雙閉環(huán)控制系統(tǒng)

1、課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告課程課程設(shè)計(jì)課題雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)目錄 HYPERLINK l _TOC_250019 第1 章雙閉環(huán)系統(tǒng)分析1 HYPERLINK l _TOC_250018 系統(tǒng)介紹1 HYPERLINK l _TOC_250017 系統(tǒng)原理1 HYPERLINK l _TOC_250016 雙閉環(huán)的優(yōu)點(diǎn)1 HYPERLINK l _TOC_250015 第2 章系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)2 HYPERLINK l _TOC_250014 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)2 HYPERLINK l _TOC_250013 時(shí)間參數(shù)選擇2 HYPERLINK l _TOC_250012 計(jì)算電流調(diào)節(jié)參數(shù)

2、2 HYPERLINK l _TOC_250011 校驗(yàn)近似條件3轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)3電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)：3轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為5計(jì)算控制器的電阻電容值5 HYPERLINK l _TOC_250010 第3 章仿真模塊6 HYPERLINK l _TOC_250009 電流環(huán)模塊6 HYPERLINK l _TOC_250008 轉(zhuǎn)速環(huán)模塊6 HYPERLINK l _TOC_250007 第4 章仿真結(jié)果7 HYPERLINK l _TOC_250006 電流環(huán)仿真結(jié)果7 HYPERLINK l _TOC_250005 轉(zhuǎn)速環(huán)仿真結(jié)果7 HYPERLINK l _TOC_250004 穩(wěn)定性指標(biāo)

3、的分析8 HYPERLINK l _TOC_250003 電流環(huán)的穩(wěn)定性8 HYPERLINK l _TOC_250002 轉(zhuǎn)速環(huán)的穩(wěn)定性8 HYPERLINK l _TOC_250001 結(jié)論9 HYPERLINK l _TOC_250000 參考文獻(xiàn)10 PAGE PAGE 121 章 雙閉環(huán)系統(tǒng)分析系統(tǒng)介紹,三相和多相電路；按控制方法又可分為相控整流和斬波控制整流電路。要求直流脈動(dòng)小、容易濾波。其交流側(cè)由三相電網(wǎng)直接供電，直流側(cè) 輸出脈動(dòng)很小的直流電。在分析時(shí)把直流電機(jī)當(dāng)成阻感性加反電勢負(fù)載。因?yàn)殡?機(jī)電流連續(xù)所以分析方法與阻感性負(fù)載相同，各參量計(jì)算公式亦相同。系統(tǒng)原理速度調(diào)節(jié)器Un*U

4、n Ui*（對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)來說，控制電樞電流就是控制電磁轉(zhuǎn)矩，相應(yīng)的可以調(diào)速。電流調(diào)節(jié)器)Ui*Ui 功率變換器件的）UcUPE 的輸出，即電機(jī)的電樞電壓，由于轉(zhuǎn)速不能突變，電樞TL 不相等轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)的變化。整個(gè)過程到電樞電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到平衡， 轉(zhuǎn)速不變后，達(dá)到穩(wěn)定。雙閉環(huán)的優(yōu)點(diǎn)在電流檢測信號(hào)中常有交流分量，為了不讓它影響調(diào)節(jié)器的輸入，加入了低通濾波器，加入濾波環(huán)節(jié)。2 章 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)額定電流額定電阻 = 3000160= 18.75(2-1)= 2 =16023000= 8.53(2-2)設(shè)置晶閘管放大系數(shù)K = 40時(shí)間參數(shù)選擇整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)，利用三相橋

5、式電路的平均控制時(shí)間= 0.0017(2-3)電流濾波時(shí)間常數(shù) = 0.002(2-4)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)和 = + = 0.0037(2-5)計(jì)算電流調(diào)節(jié)參數(shù)mmT1/T2 T /T2Cmaxb/ C *100%t / Tmtv/T1/51/101/ 201/3027.8%16.6%9.3%6.5%2.83.43.84.014.721.728.730.4電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)電流開環(huán)增益：= L =201030.785= 0.03(2-6) =0.5=0.50.0037 (2-7) = 160240.7851590 0.088 /(2-8)機(jī)電時(shí)間常數(shù) =101.5101.518.75= 0.

6、533V/A(2-9)=2 =0.0720.7851000=2s（2-10）3750.088230電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù) = = 0.03(2-11)電流調(diào)節(jié)器比例參數(shù)= 135.10.030.785 0.149(2-12)400.533校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率 = = 135.11(2-13) 電力電子變換器純滯后的近似處理1 1=130.00171 196.11(2-14) 不考慮反電動(dòng)勢的變化對(duì)電流環(huán)的動(dòng)態(tài)影響 1= 31 (2-15)20.03 11= 1 1 (2-16)330.0.170.02Ki可依照所要求的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)來選取。一般情況下，希望電流超調(diào)量為%5轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)電

7、流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)：放大倍數(shù): = 10 =101590= 0.006 /(2-17)1= = 2 0.0037= 0.0074(2-18)r表 2-2 典型 II 型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)rh34567891052.6%43.6%37.6%33.2%29.8%27.2%25.0%23.3%t /T2.402.652.853.03.13.23.33.35t /TS12.1511.659.5510.4511.3012.2513.2514.20K32211111轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)和轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù) = 0.012-2h=5慣性環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù) =1+ = 0.0074 + 0.001 = 0.0174(

8、2-19)轉(zhuǎn)速開環(huán)增益 = = 5 0.00174 = 0.087(2-20)ASR 比例系數(shù) =+12 2 25+12520.0074 2= 21912(2-21)= 2 =60.5330.08882250.7850.0060.0174= (2-22)例（2-22）按上述參數(shù)設(shè)計(jì)超調(diào)量 = 2% （2-24）330.0037轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理1 = 1 135.1 38.71 （2-25）330.01計(jì)算控制器的電阻電容值= = 686.8 4 = 2747.2（2-26）n =0.08727401000= 0,03uF（2-27） = 40= 40.0141000= 0.1（2-28

9、）當(dāng) h=5 的時(shí)候有%=37.5，不能滿足設(shè)計(jì)要求，采用退飽和超調(diào)設(shè)理想空載起動(dòng)時(shí) Z=0，允許過載倍數(shù)為 1.5，則 = 2 ( 18.750.785= 2 81.2% 1.50.0888 0.0174= 2% 10%能滿足設(shè)計(jì)要求159023 章 仿真模塊電流環(huán)模塊3-1轉(zhuǎn)速環(huán)模塊3-1圖 圖 3-24 章 仿真結(jié)果電流環(huán)仿真結(jié)果圖 4-1轉(zhuǎn)速環(huán)仿真結(jié)果圖 4-1圖 圖 4-2穩(wěn)定性指標(biāo)的分析電流環(huán)的穩(wěn)定性4.10性曲線的點(diǎn)在-180轉(zhuǎn)速環(huán)的穩(wěn)定性4.20性曲線的點(diǎn)在-180結(jié)論ASR跟隨電流外環(huán)調(diào)節(jié)電機(jī)的電樞電流以平衡負(fù)載電流。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程的電流和轉(zhuǎn)速波形是接近理想快速起動(dòng)過程波形的。按照ASR ACR設(shè)置的較大，最后選取了較小的參數(shù)，得到了滿意的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中還遇到一個(gè)問題，就是即使運(yùn)用了比例積分調(diào)節(jié)，但是抗干擾性還是不好，不知道能否利用 PID 調(diào)節(jié)得出更加滿意的結(jié)果?參考文獻(xiàn)1文亞鳳.雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法的數(shù)字仿真.現(xiàn)代電力.2000 2潘繼安.雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及程序編制.四川輕化工學(xué)院學(xué)報(bào).200132004914趙明.直流調(diào)速系統(tǒng).機(jī)械工業(yè)出版社.20035matlab6馬國偉.葉平.無刷直流電動(dòng)機(jī)的