帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋直流雙閉環(huán)調(diào)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、成績(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題目:帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋直流雙閉環(huán)調(diào)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)院系名稱:專業(yè)班級(jí):學(xué)生姓名:學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師:評(píng)語(yǔ)：摘要電力拖動(dòng)實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能之間的能量轉(zhuǎn)換，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)電壓、電流、頻率等輸入量，來(lái)改變工作機(jī)械的轉(zhuǎn)矩、速度、位移等機(jī)械量，使各種工作機(jī)械按人們期望的要求運(yùn)行，以滿足生產(chǎn)工藝及其他應(yīng)用的需要。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速和快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。單閉環(huán)系統(tǒng)用PI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，消除負(fù)載轉(zhuǎn)矩干擾對(duì)轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)的影響。但單閉環(huán)系統(tǒng)并不能充分按照理想要求控制電流的動(dòng)態(tài)過(guò)程

2、。因此常采用雙閉環(huán)系統(tǒng)，因?yàn)殡娏髡{(diào)節(jié)器是內(nèi)環(huán)，因此首先設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，對(duì)其進(jìn)行必要的變化和近似處理，電流環(huán)設(shè)計(jì)完后，把電流環(huán)等效成轉(zhuǎn)速環(huán)的一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，從而設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。再根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋，使系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速無(wú)超調(diào)。同時(shí)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析及其原理進(jìn)行了一些說(shuō)明，介紹了其主電路、檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)，并介紹電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)和一些參數(shù)選擇、計(jì)算，使其設(shè)計(jì)參數(shù)要求的指標(biāo)。關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)系統(tǒng)電流調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速環(huán)轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋目錄1概述12設(shè)計(jì)要求與方案12.1設(shè)計(jì)要求12.2設(shè)計(jì)方案13系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)33.1轉(zhuǎn)速給定電路的設(shè)計(jì)33.2系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì)43

3、.3轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)43.4電流檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)43.5觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)43.6電流調(diào)節(jié)器電路的設(shè)計(jì)43.7轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電路的設(shè)計(jì)43.8轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋電路的設(shè)計(jì)44系統(tǒng)參數(shù)的整定44.1電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定44.1.1電流調(diào)節(jié)器的簡(jiǎn)化與選型44.1.2電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的計(jì)算44.2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定44.2.1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的簡(jiǎn)化與選型44.2.2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)的計(jì)算44.2.2轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的計(jì)算45設(shè)計(jì)心得46參考文獻(xiàn)411概述閉環(huán)調(diào)速比開(kāi)環(huán)調(diào)速具有更好的調(diào)速性能。而雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)又要比單環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有更好的動(dòng)態(tài)性能和抗擾性能。為了使轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)

4、兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行嵌套連接。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)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)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)。為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器，但由于當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器時(shí)，轉(zhuǎn)速必然有超調(diào)，該控制系統(tǒng)中要求轉(zhuǎn)速超調(diào)為0，所以需引入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋來(lái)抑制消除超調(diào)。2設(shè)計(jì)要求與方案2.1設(shè)計(jì)要求1.穩(wěn)態(tài)指標(biāo)無(wú)靜差，且動(dòng)態(tài)指標(biāo)的電流超調(diào)量σi≤5%；采用轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋使轉(zhuǎn)速超調(diào)量等

5、于0。2.確定設(shè)計(jì)方案。3.按照確定的方案設(shè)計(jì)單元電路。要求畫(huà)出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。2.2設(shè)計(jì)方案17根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。串級(jí)控制系統(tǒng)與單回路控制系統(tǒng)相比具有單回路控制系統(tǒng)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，同時(shí)有單回路控制系統(tǒng)沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，如提高了被控對(duì)象的等效時(shí)間常數(shù)；提高了系統(tǒng)的工作頻率；對(duì)負(fù)載的變化具有一定的自適應(yīng)能力等。而且該系統(tǒng)有兩個(gè)控制參數(shù)即被控制量，一個(gè)是電流，一個(gè)是轉(zhuǎn)速。由于系統(tǒng)希望最終能獲得很好的轉(zhuǎn)速，所以主變量應(yīng)為轉(zhuǎn)速，即將轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)置為外環(huán)；同時(shí)電流環(huán)就成為了內(nèi)環(huán)。通過(guò)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速的變換，把轉(zhuǎn)速

6、調(diào)節(jié)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)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。同時(shí)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器使用PI調(diào)節(jié)器，從而獲得更好地靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。但由于當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器時(shí)，轉(zhuǎn)速必然有超調(diào)，該控制系統(tǒng)中要求轉(zhuǎn)速超調(diào)為0，所以需引入其他控制方式來(lái)抑制消除超調(diào)，可以采用轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋。從而形成帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仍然采用直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)，只是在最后單獨(dú)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋。系統(tǒng)組成有電流調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，電流變換器（檢測(cè)電流值），整流電路，轉(zhuǎn)速測(cè)量等。系統(tǒng)整流裝置采用三相橋式整流，同時(shí)注意系統(tǒng)的過(guò)電保護(hù)。直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖

7、如圖2.2.1。直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖2.2.2所示。圖2.2.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖ASR——轉(zhuǎn)速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——轉(zhuǎn)速給定電壓——轉(zhuǎn)速反饋電壓——電流給定電壓——電流反饋電壓17圖2.2.2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖1系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)3.1轉(zhuǎn)速給定電路的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路的主要作用是將轉(zhuǎn)速信號(hào)變換為與轉(zhuǎn)速稱正比的電壓信號(hào)，濾除交流分量，為系統(tǒng)提供滿足要求的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路主要由測(cè)速發(fā)電機(jī)組成，將測(cè)速發(fā)電