自动控制论文--单闭环不可逆直流调速系统设计
单闭环直流调速系统
单闭环直流调速系统是一种常见的控制系统，用于控制直流电机的转速。
以下是单闭环直流调速系统的基本组成和工作原理：
基本组成：
1. 直流电机：负责将电能转换为机械能。
2. 编码器或传感器：用于测量电机的实际转速。
3. 控制器：通常使用PID控制器，根据实际转速和设定转速之间的误差进行调节。
4. 功率放大器：将控制器输出的信号放大后送至电机，控制电机的转速。
工作原理：
1. 测量阶段：编码器或传感器测量电机的实际转速，并将这个信息反馈给控制器。
2. 比较阶段：控制器将实际转速与设定的目标转速进行比较，计算出误差值。
3. 控制阶段：根据误差值，控制器通过PID算法计算出控制信号，控制电机的转速。
4. 执行阶段：功率放大器根据控制信号控制电机的转速，使实际转速逐渐接近设定转速。
调速过程：
-如果实际转速低于设定转速，控制器会增加电机的供电，使电机加速。
-如果实际转速高于设定转速，控制器会减小电机的供电，使电机减速。
-控制器通过不断地调整电机的供电，使得实际转速稳定在设定的目标转速附近。
通过单闭环直流调速系统，可以实现对直流电机转速的精确控制，广泛应用于工业生产中的传动系统、自动化设备等领域。
自动控制原理直流单闭环不可逆调系统
课程设计名称：自动控制原理课程设计题目：直流单闭环不可逆调系统专业：班级：姓名：学号：课程设计任务书一、设计题目:直流单闭环不可逆调系统二、设计任务:1．转速负反馈系统静特性方程的确定2. 对转速负反馈系统稳态分析和计算3.对转速负反馈系统的动态分析4. 求出系统稳定条件三、设计计划:第一天选择课程设计题目,确定课程设计任务第二天根据课程设计任务进行查阅资料第三天进行整理资料及进行设计第四天进行可行性分析并进行校正分析第五天进行电脑录入输出四、设计要求:避免直流可逆调速发生，使在不可逆的条件下保证各项工作正常进行，有效利用直流的作用进行工作，提高直流机的各项性能指标。
指导教师：教研室主任：时间：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表目录1、装置负反馈速系统-------------------------------------------------------------------------------------12、系统静特性方程----------------------------------------------------------------------------------------13、转速负反馈系统稳态分析和计算---------------------------------------------24、转速负反馈调速系统的动态分析-------------------------------------------------------------------4 4.1系统动态结构图----------------------------------------------------------------------------------------4 4.2晶闸管变流器的传递函数----------------------------------------------------------------------------65、系统稳定条件-------------------------------------------------------------106电压负反馈调速系统------------------------------------------------------------------------------------10 7、结论---------------------------------------------------------------------12设计体会--------------------------------------------------------------------13摘要随着电力电子器件、计算机技术和控制理论的迅速发展，电气自动化技术也在日新月异的变化，电气传动自动化技术己广泛应用于各个工程领域。
题目：单闭环不可逆直流调速系统设计
题目：单闭环不可逆直流调速系统设计1 技术指标电动机参数：PN=3KW, n N=1500rpm, UN=220V,IN=17.5A,Ra=1.25 。
主回路总电阻R=2.5，电磁时间常数Tl=0.017s，机电时间常数Tm=0.075s。
三相桥式整流电路，Ks=40。
测速反馈系数=0.07。
调速指标：D=30，S=10%。
2 设计要求（1）闭环系统稳定（2）在给定和扰动信号作用下，稳态误差为零。
3 设计任务（1）绘制原系统的动态结构图；（2）调节器设计；（3）绘制校正后系统的动态结构图；（4）撰写、打印设计说明书。
4 设计说明书设计说明书严格按**大学毕业设计格式书写,全部打印.另外,设计说明书应包括以下内容:(1)中文摘要(2)英文摘要目录第一章中文摘要 ································································································ - 1 -第二章英文摘要 ············································································错误!未定义书签。
单闭环不可逆直流调速系统实验
实验一 单闭环不可逆直流调速系统实验
实验目的 实验要求
知识点
难点指导
实验方法
(1)DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试； (2)Uct不变时的直流电机开环外特性的测定； (3)Ud不变时直流电机开环外特性的测定； (4)基本单元部件调试； (5)转速单闭环直流调速系统； (6)电流单闭环直流调速系统； (7)电压单闭环直流调速系统。
实验目的 实验要求
知识点
难点指导
注意事项
(1)要注意先后顺序，通电时的先打开实验箱的电源， 再加高压直流电源；断电的时候先切断高压直流电 源，再关断实验箱电源； (2)在送高压电源之前，先把给定调至最低； (3)实验时候需要注意电机的额定电压，额定电流， 额定转速，不能超过以免出现电机损坏。
实验四 双闭环控制可逆直流脉宽调速系统
实验二 双闭环不可逆直流调速系统实验
实验目的 实验要求
知识点
难点指导
实验原理说明
双闭环直流调速系统是由速度调节器 和电流调节器进行综合调节，可获得良好 的静、动态性能（两个调节器均采用PI调 节器），由于调整系统的主要参量为转速， 故将转速环作为主环放在外面，电流环作 为副环放在里面，这样可以抑制电网电压 扰动对转速的影响。
实验一 单闭环不可逆直流调速系统实验
实验目的 实验要求
知识点
难点指导
报告要求
1、根据实验数据，画出转速单闭环直流调速系 统的机械特性。 2、根据实验数据，画出电流单闭环直流调速系 统的机械特性。 3、根据实验数据，画出电压单闭环直流调速系 统的机械特性。
实验目的 实验要求
知识点
难点指导
实验二 双闭环不可逆直流调速系统实验 实验目的
实验二 双闭环不可逆直流调速系统实验
单闭环直流调速系统课程设计
《单闭环直流调速系统课程设计》摘要：本课程设计旨在深入研究单闭环直流调速系统的原理、设计方法和实现技术。
通过对系统的理论分析和实际设计，掌握直流调速系统的基本特性和性能指标的优化方法。
课程设计包括系统的方案选择、参数计算、硬件电路设计、软件编程以及系统调试与性能测试等环节。
通过本次课程设计，培养学生的工程实践能力、创新思维和解决实际问题的能力，为今后从事相关领域的工作打下坚实的基础。
一、概述直流调速系统在工业生产、交通运输、电力电子等领域具有广泛的应用。
它能够实现对直流电动机转速的精确控制，满足不同工况下对转速稳定性和调速精度的要求。
单闭环直流调速系统是一种常见的调速系统结构，具有简单可靠、性能稳定等优点。
本课程设计将围绕单闭环直流调速系统展开，深入探讨其设计与实现的相关技术。
二、单闭环直流调速系统的工作原理单闭环直流调速系统主要由直流电动机、转速反馈环节、放大器、触发器和晶闸管整流装置等组成。
其工作原理如下：转速反馈环节将直流电动机的实际转速转换为电信号反馈到放大器输入端，与给定转速信号进行比较，得到偏差信号。
放大器对偏差信号进行放大处理后，输出触发脉冲信号控制晶闸管整流装置的导通和关断，从而改变直流电动机的电枢电压，实现对电动机转速的调节。
通过转速反馈环节的作用，系统能够使电动机的实际转速跟随给定转速变化，保持系统的稳定性和良好的调速性能。
三、系统方案的选择在进行单闭环直流调速系统课程设计时，首先需要进行系统方案的选择。
根据设计要求和实际应用场景，可以选择不同的调速方案。
常见的方案有转速负反馈单闭环调速系统、电流负反馈单闭环调速系统等。
转速负反馈单闭环调速系统具有结构简单、稳定性好、调速范围广等优点，适用于大多数调速控制场合；电流负反馈单闭环调速系统则能够提高系统的动态性能，适用于对动态响应要求较高的系统。
在本课程设计中，选择转速负反馈单闭环调速系统作为设计方案。
四、系统参数的计算系统参数的计算是单闭环直流调速系统设计的重要环节。
直流调速系统单闭环
sn N n N n 0min n m inn N
,
n m inn sNn N(1ss)n N
D n ma xn N n N s
n minn minn N (1s)
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
在假设忽略各种非线性因素等条件下，系统中各环节
ans = 2.3391
单闭环直流调速系统 -- 一般概念
对主电路微分方程右侧在相同区间积分，有：
21 6 6 23EidRLd ditddt
3
式中方括号内， 第一项平均值为：E = Cen = Cen ； 第二项平均值为：IdR ； 第三项平均值为：零。
单闭环直流调速系统 -- 一般概念
系统开环稳态特性：
n U d 0 C e I d R K p C K e s U n * I C d R e n 0 o p n op
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
注意：
1. 当 U*n 不变时，闭环系统的理想空载转速下降为
开环时的
1/(1+K)
：
n0cl
n0op 1K
2. 闭环时：ΔUn = Un* - Un ，开环时： ΔUn = Un* 。 开环时 Un 较大，闭环时 Un 较小。为保证理想 空载转速 n0 基本不变，系统闭环后应将 Un 放大 （1+K）倍。
若将输入、输出之间的放大倍数视为常数，则晶 闸管触发和整流装置就是一个具有纯滞后的放大环节， 其滞后作用是晶闸管整流装置的失控时间引起的。
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
晶闸管触发整流装置控制 电压的变化时刻 t2 到自然 换相点（即可以触发下一 相的起点，也就是输出电 压的变化点）的时间 Ts 称为失控时间。
单闭环直流调速系统课程设计
单闭环直流调速系统课程设计一绪论转速单闭环调速系统的简要介绍及设计意义直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。
为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。
对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。
按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。
在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。
在对调速性能有较高要求的领域常利用直流电动机作动力,但直流电动机开环系统稳态性能不能满足要求,可利用速度负反馈提高稳态精度,而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的,为了消除系统的静差,可用积分调节器代替比例调节器.反馈控制系统的规律是要想维持系统中的某个物理量基本不变，就引用该量的负反馈信号去与恒值给定相比较，构成闭环系统。
对调速系统来说，若想提高静态指标，就得提高静特性硬度，也就是希望转速在负载电流变化时或受到扰动时基本不变。
要想维持转速这一物理量不变，最直接和有效的方发就是采用转速负反馈构成转速闭环调节系统闭环转速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此所需付出的代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。
二单闭环调速系统的相关数据及图示2.1 数据选择2.1.1电动机型号Z4-225-11：额定电压400V 额定转速 900r/min 额定电流193A 电枢回路电阻0.1406Ω电枢回路电感4.9mH2.1.2测速电机选择型号: 321ZCFr额定电流0.4A 额定电压: 100v额定转速: 1500min3）晶闸管整流触发装置：三相半波整流电路，整流变压器采用∆连接。
Y-4）直流稳压电源V±。
152.2 单闭环直流调速系统的相关图示图1 带转速负反馈的单闭环直流调速系统原理框图图2 带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统稳态结构框图三、反馈控制闭环直流调速系统的设计过程与参数计算3.1系统静特性参数3.1.1虽然采用PI 调节，但实际上不可能完全无静差，其稳态速降不为零，但应该很小，即()s D sn n N cl -=∆1很小。
实验三单闭环不可逆直流调速系统实验
信息工程学院11级应用电子技术（4）班吴晓强3111002716实验三单闭环不可逆直流调速系统实验、实验目的（1）了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理（2）掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程。
（3）认识闭环反馈控制系统的基本特性。
、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统（包括单闭环系统和多闭环系统）。
对调速指标要求不咼的场合，米用单闭环系统，而对调速指标较高的则米用多闭环系统。
按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。
在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。
在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移相控制电压U Ct，用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。
电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P （比例）调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成Pl（比例积分）调节。
这时当“给定” 恒定时，闭环系统对速度变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。
在电流单闭环中，将反映电流变化的电流互感器输出电压信号作为反馈信号加到“电流调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较，经放大后，得到移相控制 电压U Ct ,控制整流桥的“触发电路”，改变“三相全控整流”的电压输出，从 而构成了电流负反馈闭环系统。
电机的最高转速也由电流调节器的输出限幅所决 定。
同样，电流调节器若采用 P （比例）调节，对阶跃输入有稳态误差，要消除 该误差将调节器换成PI （比例积分）调节。
当“给定”恒定时，闭环系统对电枢 电流变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的电枢电流能稳 定在一定的范围内变化。
毕业设计(论文)-单闭环不可逆直流调速系统的静态指标和稳定性[管理资料]
![毕业设计(论文)-单闭环不可逆直流调速系统的静态指标和稳定性[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/6f46f32a50e2524de4187e4d.png)
郑州大学西亚斯国际学院本科毕业设计题目：单闭环不可逆直流调速系统的静态指标和稳定性指导教师：职称：副教授学生姓名：学号：专业：自动化班级：一班院（系）：电子信息工程学院电子工程系完成时间：2009年4月25日闭环不可逆直流调速系统的稳定性和静态分析摘要本文主要研究直流电机闭环控制系统的静态特性和稳定性，在研究过程中，转速变化的电压信号作为反馈信号，经转速变换后接到速度调节器的输入端，与给定的电压相比较经放大后，得到移相控制电压U，用作控制整流桥的触发电路，触发脉冲ct经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。
本设计的目的主要是在实验的基础上来研究和分析闭环控制的性能指标，进而和开环控制进行比较。
为了更具体的分析系统的性能指标，将解析法与实验法相结合建立闭环控制的数字模型。
在这个基础上对系统的稳态误差，超调量和调节时间进行分析；然后通过实验对闭环系统的稳态误差，超调量和调节时间进行了验证；证明本系统完全符合实验要求。
并且验证了闭环系统比开环系统稳定这一事实。
在实验过程中，速度调节器采用了比例积分调节，消除了在比例调节器因阶跃输入产生的稳态误差，从而达到精确控制的目的。
关键词直流电机调速/速度反馈/闭环控制/稳定性Closed-Loop DC Speed Control System irreversible stability andstatic analysisAbstractThis paper studies the closed-loop DC motor control system of static characteristics and stability, in the course of the study, changes in speed feedback voltage signal as a signal received by the speed of the speed of transformation input regulator and given by the voltage comparison After amplification, the phase shifter control voltage , rectifier bridge to control the trigger circuit, the trigger pulse by the amplifier is added after the thyristor between the gate and cathode to change the “three-phase full-controlled rectifier" the output voltage This constitutes a negative feedback closed-loop system speed.The main purpose of this design is the basis of experimental research and analysis of closed-loop control performance indicators and then compares the open-loop control. To be more specific analysis of performance indicators, will be analytical method combined with the experimental establishment of closed-loop control of the digital model. On this basis the system of steady-state error, overshoot and settling time for analysis; and then the closed-loop system through experiments on the steady-state error, overshoot and settling time are verified; prove that the system is fully in line with the experimental requirements. And verify the closed-loop system stability than open-loop system that fact. In the experimental process, the speed regulator using a proportional-integral regulation, eliminating the regulator in the proportion of step input generated by steady-state error, so as to achieve the purpose of precise control.Key words DC motor speed control / speed feedback / closed-loop control / stability目录摘要 (I)Abstract........................................................................................................... I I 1. 绪论 .. (1) (1)直流调速系统的调速方法 (1)直流调速系统的供电方式 (2) (2)2 单闭环不可逆直流调速系统各部分介绍 (4)晶闸管的介绍 (4)开环与闭环的静特性分析比较 (6)2. 3 调节器 (8)3 单闭环不可逆直流调速系统的研究 (11)直流调速系统的设计要求 (11) (11) (12) (15)调速系统的静态指标 (16)动态指标 (18)4试验数据分析与结果 (19) (19) (21) (22)5结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)1. 绪论1957年，晶闸管（俗称可控硅整流元件，简称可控硅）问世，到了60年代，已生产出成套的晶闸管整流装置，使变流技术产生根本性的变革，开始进入晶闸管时代。
[VIP专享]单闭环不可逆直流调速系统设计
![[VIP专享]单闭环不可逆直流调速系统设计](https://img.taocdn.com/s3/m/0558fdfe48d7c1c708a145d1.png)
单闭环不可逆直流调速系统设计1.方案分析与认证1.1转速控制调速指标与要求直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内实现平滑调速，在许多需要调速的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
从控制的角度来看，直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础，所以应该首先掌握直流拖动控制系统。
为了进行定量的分析，可以针对前两项要求定义两个调速指标，叫做 “调速范围”和“静差率”。
这两个指标合成调速系统的稳态性能指标。
一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
在直流电动机变压调速系统中，一般以电动机的额定转速作为最高转速，若额定负载下的转速降落为，则按照上面分n N ∆n N 析的结果，该系统的静差率应该是最低速时的静差率，即，于是，s =∆n N n 0min =∆n N n min +∆n N 最低转速为，而调速范围为，将上式的式代入，得n min =(1‒s)∆n N s D =n N n min n min ，表示变压调速系统的调速范围、静差率和额定速降之间所满足的关系。
D =n N s∆n N (1‒s)晶闸管-电动机系统是开环系统，调节控制电压就可以改变电动机的转速，如果负U c 载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，这样的开环调速系统都能实现一定范围内的无级调速，但是，许多需要调速的生产机械常常对静差率有一定的要求，例如龙门刨床，由于毛坯表面粗糙不平，加工时负载大校场有波动，但是，为了保证共建的加工精度和加工后的表面光洁度，加工过程中的速度却必须稳定，也就是说，静差率不能太大，一般要求，调速范围D=20~30，静差率s ≤5%。
又如热连轧机，各机架轧辊分别由单独的电动机拖动，钢材在几个机架内连续轧制，要求各机架出口线速度保持严格的比例关系，使被轧金属的每秒流量相等，才不致造成钢材拱起或拉断，根据工艺要求，须使调速范围D=3~10时，保证静差率s ≤0.2%~0.5%。
单闭环不可逆直流调速系统设计
单闭环不可逆直流调速系统设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：单闭环不可逆直流调速系统设计1.方案分析与认证1.1转速控制调速指标与要求直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内实现平滑调速,在许多需要调速的电力拖动领域中得到了广泛的应用.从控制的角度来看，直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础，所以应该首先掌握直流拖动控制系统。
为了进行定量的分析，可以针对前两项要求定义两个调速指标，叫做“调速范围”和“静差率”。
这两个指标合成调速系统的稳态性能指标。
一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
在直流电动机变压调速系统中,一般以电动机的额定转速作为最高转速,若额定负载下的转速降落为，则按照上面分析的结果,该系统的静差率应该是最低速时的静差率，即，于是，最低转速为,而调速范围为,将上式的式代入,得,表示变压调速系统的调速范围、静差率和额定速降之间所满足的关系。
晶闸管-电动机系统是开环系统，调节控制电压就可以改变电动机的转速，如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高,这样的开环调速系统都能实现一定范围内的无级调速，但是，许多需要调速的生产机械常常对静差率有一定的要求，例如龙门刨床,由于毛坯表面粗糙不平,加工时负载大校场有波动，但是,为了保证共建的加工精度和加工后的表面光洁度，加工过程中的速度却必须稳定，也就是说，静差率不能太大，一般要求，调速范围D=20～30，静差率s≤5％。
又如热连轧机，各机架轧辊分别由单独的电动机拖动，钢材在几个机架内连续轧制，要求各机架出口线速度保持严格的比例关系，使被轧金属的每秒流量相等,才不致造成钢材拱起或拉断，根据工艺要求，须使调速范围D=3～10时，保证静差率s≤0。
2%～0。
5%。
在这些情况下，开环调速系统往往不能满足要求。
单闭环不可逆直流调速系统设计
单闭环不可逆直流调速系统设计目录1 中文摘要 -2 -2 英文摘要 - 2 -3 电力拖动简介 - 3 -4 设置参数 - 3 -5 方案确定 - 3 -5.1 方案的采用 - 3 -5.1.1 调节电枢电压调速 - 3 -5.1.2 主电路的采用 - 3 -5.1.3 控制电路方案的采用 - 4 -6 主电路设计 - 4 -7 控制电路设计 - 5 -7.1 稳态性能分析（流程图） - 6 -7.2稳定性分析 - 6 - 7.3 闭环系统应有的开环放大系数 - 7 -7.4系统动态过程 - 8 -7.5校正环节 - 9 -8 结束语 - 9 -9 参考文献 - 9 -1. 摘要内容摘要：在对调速性能有较高要求的领域，如果直流电动机开环系统稳态性能不满足要求，可利用速度负反馈提高稳态精度，而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的，为了消除系统的静差，可利用积分调节器代替比例调节器。
通过对单闭环调速系统的组成部分可控电源、由运算放大器组成的调节器、晶闸管触发整流装置、电机模型和测速电机等模块的理论分析，比较原始系统和校正后系统的差别，得出直流电机调速系统的最优模型。
然后用此理论去设计一个实际的调速系统。
关键词：稳态性能稳定性开环闭环负反馈静差2.The design and simulation ofSingle loop dc speed control systemAbstract :In the higher demand for performance of speed, if the open loop dc system's steady performance does not meet the requirements, can use speed inverse feedback to improve steadystate precision, but although the speed inverse feedback system adopts proportion regulator,it still have off, in order to eliminate static, can use integral regulator to replace proportion regulator.Based on the theoretical analysis of the single closed loop system which is made up of controllable power, the regulator which is made up of operational amplifier, a rectifier triggered by thyristor , motor model and tachogenerators module, compare the difference of the open loop system and the closed loop system,the original system and the this paper compares the theory of open loop system and the closed-loop system, the difference of primitive system and calibrated system, conclude the optimal model of the dc motor speed control system. Then use this theory to design a practical control system.Key words: steady-statebehaviour stability open loop Close-loop feedback offset3. 电力拖动简介电力拖动是利用电动机拖动生产机械的工作机构使之运转的一种方法。
单闭环不可逆直流调速系统仿真实验设计
课程设计单闭环不可逆直流调速系统仿真实验设计指导教师:学院:专业：班级:姓名：学号：目录任务书 (3)概述 (4)原理 (5)建模与参数设置 (12)仿真结果及分析 (16)参考文献 (17)附图 (18)任务书单闭环不可逆直流调速系统仿真实验设计1．画出系统的仿真模型2．主电路的建模和模型的参数设置（1）三相对称交流电压源的建模和参数设置（2）晶闸管整流的建模和参数设置（3）平波电抗器的建模和参数设置（4）直流电动机的建模和参数设置（5）同步脉冲触发器的建模和参数设置3．控制电路的建模和参数设置4．系统的仿真参数设置5．系统的仿真,仿真结果的输出及结果分析6．打印说明书（B5），并交软盘（一组)一张。
注意事项:1．系统建模时，将其分成主电路和控制电路两部分分别进行2．在进行参数设置时，晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等的参数设计原则如下：如果针对某个具体参数设置，则对话框的有关参数应取装置的实际值；如果不针对某歌剧厅的装置的一般情况，可先去这些装置的参数默认值进行仿真。
若仿真结果不理想，则通过仿真实验，不断进行参数优化，最后确定其参数。
3．给定信号的变化范围、调节器的参数的反馈检测环节的反馈系数等可调参数的设置，其一般方法是通过仿真试验，不断进行参数优化.4．仿真时间根据实际需要而定，以能够仿真出完整的波形为前提.5．仿真算法的选择：通过仿真实践，从仿真能否进行、仿真的速度、仿真的精度等方面进行选择。
为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环系统。
对调速指标要求不高的场合,采用单闭环系统，按反馈的方式不同分为转速反馈、电流反馈、电压反馈、本次设计中采用的为单闭环不可逆直流调速系统。
转速单闭环系统原理如图1所示，图中将反映转速变化的电压信号作为反馈信号,经速度变换后接到电流调节器的输入端,与给定的电压相比较经放大后，得到移相控制电压Uct，用作控制整流桥的触发电路，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变三象全控整流电路的输出电压，这就构成了速度反馈闭环系统。
运动操纵课程设计单闭环不可逆直流调速系统的仿真模型及其分析
目录第一章绪论 ................................................................... 错误!未定义书签。
仿真技术的进展进程及优势................................ 错误!未定义书签。
仿真技术的进展进程................................... 错误!未定义书签。
仿真技术的优势....................................... 错误!未定义书签。
和Simulink仿真工具箱.................................... 错误!未定义书签。
MATLAB仿真工具箱如以下图........................... 错误!未定义书签。
Simulink仿真工具箱如以下图所示.................... 错误!未定义书签。
SIMULINK的模块库介绍................................... 错误!未定义书签。
第二章 Simulink模块的大体操作.............. 错误!未定义书签。
设置仿真参数和选择解法器以后，就能够够启动仿真而运行..... 错误!未定义书签。
功能模块的大体操作....................................... 错误!未定义书签。
第三章单闭环不可逆直流调速系统.............. 错误!未定义书签。
单闭环直流系统的组成和工作原理......................... 错误!未定义书签。
单闭环直流系统的组成................................ 错误!未定义书签。
单闭环直流系统的工作原理............................ 错误!未定义书签。
单闭环直流系统的各环节的传递函数......................... 错误!未定义书签。
自动控制课程设计(论文)-单闭环无静差直流调速系统仿真研究
《自动控制》课程论文姓名：王耀明学号：14082101440(35)2011年12月15日目录1 绪论 (3)1.1 选题依据 (3)1.2 题目要求介绍 (3)1.3 论文主要完成的工作 (3)2 系统原理 (3)2.1 系统简介 (3)2.2 系统的整体设计 (4)2.2.1 转速闭环调速环节简介 (4)2.2.2 无静差调速环节简介 (4)2.2.3 电流截止负反馈简介 (5)2.3 参数计算 (5)2.4 系统的静态结构框图 (6)3 系统仿真 (6)3.1 仿真软件MATLAB简介 (6)3.2 仿真模型 (6)3.3 系统仿真图 (7)4 总结 (8)参考文献 (8)单闭环无静差直流调速系统仿真研究1 绪论1.1 选题依据在生产中，很多设备都需要用直流电机进行拖动。
为了保证产品质量，提高生产效率，要求这些设备在不同的场合能以不同的速度工作，或者要求在变化的负载下能保持设定的速度。
在调整生产设备的速度时，不仅要求能保证达到最高与最低速度，还要求有一定的调速精度，而单闭环无静差直流调速系统便可实现这一动态与稳态性能要求。
1.2 题目要求介绍第1组电动机参数：功率kw P N 18=，额定电压v U N 220=，额定电流A I N 94=，额定转速min /0001r n N =，电枢电阻Ω=0.15a R ，主电路总电阻Ω=0.45R ，40=s k 。
最大给定电压v U nm 15*=，整定电流反馈电压v U im 10=。
要求系统调速范围D=20，静差率≤10%，N dbl I I 5.1=，N dcr I I 1.1=。
1.3 论文主要完成的工作✧ 单闭环调速系统的组成和各环节的介绍；✧ 参数计算，依据以上参数和指标要求完成单闭环调速系统相关参数计算✧ 画出调速系统电路原理图和静态结构图✧ 根据参数计算结果，在MATLAB 上仿真实现，检验调速系统的动，静态性能指标。
论文中要附有调速系统在启动过程中电流和转速变化的仿真图，如有需要，应加入电流截止负反馈。
专题六 电压单闭环不可逆直流调速系统__实践报告
专题六电压单闭环不可逆直流调速系统一、实践操作步骤（１）先接主电路输出A、B、C项，接到三项晶闸管主电路（FU1、FU3、FU5）。
三项晶闸管主电路上端输入短接，下端短接输入220V。
三项晶闸管主电路并联电压表，串联直流电流表和电感。
触发脉冲输入接其输出端，PWD-11Z的三相同步信号输出接PWD-12Z A、B、C的三项同步。
（２）调节器的调零PWD-17的R2：B1与B2短接，B3接三项晶闸管主电路电感的输出，B2接三项晶闸管下项负极。
PWD-12Z的地接PWT-04的地。
PWD-12Z上Uct直接由PMT-04的Ug接入。
将PMT-04的“11”和“12”短接。
调节器Ⅱ的“1”“2”“4”“6”短接并接地。
测“14”与调节器Ⅰ的地两端，使调节器输出电压尽可能接近于零。
（３）①Uct不变时的直流电机开环外特性的测定励磁电源正负分别接“发电机”的他励，并接电动机“并励”。
调零负载断开，发电机的电枢负载两端。
三项晶闸管主电路的串接电流表输出接电动机电枢的一端；三项晶闸管主电路的下端输出接电动机电枢的另一端。
电压隔离器的“1”“2”端三项晶闸管主电路的上下输入输出两端。
电压隔离器的“4”端接调节器Ⅱ的“2”端。
从零开始增加电压Ug，使电动机转速达到1200r/m 停止，改变负载R2的阻值，测量数据。
②Ud不变时直流电机开环外特性的测定接线同Uct不变的情况，操作变化如下。
按下启动，从零增加给定电压Ug，使电动机转速达1200r/m。
增大负载R2的阻值，测量此时转速数据。
再调节PMT-04上Ug保持Ud不变，再测量下一个数据，如此测出接下来的数据。
（４）电压单闭环直流调速系统PMT-04给定Ug接调节器Ⅱ的“4”，调节器Ⅱ的“14”接PWD-12Z的Uct，其他线路保持不变。
先将给定电压Ug为付给定，调到零处。
先将发电机轻载，从零开始增大电压Ug，当电动机转速到达1200r/m。
再由小到大调节负载R2，记录相对应Td下的转速n数据。
单闭环直流调速系统的设计与仿真
大学本科毕业设计单闭环直流调速系统的设计与仿真学生姓名院系名称专业名称电气工程及其自动化班级级学号指导教师完成时间年月日单闭环直流调速系统的设计与仿真内容摘要：在对调速性能有较高要求的领域，如果直流电动机开环系统稳态性能不满足要求，可利用速度负反馈提高稳态精度，而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的，为了消除系统的静差，可利用积分调节器代替比例调节器。
通过对单闭环调速系统的组成部分可控电源、由运算放大器组成的调节器、晶闸管触发整流装置、电机模型和测速电机等模块的理论分析，比较原始系统和校正后系统的差别，得出直流电机调速系统的最优模型。
然后用此理论去设计一个实际的调速系统，并用MATLAB仿真进行正确性的验证。
关键词：稳态性能稳定性开环闭环负反馈静差The design and simulation ofSingle loop dc speed control systemAbstract :In the higher demand for performance of speed, if the open loop dc system's steady performance does not meet the requirements, can use speed inverse feedback to improve steadystate precision, but although the speed inverse feedback system adopts proportion regulator,it still have off, in order to eliminate static, can use integral regulator to replace proportion regulator.Based on the theoretical analysis of the single closed loop system which is made up of controllable power, the regulator which is made up of operational amplifier, a rectifier triggered by thyristor , motor model and tachogenerators module, compare the difference of the open loop system and the closed loop system,the original system and the this paper compares the theory of open loop system and the closed-loop system, the difference of primitive system and calibrated system, conclude the optimal model of the dc motor speed control system. Then use this theory to design a practical control system, and verify the validity with MATLAB simulation.Key words: steady-statebehaviour stability open loop Close-loop feedback offset目录1绪论 (1)1.1直流调速系统概述 (1)1.2 MATLAB简介 (1)2 单闭环控制的直流调速系统简介 (2)2.1 V—M系统简介 (2)2.2转速控制闭环调速系统的调速指标 (2)2.3闭环调速系统的组成及静特性 (3)2.4反馈控制规律 (4)2.5主要部件 (5)2.5.1 比例放大器 (5)2.5.2 比例积分放大器 (5)2.5.3额定励磁下直流电动机 (7)2.6稳定条件 (8)2.7稳态抗扰误差分析 (8)3 单闭环直流调速系统的设计及仿真 (10)3.1参数设计及计算 (10)3.1.1参数给出 (10)3.1.2 参数计算 (10)3.2有静差调速系统 (11)3.2.1有静差调速系统的仿真模型 (11)3.2.2主要元件的参数设置 (12)3.2.3仿真结果及分析 (12)3.2.4 动态稳定的判断，校正和仿真 (13)3.3无静差调速系统 (15)3.3.1 PI串联校正的设计 (15)3.3.2无静差调速系统的仿真模型 (17)3.3.3主要元件的参数设置 (18)3.3.4仿真结果及分析 (18)3.4有静差调速系统和无静差调速系统的动态分析设计 (19)3.4.1有静差调速系统的仿真模型 (19)3.4.2参数设置 (19)3.4.3仿真结果及分析 (19)参考文献 (23)致谢 (24)1绪论1.1直流调速系统概述从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统、张力控制系统等多种类型，而各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的拖动控制系统。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
徐州师范大学试卷（2010-2011学年度 1 学期）课程名称：自动控制原理试卷类型：（开卷）学院电气工程及自动化学院专业电气工程及其自动化学院班级学号姓名单闭环不可逆直流调速系统设计郝建军（徐州师范大学电气学院电气工程及其自动化专业，江苏徐州221116）目录1 中文摘要 -2 -2 英文摘要 - 2 -3 电力拖动简介 - 3 -4 设置参数 - 3 -5 方案确定 - 3 -5.1 方案的采用 - 3 -5.1.1 调节电枢电压调速 - 3 -5.1.2 主电路的采用 - 3 -5.1.3 控制电路方案的采用 - 4 -6 主电路设计 - 4 -7 控制电路设计 - 5 -7.1 稳态性能分析（流程图） - 6 -7.2稳定性分析 - 6 -7.3 闭环系统应有的开环放大系数 - 7 -7.4系统动态过程 - 8 -7.5校正环节 - 9 -8 结束语 - 9 -9 参考文献 - 9 -1. 摘要内容摘要：在对调速性能有较高要求的领域，如果直流电动机开环系统稳态性能不满足要求，可利用速度负反馈提高稳态精度，而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的，为了消除系统的静差，可利用积分调节器代替比例调节器。
通过对单闭环调速系统的组成部分可控电源、由运算放大器组成的调节器、晶闸管触发整流装置、电机模型和测速电机等模块的理论分析，比较原始系统和校正后系统的差别，得出直流电机调速系统的最优模型。
然后用此理论去设计一个实际的调速系统。
关键词：稳态性能稳定性开环闭环负反馈静差2.The design and simulation ofSingle loop dc speed control systemAbstract :In the higher demand for performance of speed, if the open loop dc system's steady performance does not meet the requirements, can use speed inverse feedback to improve steadystate precision, but although the speed inverse feedback system adopts proportion regulator,it still have off, in order to eliminate static, can use integral regulator to replace proportion regulator.Based on the theoretical analysis of the single closed loop system which is made up of controllable power, the regulator which is made up of operational amplifier, a rectifier triggered by thyristor , motor model and tachogenerators module, compare the difference of the open loop system and the closed loop system,the original system and the this paper compares the theory of open loop system and the closed-loop system, the difference of primitive system and calibrated system, conclude the optimal model of the dc motor speed control system. Then use this theory to design a practical control system.Key words: steady-statebehaviour stability open loop Close-loop feedback offset3. 电力拖动简介电力拖动是利用电动机拖动生产机械的工作机构使之运转的一种方法。
由于各种生产机械的工作性质和加工工艺不同，对电动机的控制要求也不同。
要使电动机按照生产机械的要求正常、安全、高效、节能地运转，必须配备由一定的电器组成的控制线路。
4. 设置参数【自设】电动机参数：PN=3KW, n N=1000rpm,UN=220V,IN=17A,Ra=1.5Ω。
主回路总电阻R=3Ω，电磁时间常数Tl=0.020s,机电时间常数Tm=0.080s。
三相桥式整流电路，Ks=45。
测速反馈系数a=0.07。
调速指标：D=10，S=5%。
5.方案论述5.1 方案的采用5.1.1调节电枢电压调速电机降压起动是为了避免高启动转矩和启动电流峰值,减小电动机启动过程的加速转矩和冲击电流对工作机械、供电系统的影响。
特点：在保持他励直流电动机的磁通为额定值的情况下，电枢回路不串入电阻，将电视两端的电压，即电源电压降低为不同的值时，可以获得与电动机固有机械特性相互平行的人为机械特性，调速方向是基速以下，属于恒转矩调速方法。
只要输出的电压是连续可调的，即可实现电动机的无级平滑调速，而且低速运行时的机械特性基本保持不变。
所以得到的调速范围可以达到很高，而且能实现可逆运行。
但对于可调的直流电源成本投资相对其他方法较高。
又由于电力电子技术的发展，出现了各种的直流调压方法，可分为如下两种：1）使用晶闸管可控整流装置的调速系统；2）使用脉宽调制的晶体管功率放大器调速系统。
故系统采用调节电枢电压的调速方法。
这种可以获得与电动机的固有机械特性相平行的人为机械特性，调速方向是基速以下只要输出的电压是连续可调的，即可实现电动机的无级平滑调速，而且低速运行时的机械特性基本上保持不变所以得到的调速范围可以达到很宽，而且可以实现电动机的正反转。
鉴于以上对各种调速可行性方案的论述本，本系统将采用调压调速的调速方法以满足生产工艺的要求。
5.1.2 主电路方案的采用主电路主要是指电源装置和执行装置（直流电动机），由于电动机是我们的控制对象，所以就对电源装置进行可行性和优越性的比较论证。
直流电动机的调速方法有两种，具体为：1）使用脉冲宽度调制晶体管功率放大器，即采用PWM的调压调速控制；2）使用晶闸管可控整流装置调速。
考虑到第二种的优点，可调电源电路采用后者，使用晶闸管可控整流装置调压调速。
晶闸管可控整流装置调速通过晶闸管的导通角的移相，改变触发角，从而改变电压的导通时间，改变电压的平均值。
电路如下：：图晶闸管可控整流装置电路电路特点：电路直接由交流转换为直流，所以效率比较高。
其次，整流装置时SRC，容量相对IGBT而言，比较大，电动机的容量就可以做的相对较大，可靠性也比较高，技术成熟等优点。
设计的对象电机的容量是3KW，可以很好地满足容量的要求，再次，触发电路也比较简单，有现成的集成触发电路，设计起来相对简单。
不过由于也存在正反两组的问题，所以也要考虑逻辑控制问题，以免发生环路导通短路事故。
5.1.3 控制电路方案的采用采用单闭环的速度反馈调节加上电流截止负反馈的方法；方案论证：采用才用单闭环的速度反馈调节加上电流截止负反馈的方法，能实现比较方便，快捷，成本低，而且系统调试等简单。
但是此方法又有其缺点，在启动过程总系统是非线性的，而且是一个复杂的动态过程，不能简单地将最大负荷时的电流值定为电流截止负反馈的限制值，这将影响电动机的启动时间，而且难以把握电流的动态过程。
由于直流电动机在起动、堵转或过载时会产生很大的电流，这样大的电流会烧坏晶闸管元件和电机，因而要加以限制。
根据反馈控制原理，要维持哪一个物理量基本不变，就应该引入哪个物理量的负反馈。
系统中若引入电流负反馈，虽然电流不会过大，但是单闭环调速系统中如果存在电流负反馈，将会使静特性变软，影响调速精度，而这又是我们希望避免的。
如果能做到电流负反馈在正常运行时不起作用，而在过电流情况下起电流负反馈作用。
为此，可以通过一个电压比较环节，使电流负反馈环节只有在电流超过某个允许值时才起作用，这就是电流截止负反馈环节。
电流截止负反馈单闭环调速系统6.主电路设计电动机参数：PN=3KW, n N=1000rpm,U N=220V,I N=17A,Ra=1. 5Ω。
主回路总电阻R=3Ω，电磁时间常数Tl=0.020s,机电时间常数Tm=0.080s。
三相桥式整流电路，Ks=45。
测速反馈系数a=0.07。
调速指标：D=10，S=5 %。
变压器的副边电压的确定：因为U N=220V，整定的范围在30°～150°之间，所以由三相全控整流公式：U D=2.34U2cosα,当α在30°时又最大值，算出U2=108.5V，所以可以选择U2=120V。
晶闸管参数的计算：由于电动机电流的大小为17A，即最大电流为：I max=17A.2max max0.8160.8161713.872VTI I A====⨯=()176.251.572.72VTVT AVII A====又由整流输出的电压U d=U N=220V，进线的线电压是120V。
由电路分析可知，晶闸管承受的最大反向电压是变压器的二次线电压的电压峰值。
即有VUURM30012032322=⨯⨯=⨯=晶闸管承受的最大正向电压是线电压的一半，即VUUFM1501203232212=⨯⨯=⨯⨯=考虑安全性裕量，选择电压裕量为2倍的关系，电流裕量选为1.5倍的关系，所以工作的晶闸管的额定电压容量的参数可选择为：VUVTN6003002=⨯=1.5 6.259.375VTNI V=⨯=电枢回路的平波电抗器的计算：电动机在运行时保证电流连续，取此时的电流为额定电流的5%～10%。
min10%0.117 1.7d NI I A=⨯=⨯=2min1200.6930.69348.921.7dUL mHI=⨯=⨯=则电枢需要串入的电枢电抗大小可以算为：aL-L=电抗L（其中La为电枢的固有电抗值）7.控制电路设计控制电路采用转速单闭环调速系统控制，采用闭环系统可以比开环系统获得更硬的机械特性，而且静差率比开环是小得多，并且在静差率一定时，则闭环系统可以大大提高调速范围。
但在闭环式必选设置放大器。
如果只采用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍然是有静差的，这样的系统叫做有静差调速系统，它依赖于被调量的偏差进行控制，而反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定，但反馈控制系统所能抑制的知识被反馈环包围的前向通道上的扰动。