轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有差直流調(diào)速系統(tǒng)

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1、JIUJIANGUNIVERSITY電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有差直流調(diào)速系統(tǒng)院系電子工程學(xué)院專業(yè)自動(dòng)化姓名王強(qiáng)年級(jí)電A113201(13)指導(dǎo)教師張波2014年6月摘要運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍的是自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)主要包括直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)。在高性能的拖動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中，相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)基本采用直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)。直流調(diào)速是指人為地或自動(dòng)地改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，已滿足工作機(jī)械的要求。從機(jī)械特性上看就是通過改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)或外加電壓等方法來改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，從而改變電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性和負(fù)載機(jī)械特性的的交點(diǎn)，使電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。本文以直流

2、電動(dòng)機(jī)為對象，對轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有差直流調(diào)速系統(tǒng)在單閉環(huán)控制下的情形，進(jìn)行了深入的分析研究，并用計(jì)算機(jī)仿真工具M(jìn)ATLAB的Simulink工具箱對系統(tǒng)模型進(jìn)行了仿真研究。關(guān)鍵詞：直流電機(jī)調(diào)速；單閉環(huán)；MATLAB仿真I目錄引言11設(shè)計(jì)任務(wù)及要求21.1設(shè)計(jì)任務(wù)21.2設(shè)計(jì)要求22設(shè)計(jì)方案論證33設(shè)計(jì)電路的原理分析43.1單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的組成43.2轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)分析53.3反饋控制單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析73.4轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有差直流調(diào)速系統(tǒng)原理84轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有差直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型94.1轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有差直流調(diào)速系統(tǒng)的建模9

3、4.2仿真模型使用模塊提取的路徑及其參數(shù)設(shè)置95轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有差直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真及分析115.1轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有差直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真115.2轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有差直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真結(jié)果分析11結(jié)論12參考文獻(xiàn)13-III-轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有差直流調(diào)速系統(tǒng)引言三十多年來，直流電機(jī)調(diào)速控制經(jīng)歷了重大的變革。首先實(shí)現(xiàn)了整流器的更新?lián)Q代，以三相整流橋等整流裝置取代了習(xí)用已久的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動(dòng)完成了一次大的躍進(jìn)。以上技術(shù)的應(yīng)用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。直流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，在可

4、逆脈寬調(diào)速、高精度的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中仍然難以替代。直流調(diào)速是指人為地或自動(dòng)地改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,以滿足工作機(jī)械的要求。從機(jī)械特性上看,就是通過改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)或外加工電壓等方法來改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,從而改變電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性和工作特性機(jī)械特性的交點(diǎn),使電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，宜于在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在軋鋼機(jī)、礦井卷揚(yáng)機(jī)、挖掘機(jī)、海洋鉆機(jī)、金屬切削機(jī)床、造紙機(jī)、高層電梯等需要高性能可控電力拖動(dòng)的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流拖動(dòng)系統(tǒng)無論在理論上和實(shí)踐上都比較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是

5、交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以直流調(diào)速系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中有著舉足輕重的作用。在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的作用點(diǎn)離被調(diào)量較遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)作用受到多個(gè)環(huán)節(jié)的延滯，因此單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)抵抗電壓擾動(dòng)的性能要差一些。本次設(shè)計(jì)由于對電動(dòng)機(jī)的調(diào)速穩(wěn)定性要求不高，所以使用單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。本課題以直流電動(dòng)機(jī)為對象，第一部分為單閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)部分，研究單閉環(huán)(轉(zhuǎn)速負(fù)反饋)有靜差工作時(shí)系統(tǒng)的組成和動(dòng)靜特性并進(jìn)行相關(guān)分析。第二部分為軟件仿真部分，用MATLAB軟件對系統(tǒng)性能進(jìn)行仿真研究，對仿真結(jié)果分析、研究，驗(yàn)證控制方案的合理性。V轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有差直流調(diào)速系統(tǒng)1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.1設(shè)計(jì)任

6、務(wù)本設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有差直流調(diào)速系統(tǒng)是由六脈沖發(fā)生器、三相橋式整流裝置和直流電動(dòng)機(jī)組成。通過調(diào)節(jié)六脈沖發(fā)生器，可以給三相橋式整流裝置提供六脈沖信號(hào)，三相橋式整流裝置給直流電動(dòng)機(jī)提供電源，偏差信號(hào)給電動(dòng)機(jī)提供轉(zhuǎn)速1000r/min要求，可以對直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，通過仿真可以觀察到電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定于給定的轉(zhuǎn)速大小。1.2設(shè)計(jì)要求任何一臺(tái)需要控制調(diào)速的設(shè)備，其生產(chǎn)工藝對調(diào)速性能都有一定的要求。例如，最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之間的范圍，是有級(jí)調(diào)速還是無級(jí)調(diào)速，再穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)允許轉(zhuǎn)速波動(dòng)的大小，從正轉(zhuǎn)運(yùn)行變到反轉(zhuǎn)運(yùn)行的時(shí)間間隔，突加或突減負(fù)載時(shí)允許的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，運(yùn)行停止時(shí)要求的定位

7、精度等等。歸納起來，對于調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求有以下三個(gè)方面：（1）調(diào)速。在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分檔地(有級(jí))或平滑地(無級(jí))調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。（2）穩(wěn)速。以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過大的速度波動(dòng)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。（3）加、減速。頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要求加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起、制動(dòng)盡量平穩(wěn)。為了進(jìn)行定量的分析，可以針對前兩項(xiàng)要求定義兩個(gè)調(diào)速指標(biāo)，叫做“調(diào)速范圍”和“靜差率”。這兩個(gè)指標(biāo)合稱調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。（1）調(diào)速范圍生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速n和最低轉(zhuǎn)速n之比叫調(diào)