段,它是一條垂直的特性。這樣是下垂特性只適合于的情況,因?yàn)槿绻?,則,ASR將退出飽和狀態(tài)。。</p><p> 圖2.4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性曲線</p><p> 2.4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型</p><p> 2.4.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型</p>
42、<p> 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的主要形式仍然是以傳遞函數(shù)或零極點(diǎn)模型為基礎(chǔ)的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.5所示。圖中和分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。為了引出電流反饋,在電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖中必須把電樞電流顯露出來。</p><p> 圖2.5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖</p><p> 2.4.2 起動(dòng)過程分析</
43、p><p> 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓由靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出電壓、電流調(diào)節(jié)器輸出電壓、可控整流器輸出電壓、電動(dòng)機(jī)電樞電流和轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)波形過程如圖2.6所示。由于在起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況,整個(gè)動(dòng)態(tài)過程就分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)階段。</p><p> 圖2.6 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程的轉(zhuǎn)速和電流波形</p><p&
44、gt; 第一階段是電流上升階段。當(dāng)突加給定電壓時(shí),由于電動(dòng)機(jī)的機(jī)電慣性較大,電動(dòng)機(jī)還來不及轉(zhuǎn)動(dòng)(n=0),轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓,這時(shí),很大,使ASR的輸出突增為,ACR的輸出為,可控整流器的輸出為,使電樞電流迅速增加。當(dāng)增加到(負(fù)載電流)時(shí),電動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng),以后轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出很快達(dá)到限幅值,從而使電樞電流達(dá)到所對(duì)應(yīng)的最大值(在這過程中的下降是由于電流負(fù)反饋所引起的),到這時(shí)電流負(fù)反饋電壓與ACR的給定電壓基本上是相等的,即</
45、p><p><b> ?。?-3)</b></p><p> 式中,——電流反饋系數(shù)。</p><p> 速度調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅值正是按這個(gè)要求來整定的。</p><p> 第二階段是恒流升速階段。從電流升到最大值開始,到轉(zhuǎn)速升到給定值為止,這是啟動(dòng)過程的主要階段,在這個(gè)階段中,ASR一直是飽和的,轉(zhuǎn)速負(fù)反饋不起調(diào)
46、節(jié)作用,轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài),系統(tǒng)表現(xiàn)為恒流調(diào)節(jié)。由于電流保持恒定值,即系統(tǒng)的加速度為恒值,所以轉(zhuǎn)速n按線性規(guī)律上升,由知,也線性增加,這就要求也要線性增加,故在啟動(dòng)過程中電流調(diào)節(jié)器是不應(yīng)該飽和的,晶閘管可控整流環(huán)節(jié)也不應(yīng)該飽和。</p><p> 第三階段是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在這個(gè)階段中起作用。開始時(shí)轉(zhuǎn)速已經(jīng)上升到給定值,ASR的給定電壓與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓相平衡,輸入偏差等于零。但其輸出卻由于積分作用還維
47、持在限幅值,所以電動(dòng)機(jī)仍在以最大電流下加速,使轉(zhuǎn)速超調(diào)。超調(diào)后,,使ASR退出飽和,其輸出電壓(也就是ACR的給定電壓)才從限幅值降下來,也隨之降了下來,但是,由于仍大于負(fù)載電流,在開始一段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速仍繼續(xù)上升。到時(shí),電動(dòng)機(jī)才開始在負(fù)載的阻力下減速,知道穩(wěn)定(如果系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)不夠好,可能振蕩幾次以后才穩(wěn)定)。在這個(gè)階段中ASR與ACR同時(shí)發(fā)揮作用,由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在外環(huán),ASR處于主導(dǎo)地位,而ACR的作用則力圖使盡快地跟隨ASR輸出的變
48、化。</p><p> 穩(wěn)態(tài)時(shí),轉(zhuǎn)速等于給定值,電樞電流等于負(fù)載電流,ASR和ACR的輸入偏差電壓都為零,但由于積分作用,它們都有恒定的輸出電壓。ASR的輸出電壓為</p><p><b> ?。?-4)</b></p><p><b> ACR的輸出電壓為</b></p><p><b&
49、gt; (1-5)</b></p><p> 由上述可知,雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),在啟動(dòng)過程的大部分時(shí)間內(nèi),ASR處于飽和限幅狀態(tài),轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開路,系統(tǒng)表現(xiàn)為恒電流調(diào)節(jié),從而可基本上實(shí)現(xiàn)理想過程。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)一定有超調(diào),只有在超調(diào)后,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器才能退出飽和,使在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)ASR發(fā)揮調(diào)節(jié)作用,從而使在穩(wěn)態(tài)和接近穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中表現(xiàn)為無(wú)靜差調(diào)速。故雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)品質(zhì)。</p&
50、gt;<p> 綜上所述,雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程有以下三個(gè)特點(diǎn):</p><p> (1)飽和非線形控制:隨著ASR的飽和與不飽和,整個(gè)系統(tǒng)處于完全不同的兩種狀態(tài),在不同情況下表現(xiàn)為不同結(jié)構(gòu)的線形系統(tǒng),只能采用分段線形化的方法來分析,不能簡(jiǎn)單的用線形控制理論來籠統(tǒng)的設(shè)計(jì)這樣的控制系統(tǒng)。</p><p> (2)轉(zhuǎn)速超調(diào):當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR采用PI調(diào)節(jié)器時(shí),轉(zhuǎn)速必然有超
51、調(diào)。轉(zhuǎn)速略有超調(diào)一般是容許的,對(duì)于完全不允許超調(diào)的情況,應(yīng)采用其他控制方法來抑制超調(diào)。</p><p> ?。?)準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制:在設(shè)備允許條件下實(shí)現(xiàn)最短時(shí)間的控制稱作“時(shí)間最優(yōu)控制”,對(duì)于電力拖動(dòng)系統(tǒng),在電動(dòng)機(jī)允許過載能力限制下的恒流起動(dòng),就是時(shí)間最優(yōu)控制。但由于在起動(dòng)過程Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)階段中電流不能突變,實(shí)際起動(dòng)過程與理想啟動(dòng)過程相比還有一些差距,不過這兩段時(shí)間只占全部起動(dòng)時(shí)間中很小的成分,無(wú)傷大局,可稱作“準(zhǔn)時(shí)
52、間最優(yōu)控制”。采用飽和非線性控制的方法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制是一種很有實(shí)用價(jià)值的控制策略,在各種多環(huán)控制中得到普遍應(yīng)用。</p><p> 第三章 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)</p><p> 3.1 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)原則</p><p> 為了保證轉(zhuǎn)速發(fā)生器的高精度和高可靠性,系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速變化率反饋和電流反饋的雙閉環(huán)電路主要考慮以下問題:</p><p&
53、gt; 1. 保證轉(zhuǎn)速在設(shè)定后盡快達(dá)到穩(wěn)速狀態(tài); </p><p> 2. 保證最優(yōu)的穩(wěn)定時(shí)間;</p><p> 3. 減小轉(zhuǎn)速超調(diào)量。</p><p> 為了解決上述問題,就必須對(duì)轉(zhuǎn)速、電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以滿足系統(tǒng)的需要。</p><p> 建立調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)方法所遵循的原則是:</p><p&g
54、t;<b> 概念清楚、易懂;</b></p><p> 計(jì)算公式簡(jiǎn)明、好記;</p><p> 不僅給出參數(shù)計(jì)算的公式,而且指明參數(shù)調(diào)整的方向;</p><p> 能考慮飽和非線性控制的情況,同樣給出簡(jiǎn)明的計(jì)算公式;</p><p> 適用于各種可以簡(jiǎn)化成典型系統(tǒng)的反饋控制系統(tǒng)。</p><
55、;p> 直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程設(shè)計(jì)包括確定典型系統(tǒng)、選擇調(diào)節(jié)器類型、計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)、計(jì)算調(diào)節(jié)器電路參數(shù)、校驗(yàn)等內(nèi)容。</p><p> 在選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)時(shí),只采用少量的典型系統(tǒng),它的參數(shù)與系統(tǒng)性能指標(biāo)的關(guān)系都已事先找到,具體選擇參數(shù)時(shí)只須按現(xiàn)成的公式和表格中的數(shù)據(jù)計(jì)算一下就可以了,這樣就使設(shè)計(jì)方法規(guī)范化,大大減少了設(shè)計(jì)工作量。</p><p> 3.2 Ⅰ型系統(tǒng)與Ⅱ型系
56、統(tǒng)的性能比較 </p><p> 許多控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可表示為:</p><p> 根據(jù)W(s)中積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)的不同,將該控制系統(tǒng)稱為0型、Ⅰ型、Ⅱ型……系統(tǒng)。自動(dòng)控制理論證明,0型系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)是有差的,而Ⅲ型及Ⅲ型以上的系統(tǒng)很難穩(wěn)定。因此,通常為了保證穩(wěn)定性和一定的穩(wěn)態(tài)精度,多用Ⅰ型、Ⅱ型系統(tǒng),典型的Ⅰ型、Ⅱ型系統(tǒng)其開環(huán)傳遞函數(shù)為</p><p
57、><b> ?。?-1)</b></p><p><b> (2-2)</b></p><p> 一般說來典型Ⅰ型系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)跟隨性能上可以做到超調(diào)小,但抗憂性能差;而典型Ⅱ型系統(tǒng)的超調(diào)量相對(duì)要大一些而抗擾性能卻比較好。基于此,在轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中,電流環(huán)的一個(gè)重要作用是保持電樞電流在動(dòng)態(tài)過程中不超過允許值,即能否抑制超調(diào)是設(shè)計(jì)電
58、流環(huán)首先要考慮的問題,所以一般電流環(huán)多設(shè)計(jì)為Ⅰ型系統(tǒng),電流調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)應(yīng)以此為限定條件。至于轉(zhuǎn)速環(huán),穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差是最根本的要求,所以轉(zhuǎn)速環(huán)通常設(shè)計(jì)為Ⅱ型系統(tǒng)。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中,整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts和電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi一般都比電樞回路電磁Tl小很多,可將前兩者近似為一個(gè)慣性環(huán)節(jié),取T∑i=Ts+Toi。這樣,經(jīng)過小慣性環(huán)節(jié)的近似處理后,電流環(huán)的控制對(duì)象是一個(gè)雙慣性環(huán)節(jié),要將其設(shè)計(jì)成典型Ⅰ型系統(tǒng),同理,經(jīng)過小慣性環(huán)節(jié)的近似處理后,轉(zhuǎn)速
59、環(huán)的被控對(duì)象形如式(2-1)。如前所述,轉(zhuǎn)速環(huán)應(yīng)設(shè)計(jì)成Ⅱ型系統(tǒng),所以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器也就設(shè)計(jì)成PI型調(diào)節(jié)器,如下式所示:</p><p><b> ?。?-3)</b></p><p> 3.3 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)</p><p> 3.3.1 結(jié)構(gòu)框圖的化簡(jiǎn)和結(jié)構(gòu)的選擇</p><p> 在按動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí),可
60、以暫不考慮反電動(dòng)勢(shì)變化的動(dòng)態(tài)影響,即E≈0。這時(shí),電流環(huán)如圖3.1所示。</p><p> 圖3.1 電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡(jiǎn)</p><p> 忽略反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)作用的近似條件是:</p><p> 式中-------電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。</p><p> 如果把給定濾波和反饋濾波兩個(gè)環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內(nèi),同時(shí)把給
61、定信號(hào)改成U*i(s) / ,則電流環(huán)便等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)。</p><p> 圖3.2 等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)</p><p> 最后,由于Ts 和 T0i 一般都比Tl 小得多,可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是一個(gè)慣性環(huán)節(jié),其時(shí)間常數(shù)為</p><p> T∑i = Ts + Toi </p><p> 則電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖最終簡(jiǎn)化成圖
62、3.3</p><p> 圖3.3 小慣性環(huán)節(jié)的近似處理</p><p> 3.3.2 時(shí)間常數(shù)的計(jì)算</p><p> 1、直流電機(jī)參數(shù) </p><p> PN=555KW, PN=555KW,UN=750V,IN=760A,nN=375r/min,電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce=1.82V.min/r,電樞回路總電阻R=0.14Ω,允許
63、電流過載倍數(shù)λ=1.5,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=75。電磁時(shí)間常數(shù)Tl=0.031s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.112s電流反饋時(shí)間常數(shù)Toi=0.002s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)Ton=0.02s。且調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓U*nm=U*in=U*cm=10V,調(diào)節(jié)器輸入電阻R0=40KΩ。 </p><p> 2、整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts=0.0017s。</p><p> 3、電流濾波時(shí)
64、間常數(shù)Toi=0.002s。</p><p> 4、電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和T∑i=Ts+Toi=0.0017s +0.002s =0.0037s。</p><p> 5、電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)Tl=0.031s。</p><p> 6、電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常Tm=0.112s。</p><p> 3.3.3 選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)<
65、/p><p> 要求電流無(wú)靜差,實(shí)際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時(shí)有太大的超調(diào),以保證電流在動(dòng)態(tài)過程中不超過允許值,而對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)的及時(shí)抗擾作用只是次要的因素,為此,電流環(huán)應(yīng)以跟隨性能為主,應(yīng)選用典型I型系統(tǒng)。 </p><p> 電流環(huán)的控制對(duì)象是雙慣性型的,要校正成典型 I 型系統(tǒng),顯然應(yīng)采用PI型的電流調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)可以寫成 </p><p><
66、;b> ?。?-5)</b></p><p> 式中 Ki — 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù);</p><p> i — 電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。</p><p> 檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能:</p><p> 參照典型Ⅰ型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系表格,可以看出各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的。</p>
67、<p> 3.3.4 計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)</p><p> 電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù):i=Tl=0.031s。</p><p> 電流環(huán)開環(huán)增益:要求δi<5%時(shí),應(yīng)取KIT∑i=0.5,因此</p><p> 于是,ACR的比例系數(shù)為:</p><p> 3.3.5 校驗(yàn)近似條件</p><p&g
68、t; 電流環(huán)截止頻率:ci=KI=135.1s-1;</p><p> 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件:</p><p><b> 滿足近似條件</b></p><p> 忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件:</p><p><b> 滿足近似條件</b></p>&l
69、t;p> 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件:</p><p><b> 滿足近似條件</b></p><p> 3.3.6 計(jì)算調(diào)節(jié)器的電阻和電容</p><p> 圖3.4 PI型電路調(diào)節(jié)器的組成</p><p> 按所用運(yùn)算放大器取R0=40k,各電阻和電容值為:</p><p&g
70、t; 3.4 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)</p><p> 3.4.1 轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡(jiǎn)</p><p> 電流環(huán)經(jīng)簡(jiǎn)化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié),接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi),電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)為Ui*(s),因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效</p><p> 用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)后,整個(gè)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便如圖3.5所示</p><p&g
71、t; 和電流環(huán)一樣,把轉(zhuǎn)速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi),同時(shí)將給定信號(hào)改成U*n(s)/,再把時(shí)間常數(shù)為1 / KI 和 T0n 的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來,近似成一個(gè)時(shí)間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié),其中</p><p> 圖3.5 用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)的轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖</p><p> 最后轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖為圖3.6</p><p> 圖3.6 等效成單位負(fù)反饋
72、系統(tǒng)和小慣性的近似處理的轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖</p><p> 3.4.2 確定時(shí)間常數(shù)</p><p> 1、電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/KI。由電流環(huán)參數(shù)可知KIT∑i=0.5,則</p><p> 2、轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)Ton。根據(jù)已知條件可知Ton=0.02s</p><p> 3、轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)T∑n。按小時(shí)間常數(shù)近似處理,取<
73、/p><p> 3.4.3 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)</p><p> 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差,在負(fù)載擾動(dòng)作用點(diǎn)前面必須有一個(gè)積分環(huán)節(jié),它應(yīng)該包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 中,現(xiàn)在在擾動(dòng)作用點(diǎn)后面已經(jīng)有了一個(gè)積分環(huán)節(jié),因此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)共有兩個(gè)積分環(huán)節(jié),所以應(yīng)該設(shè)計(jì)成典型 Ⅱ 型系統(tǒng),這樣的系統(tǒng)同時(shí)也能滿足動(dòng)態(tài)抗擾性能好的要求。由此可見,ASR也應(yīng)該采用PI調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)為</p>
74、;<p> 式中 Kn — 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù);</p><p> n — 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。</p><p> 3.4.4 計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)</p><p> 按跟隨和抗擾性能都較好的原則,取h=5,則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為:</p><p><b> 轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益為:</b&g
75、t;</p><p> ASR的比例系數(shù)為:</p><p> 3.4.5 檢驗(yàn)近似條件</p><p> 轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為 </p><p> 電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為</p><p><b> 滿足近似條件</b></p><p> 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近
76、似處理?xiàng)l件為</p><p><b> 滿足近似條件</b></p><p> 3.4.6 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容</p><p> 圖3.7 PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的組成</p><p><b> 取R0=40k,則</b></p><p> 當(dāng)h=5時(shí),查詢典型Ⅱ型
77、系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)的表格可以看出,不能滿足設(shè)計(jì)要求,需要添加微分負(fù)反饋:</p><p> 第四章 Simulink仿真</p><p> 4.1 電流環(huán)的仿真設(shè)計(jì)</p><p> 校正后電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖經(jīng)過化簡(jiǎn)和相關(guān)計(jì)算,在matlab中搭建好系統(tǒng)的模型,如下圖:</p><p> 圖3.8 電流環(huán)的仿真模型&
78、lt;/p><p> 圖3.9 電流環(huán)的仿真結(jié)果</p><p> 4.2 轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真設(shè)計(jì)</p><p> 校正后電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖經(jīng)過化簡(jiǎn)和相關(guān)計(jì)算,在matlab中搭建好系統(tǒng)的模型,如下圖:</p><p> 圖3.10 轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真模型</p><p> 圖3.11 轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真結(jié)果</
79、p><p> 4.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)</p><p> 圖3.12 雙閉環(huán)的仿真模型</p><p> 圖3.13 雙閉環(huán)的仿真結(jié)果</p><p><b> 課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p> 時(shí)光飛逝,歲月如梭,轉(zhuǎn)瞬間,一周的運(yùn)控課設(shè)就這樣匆匆結(jié)束了,仍有種意猶未盡
80、的感覺。雖課設(shè)僅短短一周,但我學(xué)到的卻是頗多。</p><p> 對(duì)于運(yùn)控這門課程,只是上課聽老師講一些理論的東西,對(duì)它在現(xiàn)實(shí)生活的應(yīng)用并不了解,也不知道其具體到生活中都有哪些作用。只覺得這是一門專業(yè)課程,并沒有引起自己對(duì)這門課程的興趣。直到這次課設(shè),老師給我們講解了雙閉環(huán)的直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì),還講了其在生活中的應(yīng)用。使我對(duì)這門課程有了一定的了解,同時(shí)也對(duì)這門課程有了一定的興趣。本次課程設(shè)計(jì)除了自己設(shè)計(jì)與計(jì)算調(diào)
81、節(jié)器的參數(shù)外,還用了Simulink仿真。雖這也不是我第一次使用這個(gè)軟件了,但這軟件的龐大功能使我不得不佩服,至今對(duì)它仍還是有太多太多的不知道,但我相信,總有那么一天,我會(huì)達(dá)到我想要達(dá)到的結(jié)果。</p><p> 其實(shí),在這次課程設(shè)計(jì)中,我遇到了很多問題,除了自己查閱資料,和同學(xué)討論,再加上雷老師耐心的指導(dǎo),基本所以問題都解決了。不得不感慨,生活中的許多問題不也這樣嗎?只要我們肯去努力,肯用心,肯下功夫,似乎沒
82、有什么是解決不了的。生活如此,生命也如此。</p><p> 我想,在以后的生活中,我會(huì)花更多的時(shí)間去學(xué)習(xí)運(yùn)控這門課程。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> 陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)——運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007</p><p> 楊蔭福、段善旭、朝澤云.電力電子裝
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