雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

③轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)按小時(shí)間常數(shù)近似處理,取.(2)確定將轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)成何種典型系統(tǒng)。由于設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)速環(huán)無(wú)靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)；又根據(jù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán).（3）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器選用PI型,其傳遞函數(shù)為（4）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù).按跟隨和抗干擾性能都能較好的原則取h=5,則ASR超前時(shí)間常數(shù)轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益為于是,ASR的比例系數(shù)為（5）計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的電路參數(shù)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖4.10所示，按所用運(yùn)算放大器，取R0=40KΩ，各電阻和電容值計(jì)算如下：圖4.10轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖（6)校驗(yàn)近似條件。轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率1）校驗(yàn)電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件是否滿足：現(xiàn)在>，滿足簡(jiǎn)化條件。2）校驗(yàn)小時(shí)間常數(shù)近似處理是否滿足，現(xiàn)在>,滿足近似條件。3）校驗(yàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)量。當(dāng)h=5時(shí),而，因此，能滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)完成的控制系統(tǒng)如圖4.11所示.圖4。11設(shè)計(jì)完成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)5觸發(fā)電路選擇與校驗(yàn)5.1觸發(fā)電路的選擇與校驗(yàn)選用集成六脈沖觸發(fā)器電路模塊,其電路如電氣原理總圖所示。從產(chǎn)品目錄中查得晶閘管的觸發(fā)電流為＜250mA，觸發(fā)電壓。由已知條件可以計(jì)算出，，。因?yàn)?，所以觸發(fā)變壓器的匝數(shù)比為,取3：1.設(shè)觸發(fā)電路的觸發(fā)電流為250mA，則脈沖變壓器的一次側(cè)電流只需大于250/3=83.3mA即可.這里選用3DG12B作為脈沖功率放大管，其極限參數(shù).觸發(fā)電路需要三個(gè)互差120°,且與主電路三個(gè)電壓U、V、W同相的同步電壓,故要設(shè)計(jì)一個(gè)三相同步變壓器。這里用三個(gè)單相變壓器接成三相變壓器組來(lái)代替，并聯(lián)成DY型。同步電壓二次側(cè)取30V,一次側(cè)直接與電網(wǎng)連接，電壓為380V，變壓比為380/30=12.7。6系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)MATLAB仿真本次系統(tǒng)仿真采用目前比較流行的控制系統(tǒng)仿真軟件MATLAB，使用MATLAB對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法有兩種，一是以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用MATLAB的Simulink工具箱對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。另外一種是面向控制系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖,使用PowerSystem工具箱進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)仿真的新方法。6。1系統(tǒng)的建模與參數(shù)設(shè)置轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路模型主要由交流電源、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管直流橋、平波電抗器、直流電動(dòng)機(jī)等部分組成.采用面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖方法構(gòu)成的雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型如圖6—1所示。圖6—1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的控制電路包括：給定環(huán)節(jié)、ASR、ACR、限幅器、偏置電路、反相器、電流反饋環(huán)、速度反饋環(huán)等，因?yàn)樵诒敬卧O(shè)計(jì)中單片機(jī)代替了控制電路絕大多數(shù)的器件，所以在此直接給出各部分的參數(shù)，各部分參數(shù)設(shè)置參考前幾章各部分的參數(shù)。本系統(tǒng)選擇的仿真算法為ode23tb,仿真Starttime設(shè)為0，Stoptime設(shè)為2。5。6.2系統(tǒng)仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析當(dāng)建模和參數(shù)設(shè)置完成后，即可開始進(jìn)行仿真。圖4—2是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電流和轉(zhuǎn)速曲線.從仿真結(jié)果可以看出,它非常接近于理論分析的波形.下面分析一下仿真的結(jié)果。圖6—2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電流和轉(zhuǎn)速曲線啟動(dòng)過(guò)程的第一階段是電流上升階段，突加給定電壓,ASR的輸入很大，其輸出很快達(dá)到限幅值，電流也很快上升，接近其最大值。第二階段，ASR飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài),系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流給定作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電流基本上保持不變，拖動(dòng)系統(tǒng)恒加速，轉(zhuǎn)速線形增長(zhǎng)。第三階段，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定值后。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定與反饋電壓平衡,輸入偏差為零，但是由于積分作用，其輸出還很大，所以出現(xiàn)超調(diào).轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入端出現(xiàn)負(fù)偏差電壓,使它退出飽和狀態(tài),進(jìn)入線性調(diào)節(jié)階段，使轉(zhuǎn)速保持恒定，實(shí)際仿真結(jié)果基本上反映了這一點(diǎn)。由于在本系統(tǒng)中，單片機(jī)系統(tǒng)代替了控制電路的絕大多數(shù)控制器件，所以各項(xiàng)數(shù)據(jù)處理和調(diào)整都是在單片機(jī)內(nèi)完成的，控制效果要好于本次的仿真結(jié)果。

結(jié)論雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓由靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)速和電流的動(dòng)態(tài)過(guò)程如仿真圖5-2所示。由于在啟動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三個(gè)階段,即電流上升階段、恒流升速階段和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。從啟動(dòng)時(shí)間上看，第二階段恒流升速是主要的階段，因此雙閉環(huán)系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)了電流受限制下的快速啟動(dòng),利用了飽和非線性控制方法，達(dá)到“準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制”。帶PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還有一個(gè)特點(diǎn),就是轉(zhuǎn)速必超調(diào)。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，ASR的作用是對(duì)轉(zhuǎn)速的抗擾調(diào)節(jié)并使之在穩(wěn)態(tài)是無(wú)靜差，其輸出限幅決定允許的最大電流。ACR的作用是電流跟隨，過(guò)流自動(dòng)保護(hù)和及時(shí)抑制電壓的波動(dòng).通過(guò)仿真可知：?jiǎn)?dòng)時(shí)，讓轉(zhuǎn)速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流保持最大,使轉(zhuǎn)速線性變化,迅速達(dá)到給定值;穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋外環(huán)起主要作用,使轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速給定電壓的變化而變化，電流內(nèi)環(huán)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。

總結(jié)與體會(huì)經(jīng)過(guò)幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高.通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明確了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì),什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明確學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí),努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。

在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了,同學(xué)之間互相幫忙,有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的了解知識(shí),所以在這里非常感謝幫忙我的同學(xué)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，自行設(shè)計(jì)這對(duì)我將來(lái)踏上工作崗位是非常有幫助的。所以我非常希望通過(guò)自己的努力完成設(shè)計(jì)并希望有所突破。這也是我對(duì)自己的考驗(yàn)。于是本次設(shè)計(jì)過(guò)程中我完全按照軟件設(shè)計(jì)步驟的要求來(lái)進(jìn)行，從課題分析開始，再進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)，最后到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。每一步都讓我將理論學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去。也使我掌握了一整套規(guī)范的設(shè)計(jì)操作流程。下面我對(duì)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程做一下簡(jiǎn)單的總結(jié)。第一，接到任務(wù)以后進(jìn)行選題.選題是畢業(yè)設(shè)計(jì)的開端，選擇恰當(dāng)?shù)?、感興趣的題目。第二,題目確定后就是找資料了。查資料是做畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作，到圖書館、書店、資料室去雖說(shuō)是比較原始的方式，但也有可取之處的?？傊?，不管通過(guò)哪種方式查的資料都是有利用價(jià)值的,要一一記錄下來(lái)以備后用。第三,通過(guò)上面的過(guò)程，已經(jīng)積累了不少資料，對(duì)所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個(gè)基礎(chǔ)上，綜合已有的資料來(lái)更透徹的分析題目.第四，有了研究方向,就要?jiǎng)邮謱?shí)現(xiàn)。要有計(jì)劃的分布做好畢業(yè)設(shè)計(jì)的每一個(gè)步驟,這樣一步步地做下去之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)要做出來(lái)并不難，只不過(guò)每每做一會(huì)兒會(huì)發(fā)現(xiàn)一處錯(cuò)誤要修改，就這樣在不斷的修改調(diào)試，再修改再調(diào)試。第五,寫論文能提升以下幾個(gè)方面的能力:1、文字表述：論文里的語(yǔ)言非常講究，這方面需要繼續(xù)加強(qiáng)。2、交流、討論：文章的大致內(nèi)容寫完后，一定要和老師、其他同學(xué)多交流，讓他們多提點(diǎn)建議。一些計(jì)量軟件使用方法，可以向?qū)W長(zhǎng)們請(qǐng)教。3、細(xì)心：模型公式編輯、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、文章各段格式等,都需要細(xì)心.4、搜索：需要搜索很多資料，如何在短時(shí)間找到你想要得資料,得在搜索關(guān)鍵詞上有所設(shè)置才行。一些好的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)網(wǎng)站，需要隨時(shí)記錄下來(lái),以便日后繼續(xù)使用.我的心得也就這么多了，總之，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)習(xí)到很多.雖然結(jié)束了,但這只能是一個(gè)開始。今后作為技術(shù)員，要學(xué)習(xí)的規(guī)范，如何的不斷提高自己的綜合能力與專業(yè)水平是我未來(lái)很多年的職業(yè)生涯里都要認(rèn)真考慮與學(xué)習(xí)的一個(gè)重要問題，在此也要感謝我的指導(dǎo)老師王老師對(duì)我悉心的指導(dǎo),感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛,但收獲同樣巨大.在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心,相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅.雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。

致謝這篇的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一直是在我的指導(dǎo)教師王愛樂老師的悉心指導(dǎo)下進(jìn)行的。王愛樂老師治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博,為人和藹可親.并且在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷對(duì)我得到的結(jié)論進(jìn)行總結(jié),并提出新的問題，使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題能夠深入地進(jìn)行下去，也使我接觸到了許多理論和實(shí)際上的新問題,使我做了許多有益的思考。在此表示誠(chéng)摯的感謝和由衷的敬意。王愛樂老師在專業(yè)教學(xué)方面具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我的實(shí)驗(yàn)工作給予了很多的指導(dǎo)和幫助，使我能夠?qū)⒗碚撝械慕Y(jié)果與實(shí)際相結(jié)合。另外,他對(duì)待問題的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)也給我留下了深刻的印象。在此表示深深的謝意。

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