轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)意義 1轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 1 閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)的判斷 3 8系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)圖及測試結(jié)果 8 參考文獻(xiàn) 0轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)意義為了提高直流調(diào)速系統(tǒng)的動靜態(tài)性能指標(biāo)，通常采用閉環(huán)控制系統(tǒng)(包括單閉環(huán)系統(tǒng)和多閉環(huán)系統(tǒng))。對調(diào)速指標(biāo)要求不高的場合，采用單閉環(huán)系統(tǒng)，而對調(diào)速指標(biāo)較高的則采用多閉環(huán)系統(tǒng)。按反饋的方式不同可分為轉(zhuǎn)速反饋，電流反饋，電壓反饋等。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速單閉環(huán)使用較多。在對調(diào)速性能有較高要求的領(lǐng)域常利用直流電動機(jī)作動力,但直流電動機(jī)開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不能滿足要求,可利用速度負(fù)反饋提高穩(wěn)態(tài)精度,而采用比例調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)仍是有靜差的,為了消除系統(tǒng)的靜差,可用積分調(diào)節(jié)器代替比例調(diào)節(jié)器.反饋控制系統(tǒng)的規(guī)律是要想維持系統(tǒng)中的某個物理量基本不變，就引用該量的負(fù)反饋信號去與恒值給定相比較，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。對調(diào)速系統(tǒng)來說，若想提高靜態(tài)指標(biāo)，就得提高靜特性硬度，也就是希望轉(zhuǎn)速在負(fù)載電流變化時或受到擾動時基本不變。要想維持轉(zhuǎn)速這一物理量不變，最直接和有效的方發(fā)就是采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋構(gòu)成轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求N調(diào)速指標(biāo)：D=30，S=10%。設(shè)計(jì)要求：(1)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定遼寧工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書(論文)(2)在給定和擾動信號作用下，穩(wěn)態(tài)誤差為零。(1)繪制原系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖；(2)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)；(3)繪制校正后系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖；(4)撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書。2、原系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖及穩(wěn)定性的分析原系統(tǒng)的工作原理簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與受控對象之間既有順向作用又有一個反饋?zhàn)饔玫目刂葡到y(tǒng)，實(shí)際工程中通常是負(fù)反饋閉環(huán)控制。工程領(lǐng)域的恒值控制系統(tǒng)通常是單閉環(huán)控制系統(tǒng)。例如：水塔的水位控制系統(tǒng)；電源恒壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)；電冰箱的恒溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)；加熱爐的爐溫控制系統(tǒng)；測速反饋的單閉環(huán)控制系統(tǒng)等。單閉環(huán)控制系統(tǒng)是最重要最基本的結(jié)構(gòu)組成。引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋信號以后，放大器的輸入信號是給定信號U*和反饋信號U之nn差，即U=U*U。當(dāng)電動機(jī)負(fù)載增加時，電樞電阻壓降必然增大。若是開環(huán)系nnn統(tǒng)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速只能下降，但是在閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速稍有降落，反饋電壓U隨之下n降，接著是nctnct上述調(diào)節(jié)過程是當(dāng)負(fù)載增加(或降低)時，相應(yīng)地整流電壓U就提高(或減小)，d遼寧工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書(論文)只用比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被調(diào)量仍是有靜差的。二，反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動，服從給定。三，系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測精度。圖是用集成電路運(yùn)算放大器作為電壓放大器的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)。圖轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖2.2原系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖。如圖：II(s)U(s)nnU(s)CKp圖轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)的判斷遼寧工學(xué)院課N三相橋式電路的失控時間Ts=。KmlSS49.42lS而按照穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)要求，額定負(fù)載時閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速降應(yīng)為：nnsN15000.1rmin5.56rminclD(1s)30(10.1)脈寬調(diào)速系統(tǒng)餓開環(huán)額定轉(zhuǎn)速為：先計(jì)算電動機(jī)的電動勢系數(shù)Ne為了保持穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)，閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應(yīng)滿足顯然，系統(tǒng)不能在滿足穩(wěn)態(tài)性能的條件下運(yùn)行。2.4相角穩(wěn)定裕度γ的判斷未校正前的系統(tǒng)的開環(huán)傳函為遼寧工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書(論文)圖校正前的伯德圖由圖可知相角穩(wěn)定裕度γ和增益裕度GM都是負(fù)值，所以原閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。3、調(diào)節(jié)器的選擇及設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器的選擇在設(shè)計(jì)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)時，常常會遇到動態(tài)穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)發(fā)生矛盾的情況，這時，必須設(shè)計(jì)一個合適的動態(tài)校正裝置，用它來改造系統(tǒng)，使它同時滿足動態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)兩方面要求。動態(tài)校正的方法很多，而且對于一個系統(tǒng)來說，能夠符合要求的校正方案也不是唯一的。在電力拖動自動控制系統(tǒng)中，最常用的是串聯(lián)校正和反饋校正。串聯(lián)校遼寧工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書(論文)正比較簡單，也容易實(shí)現(xiàn)。對于帶電力電子變換器的直流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，由于其傳用PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)的滯后和超前校正則有二者的優(yōu)點(diǎn)，可以全面提高系統(tǒng)的控制性能，但具體實(shí)現(xiàn)與調(diào)試要復(fù)雜一些。一般調(diào)速系統(tǒng)的要求以動態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度為主，對快速性要求差一些，所以采用PI調(diào)節(jié)器。如圖所示。圖比例積分(PI)調(diào)節(jié)器線路圖行。行原始系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)sLmmLmlm2遼寧工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書(論文)mlm閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)取為于是，原始閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為12113由圖可見相位裕度和增益裕度都是負(fù)值，所以原始閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。為了是系統(tǒng)穩(wěn)定設(shè)置PI調(diào)節(jié)器，考慮到原始系統(tǒng)中包含了放大系數(shù)為K的比例調(diào)節(jié)器，現(xiàn)P在換成PI調(diào)節(jié)器，它在原始系統(tǒng)的基礎(chǔ)上新添加的部分傳遞函數(shù)應(yīng)為：KKpiKTsPP由于原始系統(tǒng)不穩(wěn)定，表現(xiàn)為放大系數(shù)K過大，截止頻率過高，應(yīng)該設(shè)法把他pi們壓下來。因此，把校正環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率1KT設(shè)置在遠(yuǎn)低于原始系統(tǒng)截止頻率Wclpi處,令KT=T,使校正裝置的比例微分項(xiàng)KT+1與原始系統(tǒng)中時間常數(shù)最大慣性環(huán)pi1pi節(jié)1(T+1)對消,從而選定KT=T。1pi1其次，為了使校正后的系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定裕度，它的對數(shù)幅頻特性應(yīng)以的對數(shù)幅頻和相頻特性的截止頻率W想。這樣，在W處，應(yīng)有CTC23.3校正后系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖KKT=1K遼寧KKT=1KB23根據(jù)以上兩點(diǎn)，校正環(huán)節(jié)添加部分的對數(shù)特性就可以確定下來了。WWWWWW121212因此，W=KWWcl12代入已知數(shù)據(jù)，得cl取KT=T=,為了使W=38.5s一1,取W=30s一1在原始系統(tǒng)的對數(shù)幅頻和pi1C2Tc222從校正環(huán)節(jié)添加部分的對數(shù)特性看出1KTK1KTK21KTKPPi而且KKKKKPpipipiK==0.559pi37.58pi01pi01C==103F=2.2F,C=2.2F1R4010遼寧工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書(論文)校正后系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示。II(s)UsnU(s)CU(s)n圖校正后系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖3.4系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)圖如圖所示。圖系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)圖遼寧工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書(論文)4、課程設(shè)計(jì)總結(jié)本課程的課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完《電力拖動自動控制系統(tǒng)》課程后，進(jìn)行的一次全面的綜合訓(xùn)練，其目的在于加深對電力拖動自動控制系統(tǒng)理論知識的理解和對這些理論的實(shí)際應(yīng)用能力，提高對實(shí)際問題的分析和解決能力，以達(dá)到理論學(xué)習(xí)的目的,培養(yǎng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和撰寫設(shè)計(jì)說明書的能力。熟悉電力拖動自動控制系統(tǒng)繪圖能力，還鍛煉了綜合運(yùn)用知識的能力，不僅了解電動機(jī)如何調(diào)速，而且也會運(yùn)用計(jì)算，直到如何選用適當(dāng)?shù)碾妱訖C(jī)。同時，我也是在這次課程設(shè)計(jì)中看到了自己