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《雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設計與仿真.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設計及其仿真班級：自動化學號：姓名：目錄1前言…………………………………………………………………31.1課題研究的意義…………………………………………………………31.2課題研究的背景…………………………………………………………32總體設計方案…………………………………………………………32.1MATLAB仿真軟件介紹…………………………………………………32.2設計目標…………………………………………………………………42.3系統(tǒng)理論設計…………………………………………………………52.4仿真實驗……………………………………
2、…………………………92.5仿真結果……………………………………………………………103結論……………………………………………………………124參考文獻……………………………………………………………131前言1.1課題研究的意義現(xiàn)代運動控制技術以各類電動機為控制對象，以計算機和其他電子裝置為控制手段，以電力電子裝置為弱電控制強電的紐帶，以自動控制理論和信息處理理論為基礎，以計算機數(shù)字仿真和計算機輔助設計為研究和開發(fā)的工具。直調(diào)調(diào)速是現(xiàn)代電力拖動自動控制系統(tǒng)中發(fā)展較早的技術。就目前而言，直流調(diào)速系統(tǒng)仍然是自動調(diào)速系統(tǒng)的主要形式，在許多工業(yè)部門，如軋
3、鋼、礦山采掘、紡織、造紙等需要高性能調(diào)速的場合得到廣泛的應用。且直流電動機具有良好的起、制動性能，宜于在大圍平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速和快速正反向的電力拖動領域中得到了廣泛的應用。由于直流拖動控制系統(tǒng)在理論上和實踐上都比較成熟，而且從控制的角度來看，它又是交流拖動控制系統(tǒng)的基礎。所以加深直流電機控制原理理解有很重要的意義[1]。1.2課題研究的背景電力電子技術是電機控制技術發(fā)展的最重要的助推器,電力電機技術的迅猛發(fā)展,促使了電機控制技術水平有了突破性的提高。從20世紀60年代第一代電力電子器件-晶閘管(SCR)發(fā)明至今,已經(jīng)歷了第二代有自關斷能力的
4、電力電子器件-GTR、GTO、MOSFET,第三代復合場控器件-IGBT、MCT等,如今正蓬勃發(fā)展的第四代產(chǎn)品-功率集成電路(PIC)。每一代的電力電子元件也未停頓,多年來其結構、工藝不斷改進,性能有了飛速提高,在不同應用領域它們在互相競爭,新的應用不斷出現(xiàn)。同時電機控制技術的發(fā)展得力于微電子技術、電力電子技術、傳感器技術、永磁材料技術、自動控制技術和微機應用技術的最新發(fā)展成就。正是這些技術的進步使電動機控制技術在近二十多年發(fā)生了天翻地覆的變化[2]。2總體設計方案2.1MATLAB仿真軟件介紹本設計所采用的仿真軟件是MATLAB。MATLAB是
5、美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB應用非常之廣泛！MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點，使MATLAB成為一個強大的數(shù)學軟件。主要的優(yōu)勢特點為：①高效的數(shù)值計算及符號計算功能，能使用戶從繁雜的數(shù)學運算分析中解脫出來；②具有完備的圖
6、形處理功能，實現(xiàn)計算結果和編程的可視化；③友好的用戶界面及接近數(shù)學表達式的自然化語言，使學者易于學習和掌握；④功能豐富的應用工具箱(如信號處理工具箱、通信工具箱等)，為用戶提供了大量方便實用的處理工具。2.2設計目標設計一個雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，利用晶閘管供電，整流裝置采用三相橋式電路，調(diào)速圍D=10，要求:靜差率≤5%；穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量σi≤5%，電流脈動系數(shù)si≤10%；啟動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速退飽和超調(diào)量σn≤10%[1][3]。直流電動機數(shù)據(jù)：額定功率：29.92KW，額定電壓：220V，額定電流：136A，額定轉(zhuǎn)速：1460r/m，C
7、e=0.132V·min/r允許過載倍數(shù)：λ=1.5晶閘管裝置放大系數(shù)：Ks=40電樞回路總電阻：R=1Ω時間常數(shù)：機電時間常數(shù)：Tm=0.18s電磁時間常數(shù):Tl=0.03s電流反饋系數(shù)：β=0.05V/A轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：α=0.007V·min/r轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)：Ton=0.005s，Toi=0.005sh=52.3系統(tǒng)理論設計：在雙閉環(huán)系統(tǒng)中應該首先設計電流調(diào)節(jié)器，然后把整個電流環(huán)看作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，再設計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。這樣的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的靜態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，結構簡單，工作可靠，設計和調(diào)試方便，達到本課程設計的要求。圖1雙閉環(huán)直
8、流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖2.3.1電流調(diào)節(jié)器設計(1)確定時間常數(shù)整流裝置滯后時間常數(shù)Ts：三相電路的平均失控時間Ts=0.0017s電流
