交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告題 n交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名劉泰波班級(jí)學(xué)號(hào)電氣本1205班1230140521專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化1.研究現(xiàn)狀和與背景隨著人類的發(fā)展能源需求正極大地影響著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)同樣也面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)能 源需求的壓力。20世紀(jì)九十年代我國(guó)高耗能產(chǎn)品的耗能量比發(fā)達(dá)國(guó)家高12-15%,能源綜合利用 效率僅為38%,我國(guó)迫切需耍提高能源利用效率。電機(jī)是能源消耗大戶我國(guó)電機(jī)總裝機(jī)容 量己達(dá)4億千瓦，年耗電量達(dá)6000億千瓦時(shí)，占工業(yè)耗電量的80%,然而肓到目前，我國(guó)各類 在用電機(jī)80%以上還是中小型異步電動(dòng)機(jī)，可見(jiàn)我國(guó)在電機(jī)節(jié)能領(lǐng)域有非常大的潛力。電機(jī)

2、節(jié)能 技術(shù)最受矚冃的就是變頻調(diào)速技術(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的卩電效果、優(yōu)良的調(diào)速性能以及 廣泛的適用性而成為電氣傳動(dòng)發(fā)展的主流方向。雖然我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)研究非?；钴S，但是產(chǎn) 業(yè)化仍很不理想，外國(guó)產(chǎn)品兒乎占據(jù)了我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)市場(chǎng)的60%。從總體上看，我國(guó)變頻傳 動(dòng)的技術(shù)水平較國(guó)際先進(jìn)水平差距10多年。在大功率交一交、無(wú)換向器電機(jī)等變頻技術(shù)方面， 國(guó)內(nèi)只冇少數(shù)科研單位有能力制造，但在數(shù)字化及系統(tǒng)可靠性方面與國(guó)外還侑相當(dāng)羌距。異步 電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，通過(guò)處標(biāo)變換，可以使z降階 并簡(jiǎn)化，但沒(méi)有改變其非線性、多變量的本質(zhì)。轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)、恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速閉

3、環(huán)、轉(zhuǎn)旁頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能不夠理想，調(diào)節(jié)器參數(shù)很難準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，關(guān)鍵就在于 只是沿用了單變量控制系統(tǒng)的概念而沒(méi)有考慮非線性、多變量的本質(zhì)。2. 選題依據(jù)和主耍實(shí)現(xiàn)內(nèi)容(1) 選題依據(jù)變頻調(diào)速技術(shù)是一種以改變交流電動(dòng)機(jī)的供電頻率來(lái)到交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速f1的及技術(shù)。大家 知道，從人范用來(lái)分，電動(dòng)機(jī)侑肓流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。由于肓流電動(dòng)機(jī)調(diào)速容易實(shí)現(xiàn)，性 能好，因此，過(guò)去牛產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速多用直流電動(dòng)機(jī)。但直流電動(dòng)機(jī)固有的缺點(diǎn)是，由于采用直 流電源，它的滑環(huán)和碳刷要經(jīng)常拆換，故費(fèi)時(shí)費(fèi)工，成本高，給人們帶來(lái)不少的麻煩。因此人 們希望，讓簡(jiǎn)單可靠?jī)r(jià)廉籠型交流電動(dòng)機(jī)也能像直流電動(dòng)機(jī)那樣調(diào)速。這樣就出現(xiàn)了定

4、了調(diào)速、 變極調(diào)速、滑差調(diào)速、轉(zhuǎn)子申電阻調(diào)速和串極調(diào)速等交流調(diào)速方式；由此出現(xiàn)了滑差電機(jī)、繞 線式電機(jī)、同步交流電機(jī)，但其調(diào)速性能都無(wú)法和直流電機(jī)相比。直到20世紀(jì)80年代，由于電 力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，才出現(xiàn)了變頻調(diào)速技術(shù)。它的出現(xiàn)就以其優(yōu)界的性 能逐步取代其他交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式，乃至直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，而成為電氣傳動(dòng)的屮樞。(2) 主要實(shí)現(xiàn)內(nèi)容通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，電機(jī)尾部接有旋轉(zhuǎn)編碼器，編碼器高速脈沖信號(hào)接 入plc,通過(guò)高速計(jì)數(shù)器指令 準(zhǔn)確計(jì)算岀電機(jī)的轉(zhuǎn)速，依靠plc內(nèi)部的pid指令 動(dòng)態(tài)的準(zhǔn)確調(diào) 節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定速度與反饋速度基木一致，實(shí)現(xiàn)功能。3.

5、 總體設(shè)計(jì)方案(1) 方案的選擇針對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，有開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩個(gè)系統(tǒng)，由于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能簡(jiǎn)易實(shí)現(xiàn)，可電 壓直接觸發(fā)控制電動(dòng)機(jī)電路，但是系統(tǒng)的靜特性較差；而閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性好。rti于社會(huì)工業(yè) 中基于生產(chǎn)穩(wěn)定和生產(chǎn)需要，廣泛使用閉壞系統(tǒng)，所以此次設(shè)計(jì)采用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)主要由幾個(gè)部分組成工作，即可編程邏輯控制器件plc、變頻器、電機(jī)和傳感 器。通過(guò)設(shè)直給定輸入給plc,電動(dòng)機(jī)的尾部安裝有旋轉(zhuǎn)編碼器，編碼器高速脈沖信號(hào)接入plc, 經(jīng)過(guò)plc控制變頻器驅(qū)動(dòng)三相界步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)肓速計(jì)數(shù)器指令，準(zhǔn)確計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， 隨示將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋給plc,依據(jù)plc內(nèi)部的pid指令，動(dòng)態(tài)

6、精確的調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá) 到設(shè)定速度和反饋速度基本一致，從陽(yáng)實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速，最終實(shí)現(xiàn)變頻器的閉壞速度控制的功 能要求。閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇采用編程軟件gx developer進(jìn)行梯形圖程序設(shè)計(jì)，通過(guò)程序分析下 載和實(shí)驗(yàn)?zāi)M調(diào)試，達(dá)到實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求。gx developer是三菱plc的編程軟件。適用于q、qnu、 qs、qna、ans、ana、fx等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、sfc、st及fb、label 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫(xiě)plc程序 功能。而組態(tài)仿真軟件選丿ij組態(tài)工。紐態(tài)土仿真模擬軟件具備適應(yīng)性強(qiáng)、開(kāi)放性好、經(jīng)濟(jì)實(shí)恵、

7、易擴(kuò)展、開(kāi)發(fā)周期短等一系列特點(diǎn)。一般能夠把系統(tǒng)區(qū)分為監(jiān)控層、控制層、管理層。監(jiān)控層 與管理層相連接，又與控制層相連接，不僅實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)臨控，1仏幾在口動(dòng)控制系統(tǒng)中起 著重耍的作用。特別需耍思考動(dòng)畫(huà)、數(shù)據(jù)、畫(huà)而這些悄況。組態(tài)王仿真軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)需耍 考慮監(jiān)控系統(tǒng)的要求和實(shí)現(xiàn)功能的分析。組態(tài)王仿真軟件也為使用者提供對(duì)視化的監(jiān)控畫(huà)面， 有益于使用者實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。且纟fl態(tài)王仿真軟件可以i足的利用windows圖形編輯功能，便 捷的組成監(jiān)控畫(huà)面，且憑借以動(dòng)畫(huà)形式體現(xiàn)控制設(shè)備情況，具備實(shí)時(shí)趨勢(shì)illi線、警告窗口等， 能夠便利的生成各式不一樣的報(bào)表。組態(tài)王仿真軟件還具備充足的驅(qū)動(dòng)設(shè)備程序和靈頌的

8、組態(tài) 形式、數(shù)據(jù)鏈接等功能。(2) 總體設(shè)計(jì)示意圖系統(tǒng)的總體示意圖如圖1所示，電機(jī)機(jī)組為鼠籠式y(tǒng)801-2界步電機(jī)，對(duì)于鼠籠式的界步電 動(dòng)機(jī)，定了繞纟r采用y形接法。系統(tǒng)由傳送帶作為負(fù)載怛速控制。旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在異步電機(jī) 上對(duì)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)速，將測(cè)量得到的信號(hào)輸送至plc內(nèi)部，通過(guò)pid控制與計(jì)算機(jī)發(fā)出的給 定速度相比較后得到數(shù)據(jù)，經(jīng)由安裝在plc外部的fx2n-2da模塊模擬輸出到變頻器，從1何變頻 器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速至預(yù)期轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速的目的。圖1系統(tǒng)總體示意圖4工作進(jìn)度及具體安排對(duì)木次畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排如下：仃)2016. 2. 23-2. 29資料的收集學(xué)習(xí)和篩選整理。(2) 2016.

9、3. 1-3. 12初步規(guī)劃設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)步驟，采用閉環(huán)系統(tǒng)，電機(jī)選用交流異步電機(jī), 梯形圖程序編寫(xiě)擬用三菱plc編程軟件gx developer +文版木，組態(tài)王進(jìn)行仿真。(3) 2016. 3.13-4. 14進(jìn)行流程圖設(shè)計(jì)、電路圖設(shè)計(jì)、基本程序的設(shè)計(jì)、程序卜載、調(diào)式仿真 和分析記錄等任務(wù)。(4) 2016.4. 15-5. 15進(jìn)行論文的文字撰寫(xiě)和系統(tǒng)的歸納。(5) 2016. 5. 16-5. 22進(jìn)行論文的查重修改和答辯ppt的制作。(6) 2016. 5. 22-5. 27 進(jìn)行答辯。5.參考文獻(xiàn)1陳益飛，薛迎成.變頻調(diào)速系統(tǒng)m.西南交通大學(xué)出版社,20042三菱公司.fx2n可編

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