运动控制系统课程仿真课程设计报告书

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《运动控制系统》课程设计任务书

《运动控制系统》课程设计任务书

理解运动控制系统的基本原理和组成 掌握运动控制系统的调试方法 掌握运动控制系统的优化方法
提高运动控制系统的性能和稳定性 提高运动控制系统的适应性和灵活性 提高运动控制系统的可靠性和安全性
确定运动控制系统的目标和需求
编写运动控制系统的软件代码
选择合适的运动控制算法和硬件设备
测试和调试运动控制系统
系统原理:阐述运动控制系统的基本原理和设计思路 硬件组成:详细描述运动控制系统的硬件组成和功能 软件编程:介绍运动控制系统的软件编程方法和实现过程 调试过程:描述运动控制系统的调试过程和注意事项
性能优化:优化运动控制系统 的性能,如提高响应速度、降 低能耗、提高稳定性等
基本功能:实现运动控制系统 的基本功能,如速度控制、位 置控制、力控制等
趋势
方案论证:对初步设计方案进 行论证,确保方案的可行性和
创新性
硬件选型:选择合适的传感器、控制器、执行器等硬件设备 硬件搭建:根据硬件选型结果,搭建运动控制系统的硬件平台 编写硬件电路原理图:根据硬件搭建结果,绘制硬件电路原理图 编写硬件PCB图:根据硬件电路原理图,绘制硬件PCB图,用于制作电路板
测试方法:模拟实际应用场 景进行测试
测试目的:验证系统功能是 否满足设计要求
测试内容:系统稳定性、准 确性、响应速度等
优化方法:根据测试结果进 行系统优化,提高系统性能
制定设计方案:根据设计题 目,制定初步设计方案
确定设计题目:根据课程要 求,选择合适的设计题目
文献调研:查阅相关文献,了 解相关领域的研究现状和发展
提高系统的响应速度 降低系统的误差 提高系统的稳定性
优化系统的控制算法 提高系统的抗干扰能力 优化系统的人机交互界面
软件设计:包括系统架构设 计、模块划分、接口设计等

运动控制系统课程设计_双闭环直流调速系统

运动控制系统课程设计_双闭环直流调速系统

运动控制系统课程设计设计名称双闭环直流调速系统专业班级自动化10—3学号**********姓名王韶雨指导教师李铁鹰运动控制系统课程设计设计名称双闭环直流调速系统专业班级自动化10—3学号**********姓名张浩宇指导教师李铁鹰目录一、设计任务 (2)1、设计对象参数 (2)2、性能指标 (2)3、课程设计的主要内容和要求 (2)3.1电力拖动不可逆直流调速系统主电路的设计 (2)3.2控制电路的设计 (2)二、电力拖动不可逆直流调速系统主电路的设计 (3)1、整流电路和整流器件的选择 (3)2、整流变压器参数的计算 (3)3、整流器件的保护 (4)4、平波电抗器参数的计算 (4)5、触发电路的选择 (4)三、直流双闭环调速系统原理图设计 (5)1系统的组成 (5)2系统的电路原理图 (6)3直流双闭环调速系统调节器设计 (6)3.1获得系统设计对象 (8)3.2电流调节器的设计 (6)3.3转速调节器的设计 (11)四、系统起动过程分析 (16)一、设计任务1、设计对象参数(1)P nom=30KW (2)U nom=220V (3)I nom=136A(4)n nom=1460r/min (5)R a =0.2Ω(6)R Σ=0.6Ω(7)C e=0.2 v.min/r (8)RΣ=0.18Ω(9)K S=42(10)T oi=0.002 s (11)T0=0.01 s (12)λ=1.5(13)U*nm=8 V (14)U*im=8 V2、性能指标σi≤5% σn≤10% 3、课程设计的主要内容和要求3.1电力拖动不可逆直流调速系统主电路的设计(1)整流电路和整流器件的选择(2)整流变压器参数的计算(3)整流器件的保护(4)平波电抗器参数的计算(5)触发电路的选择3.2控制电路的设计(1)建立双闭环不可逆直流调速系统的动态数学模型(2)电流调节器的设计计算(3)转速调节器的设计计算二、电力拖动不可逆直流调速系统主电路的设计1、整流电路和整流器件的选择目前在各种整流电路中,应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路,其原理图如图1所示,其中阴极连接在一起的三个晶体管(VT1,VT3,VT5)称为共阴极组;阳极连接在一起的三个晶体管(VT4,VT6,VT2)称为共阳极组。

运动控制系统课程设计报告【可编辑范本】

运动控制系统课程设计报告【可编辑范本】

《运动控制系统》课程设计报告时间2014。

10_学院自动化_专业班级自1103 _姓名曹俊博__学号41151093指导教师潘月斗 ___成绩 _______摘要本课程设计从直流电动机原理入手,建立V-M双闭环直流调速系统,设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构,其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电,触发器采用KJ004触发电路,系统无静差;符合电流超调量σi≤5%;空载启动到额定转速超调量σn≤10%。

并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能,且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真.关键词:双闭环;直流调速;无静差;仿真AbstractThis course is designed from DC motor, establish theprinciples ofV-Mdoubleclosedloop DC speedcontrol system design,the do uble closedloop dc speedcontrol systemand thestructure, includingACR ASR the mainloop thyristor three-phasebridge type allcontrol the power supply and trigger therectifiercircuit KJ004 trigger circuit, the systemwithoutthe static poor;Accord with current overshoots sigmaI5%orless; No-load startto therated speed overshoot sigma n 10% or less。

And detailedanalysis of the system principleand thestatic and dynamic performance,and the system of simulink to va rious parameters set simulation。

运动控制系统仿真设计书

运动控制系统仿真设计书

运动控制系统仿真设计书2.1 设计工具介绍Simulink是Matlab开发环境中的主要的组件,在控制系统、控制理论的相关实验仿真中,它提供了一个可视化的、动态的系统建模、仿真以及综合分析的软件。

在simulink下只需要进行简单的一些鼠标操作,通过模型的拖拽和连接即可搭建出复杂的系统模型,这种建模方式具有结构简单以及流程清晰、模型可视、适用围广、仿真精细、效率高和实验灵活多变等明显的优点。

设计中主要用到Matlab(8.3)R2014a版,在例设计过程中,仿真模型的搭建过程中,需要实验者掌握Simulink中的工具箱使用,能够熟练的运用其中的相关模块,并且能够熟练应用Simulink中各种库函数。

实验例设计的虚拟平台的搭建,可以利用guide图形界面设计来完成这部分工作。

Simulink中仿真实验模型的搭建,其中各种模型模块及库函数的使用是基本点,系统实验参数的设计是细节也是重点。

实验例与实验平台的连接也是通过guide完成的,这个过程中相应的控件的句柄语句以及回调函数是要点。

在仿真系统的运行调试过程中,要根据输出量的scope波形图像对仿真系统的参数进行优化。

然后对实验例设计反复优化、调试。

在本次运动控制系统反震实验例设计的仿真中主要用到了Matlab中的Simulink的以下特点:直观的、图形模块化的仿真模型搭建方式,利用Simulink模块化的建模方式可以迅速建立可视化的运动控制系统仿真实验模型。

快速、准确的Simulink设计模拟,为用户提供了一个图形化的调试工具辅助用户进行运动控制系统的开发搭建。

从上面所分析出的结论可以看出,在老师的教学以及学生的学习过程中,使用Simulink中模型仿真技术与GUIDE 界面设计相互配合,进行搭建图形化、模块化、数字化以及可视化的运动控制仿真系统的虚拟实验,以方便老师的教学、学生的学习。

而且在实验者进行实验例的研究学习时,可以通过计算机网络进入所搭建的虚拟平台进行仿真实验,可以很方便的进入虚拟仿真模型实验环境,可以在调整参数的同时观看仿真实验的输出结果,仿真例模型的选择是从基本理论知识到有一定程度复杂的典型仿真模型实例,由浅入深的进行相关实验的模型搭建及仿真,大大的方便了实验者们之间进行动态的、可视化的、数据化的交互式系统仿真。

《运动控制系统课程设计》

《运动控制系统课程设计》

《运动控制系统课程设计》《运动控制系统》课程设计一、性质和目的自动化专业、电气工程及其自动化专业的专业课,在学完本课程理论部分之后,通过课程设计使学生巩固本课程所学的理论知识,提高学生的综合运用所学知识,获取工程设计技能的能力;综合计算及编写报告的能力。

二、设计内容1.根据指导教师所下达的《课程设计任务书》课程设计。

2.主要设计内容包括:(1)根据任务书要求确定总体设计方案(2)主电路设计:主电路结构设计(结构选择、器件选型、考虑器件的保护)、变压器的选型设计;(3)控制电路设计:控制方案的选择、控制器设计(4)保护电路的选择和设计(5)调速系统的设计原理图,调速性能分析、调速特点 3.编写详细的课程设计说明书一份,并画出调速系统的原理图。

三、设计目的1.熟练掌握主电路结构选择方法、主电路元器件的选型计算方法。

2.熟练掌握保护方式的配置及其整定计算。

3.掌握触发控制电路的设计选型方法。

4.掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。

5.掌握绘制系统电路图绘制方法。

6.掌握说明书的书写方法。

四、对设计成品的要求1.图纸的要求:1)图纸要符合国家电气工程制图标准; 2)图纸大小规范化; 3)布局合理、美观。

2.对设计说明书的要求 1)说明书中应包括如下内容①目录②课题设计任务书;③调速方案的论证分析(从经济性能和技术性能方面进行分析论证)和选择;④所要完成的设计内容⑤变压器的接线方式确定和选型;⑥ 主电路元器件的选型计算过程及结果;⑦控制电路、保护电路的选型和设计;⑧调速系统的总结线图系统电路设计及结果。

2)说明书的书写要求①文字简明扼要,理论正确,程序功能完备,框图清楚明了。

②字迹工整;书写整齐,参照教务系统中的毕业论文的格式要求。

直流电机调速系统设计任务书1组:直流他励电动机:功率PN=1.1kW,额定电压UN=220V,额定电流IN=6.7A,磁极对数P=1,nN=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=2.34Ω,主电路总电阻R=7Ω,L∑=246.25mH(电枢电感、平波电感和变压器电感之和),Ks=58.4,机电时间常数Tm=116.2ms,滤波时间常数Ton=Toi=0.00235s,过载倍数λ=1.5,电流给定最大值Uim*=10V,速度给定最大值Un*=10V。

运动控制系统综合课程设计

运动控制系统综合课程设计

《控制系统综合》课设计指导老师:年级专业姓名学号 54962013 年12 月27 日题目及要求设计题目:直流调速系统计算机仿真设计内容(指标及参数):(1)静态精度(转差率S), 在电网电压波动±10%,负载变化±20%,频率变化±1HZ时,S<5%,电流和转速超调量σ〈1000,振荡次数N<(2~3),D>10~15;(2) 电动机数据:额定电流136A,额定电压230V,功率30KW,额定转速1460转/分,电势转速比C=0.132,电枢电阻RΩ=0.5Ω,过载系数λ=1.5,e可控硅整流装置K S=40.T=0.03s,m T=0.18s;L(3) 测速发电机,永磁式,额定数据为∶电压110V,电流0.045A,转速1900r/min,P=23.1W,I=0.21A,n=1900r/min。

g g g目录1前言 02系统的组成及工作原理 03转速调节器和电流调节器的参数设计 (1)3.1静态计算 (1)3.2动态计算 (1)3.2.1电流调节器(内环)动态参数计算 (1)3.2.2转速调节器(外环)动态参数计算 (4)4系统仿真和分析 (6)4.1系统仿真模型的搭建及仿真 (6)4.2仿真调试分析 (7)5结论 (7)参考文献 (8)1前言直流调速系统是传统的调速系统,自19世纪80年代起至19世纪末以前,工业上传动所用电动机一直以直流电动机为唯一方式。

它具有稳速精度高、调速比大、响应时间短等特点,宜于在广泛范围内平滑调速,故广泛应用于轧钢、机床、轻工、计算机、飞机传动机构等领域。

近年来,交流调速系统发展很快,被科学技术水平较高的西方国家所广泛采用,与直流调速相比,交流调速有本身固有的优点:结构简单、坚固耐用、经济可靠及小动态相应性能好等,还能实现高速拖动。

但由于直流拖动系统在理论上和时间上都比较成熟,具有良好的起、制动性能,从反馈闭环控制的角度来看,直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础,所以我们应该很好的掌握直流拖动控制系统。

运动控制课程设计报告书

运动控制课程设计报告书

运动控制系统课程设计专业:自动化设计题目:双闭环直流电机调速系统设计班级:学生:学号:11号指导教师:分院院长:教研室主任:电气工程学院一、课程设计任务书1.设计参数直流他励电动机:功率Pe =145KW ,额定电压Ue=220V ,额定电流Ie=733A,磁极对数P=2,ne=430r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.0015Ω,主电路总电阻R =0.036Ω,Ks=41.5,电磁时间常数TL=0.0734ms ,机电时间常数Tm=0.0926ms ,滤波时间常数Ton=Toi=0.01s ,过载倍数λ=1.2,电流给定最大值 8V U im =*,速度给定最大值10V U n =* 2.设计容1)根据题目的技术要求,分析论证并确定主电路的结构形式和闭环调速系统的组成,画出系统组成的原理框图。

2) 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算。

3)驱动控制电路的选型设计。

4)动态设计计算:根据技术要求,对系统进行动态校正,确定ASR 调节器与ACR 调节器的结构形式及进行参数计算,使调速系统工作稳定,并满足动态性能指标的要求。

5) 绘制V —M 双闭环直流不可逆调速系统电器原理图,并研究参数变化时对直流电动机动态性能的影响。

3.设计要求:1)该调速系统能进行平滑地速度调节,负载电机不可逆运行,具有较宽地转速调速围(10D ≥),系统在工作围能稳定工作。

2)系统静特性良好,无静差(静差率2S ≤)。

3)动态性能指标:转速超调量8%nδ<,电流超调量5%i δ<,动态最大转速降810%n ∆≤~,调速系统的过渡过程时间(调节时间)1s t s≤。

4)系统在5%负载以上变化的运行围电流连续。

5)调速系统中设置有过电压、过电流保护,并且有制动措施。

6)主电路采用三项全控桥。

4. 课程设计报告要求 1)、要求在课程设计答辩时提交课程设计报告。

2)、报告应包括以下容: A 、系统各环节选型 主回路方案确定。

运动控制系统课程设计资料报告材料

运动控制系统课程设计资料报告材料

《运动控制系统》课程设计报告时间2014.10 _学院自动化 _专业班级自1103 _姓名俊博__学号41151093指导教师月斗 ___成绩 _______摘要本课程设计从直流电动机原理入手,建立V-M双闭环直流调速系统,设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构,其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电,触发器采用KJ004触发电路,系统无静差;符合电流超调量σi≤5%;空载启动到额定转速超调量σn≤10%。

并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能,且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。

关键词:双闭环;直流调速;无静差;仿真AbstractThis course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation.Key Words:double closed loop;DC speed control system;without the static poor;simulation目录摘要 (1)Abstract (1)引言 (1)1 实验容 (2)2实验设备 (2)3 实验设计原理 (2)3.1 V-M系统原理 (2)3.2 三相桥式整流电路 (2)3.3 保护电路部分 (3)3.4 直流电源电路 (4)3.5 VT触发电路 (5)3.6 ASR控制电路 (5)3.7 ACR控制电路 (7)3.7 电流检测电路 (8)3.7 转速检测电路 (9)4 系统工作原理 (9)5 调节器参数的计算过程 (10)5.1 参数以及设计要求 (10)5.2 相关参数计算 (11)5.3 电流环设计 (11)5.4 转速环设计 (14)6 Matlab仿真 (18)6.1 启动过程仿真 (18)7心得体会 (19)参考文献 (21)附录 (22)1 主电路原理图 (22)2 仿真模型图 (22)3启动波形图 (23)引言《运动控制系统》课程设计需综合运用所学知识针对一个较为具体的控制对象或过程进行系统设计、硬件选型。

运动控制系统综合课程设计

运动控制系统综合课程设计

运动控制系统综合课程设计一、设计目标本次综合课程设计的目标是通过设计一个运动控制系统,提高学生的软件开发能力和物理仿真能力,让学生能够熟练掌握运动控制系统的原理和工作方式,并能够独立设计和开发控制系统。

二、设计内容本次综合课程设计的主要内容包括物理仿真实验和软件开发实验。

1. 物理仿真实验本次物理仿真实验的目的是让学生了解运动控制系统的工作原理和调试方法。

学生需要完成以下实验内容:•使用实物模型,模拟电机控制系统的工作过程。

•修改电路参数,改变电机的运动轨迹和速度。

•调试控制系统,优化零点转换参数,提高系统控制精度。

2. 软件开发实验本次软件开发实验的目的是让学生熟练掌握运动控制系统的软件开发技术,掌握面向对象编程和硬件控制技术。

学生需要完成以下实验内容:•设计控制系统的软件结构和模块划分,并编写控制系统的控制程序。

•使用硬件和软件辅助工具(如逻辑分析仪和仿真器等),调试控制程序。

•集成控制程序和物理仿真系统,测试整个控制系统的工作情况。

三、设计流程本次综合课程设计的流程如下:1.确定运动控制系统的需求和规格,包括控制目标、运动参数和控制精度等。

2.设计控制系统的软件结构,划分系统模块和设计程序框架。

3.设计控制系统的硬件结构,包括模拟电路、数字电路和传感器等。

4.编写控制系统的控制程序,实现运动控制以及数据读写功能。

5.使用辅助工具(逻辑分析仪、仿真器等)进行调试,优化控制程序。

6.集成控制程序和物理仿真系统,测试整个控制系统。

四、设计工具和材料1. 设计工具•编程语言:C/C++、Python、Java等。

•操作系统:Windows、Linux等。

•集成开发环境(IDE):Visual Studio、Eclipse、CodeBlocks等。

•仿真软件:Proteus、LTSpice等。

2. 设计材料•电机模型•微控制器•电路元器件(电阻、电容、二极管、晶体管等)•传感器(光电传感器、旋转编码器等)五、设计注意事项•在设计过程中,需要遵循坚持理论与实践相结合的原则,同时注意掌握好时间和资源的分配。

运动控制课程设计报告

运动控制课程设计报告

带电流截止负反馈的转速闭环可逆直流调速系统的仿真与设计一、设计目的1、应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法,结合生产实际,确定系统的性能指标与实现方案,进行运动控制系统的初步设计。

2、应用计算机仿真技术,通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型,对控制系统进行性能仿真研究,掌握系统参数对系统性能的影响。

3、在原理设计与仿真研究的基础上,应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计,为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础。

二、设计任务带电流截止负反馈的转速闭环可逆直流调速系统的仿真与设计三、设计参数直流电动机控制系统设计参数如下:输出功率为:7.5Kw 电枢额定电压220V电枢额定电流 36A 额定励磁电流2A额定励磁电压110V 功率因数0.85电枢电阻0.2欧姆电枢回路电感100mH电机机电时间常数2S 电枢允许过载系数1.5额定转速 1430rpm测速发电机:永磁式,ZYS231/110型额定数据为23.1W,110V,0.18A,1800r/min四、环境条件电网额定电:380/220V;电网电压波动:10%;环境温度:-40~+40摄氏度;环境湿度:10~90%.五、控制系统性能指标电流超调量小于等于5%;空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%;调速范围D=20;静差率小于等于0.03.六、问题的提出众所周知,直流电动机全电压起动时,如果没有采取专门的限流措施,会产生很大的冲击电流,这不仅对电动机换向不利,对于过载能力低的晶闸管等电力电子器件来说,更是不允许的。

采用转速负反馈的单闭环调速系统(不管是比例控制的有静差调速系统,还是比例积分控制的无静差调速系统),当突然加给定电压U*n时,由于系统存在的惯性,电动机不会立即转起来,转速反馈电压Un仍为零。

因此加在调节器输入端的偏差电压,ΔUn=U*n,差不多是稳态工作值的(1+K)倍。

这时由于放大器和触发驱动装置的惯性都很小,使功率变换装置的输出电压迅速达到最大值Udmax,对电动机来说相当于全电压起动,通常是不允许的。

单摆运动控制系统设计与仿真实验报告

单摆运动控制系统设计与仿真实验报告

单摆运动控制系统设计与仿真实验报告1.引言1.1 概述概述部分的内容:单摆运动控制系统是一个常见的控制系统应用领域,它在诸多科学实验、工程项目和技术研究中都有广泛的应用。

单摆运动控制系统通过控制摆臂的运动,实现对摆臂的稳定性和精确度的控制,从而达到预定位置、速度和加速度的要求。

随着科技的不断发展和进步,单摆运动控制系统的设计和仿真实验成为研究者们关注的焦点。

在过去的几十年中,众多学者和工程师们提出了各种各样的方法和理论,以提高单摆运动控制系统的性能和效果。

这些方法包括但不限于PID控制、自适应控制、模糊控制等等。

它们都在不同的场景中展现了自己的优势和特点,为单摆运动控制系统的设计和仿真实验提供了全新的思路和方法。

本文旨在介绍单摆运动控制系统的设计和仿真实验。

首先,我们将对单摆运动控制系统的相关背景和理论基础进行概述和分析。

接着,我们将详细介绍单摆运动控制系统的设计过程,包括系统结构、控制算法和参数选择等方面。

在设计完成后,我们将进行仿真实验,在不同的工作条件下对系统进行测试和评估,以验证设计的有效性和性能。

最后,我们将总结本文的研究成果,并对未来的研究方向进行展望。

通过本文的研究,我们希望能够为单摆运动控制系统的设计和仿真实验提供实用有效的方法和理论支持,为相关领域的研究者和工程师提供参考和借鉴。

同时,我们也期待通过本文的工作,能够推动单摆运动控制系统设计的进一步发展和应用。

文章结构部分的内容可以如下所示:1.2 文章结构本文主要分为三个部分,即引言、正文和结论。

引言部分主要概述了文章内容和研究背景,介绍了单摆运动控制系统设计与仿真实验的目的和重要性。

正文部分包括两个主要内容,即单摆运动控制系统设计和仿真实验。

在单摆运动控制系统设计中,我们将介绍系统的原理和设计方法,并详细描述系统的硬件和软件实现。

在仿真实验中,我们将使用相关仿真软件进行系统的仿真,验证设计的有效性和准确性。

结论部分对本文的主要内容进行总结,回顾了实验的结果和分析,总结了系统的性能和局限性。

运动控制系统课程设计

运动控制系统课程设计

电机控制技术
详细介绍直流电机、交流电机以 及步进电机等不同类型的电机控 制方法,包括速度控制、位置控 制以及力矩控制等。
传感器与检测技术
阐述运动控制系统中常用的传感 器类型,如编码器、陀螺仪等, 以及它们在系统中的作用和应用 。
学生作品展示与评价
01
作品一
基于PID控制的直流电机调速系统。该系统实现了对直流电机的精确速
智能化发展
随着人工智能技术的不断发展,未来的运 动控制系统将更加智能化,能够实现自适
应控制、自主学习等功能。
多轴协同控制
未来的运动控制系统将实现多轴协同控制 ,能够同时控制多个电机或执行器,提高
系统的整体性能。
高精度控制
随着传感器技术和控制算法的不断进步, 未来的运动控制系统将实现更高精度的控 制,满足高端装备制造等领域的需求。
04
传感器与执行器技术及应用
传感器与执行器概述
传感器定义
01
将非电量转换为电量输出的装置,用于测量和控制系统。
执行器定义
02
将控制信号转换为机械运动的装置,用于实现系统控制目标。
传感器与执行器在控制系统中的作用
03
提供反馈信号和执行控制指令,保证系统稳定性和性能。
常见传感器类型及工作原理
温度传感器
典型运动控制系统分析
直流电机运动控制系统
通过控制直流电机的电枢电压或电枢电流,实现对电机转 速和转向的控制。具有调速范围广、控制精度高等优点, 但存在换向火花等问题。
步进电机运动控制系统
通过控制步进电机的脉冲信号,实现对电机转角和转速的 控制。具有定位精度高、控制灵活等优点,但存在失步等 问题。
交流电机运动控制系统
直流电机驱动技术

运动控制系统课程设计报告

运动控制系统课程设计报告

《运动控制系统》课程设计报告时间 _学院 _专业班级 _姓名__学号指导教师 ___成绩 __ _____摘要本课程设计从直流电动机原理入手,建立V-M双闭环直流调速系统,设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构,其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电,触发器采用KJ004触发电路,系统无静差;符合电流超调量σi≤5%;空载启动到额定转速超调量σn≤10%。

并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能,且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。

关键词:双闭环;直流调速;无静差;仿真AbstractThis course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation.Key Words:double closed loop;DC speed control system;without the static poor;simulatio目录摘要 (1)Abstract (1)引言 (1)1 实验内容 (2)2实验设备 (2)3 实验设计原理 (2)3.1 V-M系统原理 (2)3.2 三相桥式整流电路 (2)3.3 保护电路部分 (3)3.4 直流电源电路 (4)3.5 VT触发电路 (5)3.6 ASR控制电路 (5)3.7 ACR控制电路 (7)3.7 电流检测电路 (8)3.7 转速检测电路 (9)4 系统工作原理 (9)5 调节器参数的计算过程 (10)5.1 参数以及设计要求 (10)5.2 相关参数计算 (11)5.3 电流环设计 (11)5.4 转速环设计 (14)6 Matlab仿真 (18)6.1 启动过程仿真 (18)7心得体会 (19)参考文献 (21)附录 (22)1 主电路原理图 (22)2 仿真模型图 (22)3启动波形图 (23)引言《运动控制系统》课程设计需综合运用所学知识针对一个较为具体的控制对象或过程进行系统设计、硬件选型。

运控课程设计报告

运控课程设计报告

运动控制系统课程设计报告班级:姓名:学号:指导教师:撰写日期:目录第一章课程设计内容与要求分析 (1)1.1 课程设计内容 (1)1.2 课程设计要求分析 (2)第二章调节器的工程设计 (8)2.1 调节器的设计原则 (8)2.2 Ⅰ型系统与Ⅱ型系统的性能比较 (8)2.4 转速调节器的设计 (13)第三章 Simulink仿真 (18)3.1 电流环的仿真设计 (18)3.2 转速环的仿真设计 (18)3.3 双闭环直流调速系统的仿真设计 (20)第四章课程设计总结 (22)参考文献 (23)第一章 课程设计内容与要求分析1.1课程设计内容1.1.1设计参数三相桥式整流电路,已知参数为:PN=555KW,UN=750V,IN=760A,nN=375r/min,电动势系数Ce=1.82V.min/r,电枢回路总电阻R=0.14Ω,允许电流过载倍数λ=1.5,触发整流环节的放大倍数Ks=75,电磁时间常数Tl=0.031s,机电时间常数Tm=0.112s 电流反馈时间常数Toi=0.002s,转速反馈滤波时间常数Ton=0.02s 。

且调节器输入输出电压U*nm=U*in=U*cm=10V,调节器输入电阻R0=40K Ω。

1.1.2 设计内容1)根据题目的技术要求,分析论证并确定闭环调速系统的组成,画出系统组成的原理框图。

2) 建立双闭环调速系统动态数学模型。

3)动态设计计算:根据技术要求,对系统进行动态校正,确定ASR 调节器与ACR 调节器的结构形式及进行参数计算,使调速系统工作稳定,并满足动态性能指标的要求。

4) 利用MATLAB 进行双闭环调速系统仿真分析,并研究参数变化时对直流电动机动态性能的影响。

1.1.3 设计要求1)该调速系统能进行平滑地速度调节,负载电机不可逆运行,具有较宽地转速调速范围(10D ≥),系统在工作范围内能稳定工作。

2)系统静特性良好,无静差(静差率2S ≤)。

3)动态性能指标:转速超调量δn ≤10%,电流超调量5%i δ<,动态最大转速降810%n ∆≤~,调速系统的过渡过程时间(调节时间)1s t s ≤。

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目录
一、课程设计系统概述 (1)
1.1课程设计项目参数 (1)
1.2课程设计要求: (1)
1.3课程设计设计任务 (2)
1.4.稳态分析及参数设计计算 (2)
1.4.1静态参数计算 (2)
1.4.2.动态参数计算 (3)
1.4.3稳定性分析 (4)
1.4.4系统校正 (4)
1.4.5.控制结构图 (5)
二、MATLAB仿真设计 (6)
三、总结 (10)
四、参考文献 (10)
一、课程设计系统概述
1.1课程设计项目参数
1)电动机:额定数据为PN=10kW,UN=220v,IN=52A,nN=1460r/min,电枢电阻RS=0.5Ω,飞轮力矩GD2=10N.m2。

2)晶闸管装置:三相桥式可控整流电路,整流变压器Y/Y联结,二次线电压U2l=230v,触发整流环节的放大系数Ks=40。

3)V-M系统主电路总电阻R=1Ω。

4)测速发电机:永磁式,ZYS231/110型;额定数据为23.1w,110v,0.18A,1800r/min。

5)系统静动态指标:稳态无静差,调速指标D=10,s≤5%
6)电流截止负反馈环节:要求加入合适的电流截止负反馈环节,使电动机的最大电流限制(1.5-2)I N。

(选座)
7)给定电压Un*=15V。

1.2课程设计要求:
(1)根据题目要求,分析论证确定系统的组成,画出系统组成的原理框图;
(2)对转速单闭环直流调速系统进行稳态分析及参数设计计算;
(3)绘制系统的动态结构图;
(4)动态稳定性判断,校正,选择转速调节器并进行设计;
(5)绘制校正后系统的动态结构图;
(6)应用MATLAB软件对转速单闭环直流调速系统进行仿真,验证所设计的调节器是否符合设计要求;
(7)加入电流截止负反馈环节;(选做)
(8)应用MATLAB软件对带电流截至负反馈的转速单闭环直流调速系统进行仿真,完善系统;
1.3课程设计设计任务
(1)系统组成原理框图
根据设计要求,所设计的系统为单闭环直流调速系统,选定转速为反馈量,用变电压调节方式,实现对直流电机的无极调速。

所以设计原理图如下:
图2-1单闭环直流调速系统原理图
转速用与电动机同轴相连的测速电机产生的正比于转速的电压信号反馈到输入端,再与给定值比较,经放大环节产生控制电压,再通过电力电子变化器来调节电机回路电流,达到控制电机转速的目的。

1.4.稳态分析及参数设计计算
1.4.1静态参数计算
(1)空载到额定负载的速降
由错误!未找到引用源。

可得:
(2)系统开环放大倍数K
错误!未找到引用源。

=错误!未找到引用源。

=0.1329Vmin/r
(3)测速反馈环节放大系数α
测速发电机电动势系数
α=0.01158
(4)运算放大器的放大系数Kp
错误!未找到引用源。

取15代入原式的K=52.28
1.4.
2.动态参数计算
(1)主电路电感值L
当主回路电流为额定值10%时,电流仍连续。

(2)电磁时间常数
(3)机电时间常数
由以上时间常数可得系统传递函数为:
1.4.3稳定性分析
判稳条件:
又K取值为52.28所以系统稳定。

1.4.4系统校正
使用PI调节器校正为典型一型系统:
典型一型系统:
用PI调节器校正时,设调节器函数:
令错误!未找到引用源。

=0.02其他两个小惯性环节等效为一个惯性环节: 1/((0.00167s+1)(0.14s+1))=1/(0.14167s+1)
则T=0.14167,错误!未找到引用源。

,KT=0.5,K=3.5,
Kp=0.023
i=/Kp=0.87
1.4.5.控制结构图
单闭环直流调速系统稳态结构图如下图所示:
图2-2 单闭环直流调速系统稳态结构图
放大环节可以看成纯比例环节,按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。

比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。

电力电子变换环节是一个时间常数很小的滞后环节,这里把它看做一阶惯性环节,额定励磁下的直流电机是一个二阶线性环节。

系统动态图如下图所示。

图2-3单闭环直流调速系统动态结构图
二、MATLAB仿真设计
图2-1纯比例调节的仿真模型
图2-2理想转速波形
图2-3电枢电流波形
由上图可知虽然转速最终稳定,但超调量比较大。

所以应加入比例积分调节。

PI调节器是一种线性控制器,它根据给定值与实际输出值构成控制偏差,将偏差的比例(P)和积分(I)通过线性组合构成控制量,对被控对象进行控制。

在SIMULINK中建立加入PI调节器的转速环仿真模型如下图所示:
图2-4加入PI调节器的转速环仿真模型
将计算好的参数输入到相应的模块中点击仿真按钮并双击Scope模块就可以显示仿真结果,转速波形和电枢电流波形如下图所示:
图2-5转速仿真波形
图2-6
静差率(转速变化率)是指电动机在一定转速下运行时,负载由理想空载变到额定值时所产生的转速降落与理想空载转速之比值。

应该以最小的空载速率为准。

这样的静差率才是有效的,其又称相对稳定性,用来表示负载变化时的电动机转速变化的程度,它与机械特性硬度有关,该数值越小,说明电机稳定性越好。

根据波形可计算得
符合设计要求
电枢电流波形如下图所示:
图2-7 电枢电流波形
对电枢电流施加扰动时结构图如下图所示:
图2-8
施加扰动后转速波形如图2-9所示:
图2-9施加扰动后的转速波形施加扰动电流波形如图2-10所示:
图2-10施加扰动后的电流波形
由仿真波形分析可知,PI调节器通过比例环节反映控制系统的偏差信号,偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用,以减少偏差。

积分环节主要用于消除静差,提高系统的无差度。

积分作用的强弱取决于积分常数,越大,积分作用越弱,反之越强。

因而对电流扰动具
有抑制作用。

三、总结
通过这次课程设计,让我更进一步了解了运动控制原理这门课程的重要性,让我学习到了更多新的知识,比如Matlab的使用;或者复习了之前已经掌握的,但又重新复习的新的知识,比如自动控制原理。

在这次亲身实践中,更加锻炼了我的学习钻研能力和克服困难的能力。

本设计为单闭环直流调速系统,首先介绍了直流电机的调速和发展;其次介绍了直流电动机的调速指标和特性;再次介绍了转速负反馈直流电机的调速;最后,运用MATLAB进行了仿真和调试。

通过仿真和调试使系统最终达到稳定状态。

当然,系统还存在一定的不足,由于用到的是单闭环控制,所以在调速的过程中,系统的稳态性能还不尽如意,在一定的调速范围内能满足要求,而在一些要求比较高的系统中,就很难实现,此时就应该采用双闭环控制。

最后,感谢吕庭老师的辛勤教学和周围同学的热情帮助,不然我也不能收获到如此多的学习经验。

四、参考文献
[1] 李建兴.可编程序控制器应用技术[M].北京:机械工业出版社,2004.
[2] 陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社,2000.
[3] 吴俐君. 电力拖动自动控制系统实验[M]. 徐州:中国矿业大学出版社,2002.
[4] 郝力文 , 王子文 . 车间运输小车的智能控制 [J]. 机械 ,2001 年 ,28( 增刊).
[5] 自动控制原理及设计
[6] 工程船舶特种机械电力拖动
[7] 电动机调速原理及系统
[8] 自动化装置元件及其动态特性
[9] 船舶电气工学便缆〔陆道政季新宝著〕〔吴斐文著〕〔杨兴瑶著〕 [苏 A.N 塔纳塔尔著」〔日〕。

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