广工-自动控制系统课程设计-任务书及告报样本

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课程设计

课程名称电力拖动与运动控制课程设计题目名称直流双闭环调速系统的计算机仿真专业班级

学号

学生姓名

指导教师

2015年12月 31日

广东工业大学课程设计任务书

设计题目:直流双闭环调速系统的设计与仿真

一、课程设计的内容

利用自动控制系统与计算机仿真等课程知识,掌握双闭环直流调速系统控制器结构与参数设计方法。在计算机环境下完成控制系统的设计、调试,以及实验,进一步巩固和提高系统观念,掌握所学的理论知识。

二、课程设计的要求与数据

设计一个由三相零式晶闸管装置供电的转速、电流双闭环调速系统,参数如下:直流电动机:=15kW, =160V, =120A, =1000r/min, =0.136Vrpm.

主回路总电阻:R=0.4Ω

晶闸管装置放大倍数:=10~30

电磁时间常数: =0.023s

机电时间常数:=0.2s

反馈滤波时间常数:=0.0029s,=0.0128s

额定转速是的给定电压:=15V

调节器的饱和输出电压:10V

系统得调速范围:D=10

(1)确定电流反馈系数β和转速反馈系数α,假设起动电流限制在1.4以内。

(2)系统的静动态指标为:无静差。动态指标为:电流超调量≤(4%-10%,每人的数据请在附表查询),空载起动到额定转速时的转速超调量≤(8%-15%,每人

的数据请在附表查询),调节器输入电阻=40KΩ。

三、课程设计应完成的工作

1.完成直流调速系统的建模与仿真实验;

2.根据课程设计的系统性能指标的要求,完成系统电压、电流环调节器的设计;3.利用MatLab/simulink工具软件完成所设计系统的仿真实验,验证所设计系统的合理性;

4.设计及仿真完成后,提交课程设计报告及相关材料电子档一份,双面打印纸质版一份。

提交电子档每位同学一个文件夹,文件夹内含实验报告电子档一份,以及matlab/simulink仿真源代码一份。

文件夹命名规则:12自/创/卓(x)班-学号-姓名

实验告报命名规则:12自/创/卓(x)班-学号-姓名-实验报告.doc

源代码命名规则:12自/创/卓(x)班-学号-姓名-matlab.zip

四、课程设计进程安排

五、应收集的资料及主要参考文献

[1] 陈伯时,电力拖动自动控制系统—运动控制系统(第4版)[M].北京:机械工业出版

社,2011.

[2] 王兆安,等.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2000.

[3] 洪乃刚,电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真,北京:机械工业出版社,

2006

[4] 张圣勤,Matlab 7.0实用教程,北京:机械工业出版社,2006.

发出任务书日期:2015年 12 月 29 日指导教师签名:

计划完成日期: 2015年 1 月 6 日基层教学单位责任人签章:

主管院长签章:

1.设计内容及要求

设计一个由三相零式晶闸管装置供电的转速、电流双闭环调速系统,参数如下:直流电动机:=15kW, =160V, =120A, =1000r/min, =0.136Vrpm.

主回路总电阻:R=0.4Ω

晶闸管装置放大倍数:=25

电磁时间常数: =0.023s

机电时间常数:=0.2s

反馈滤波时间常数:=0.0029s,=0.0128s

额定转速是的给定电压:=15V

调节器的饱和输出电压:10V

系统得调速范围:D=10

(1)确定电流反馈系数β和转速反馈系数α,假设起动电流限制在1.4以内。

(2)系统的静动态指标为:无静差。动态指标为:电流超调量≤(4%-10%,每人的数据请在附表查询),空载起动到额定转速时的转速超调量≤(8%-15%,每人

的数据请在附表查询),调节器输入电阻=40KΩ。

2.电流环的设计

根据设计要求,<5%,无静差。则电流环应校正成典型I型系统。电流环小时间常数之和,按小时间常数近似处理,电流环的小时间常数为

0.0033+0.0029=0.0062s

ACR选用PI调节器,

校正为II阶最佳,电流环的开环放大系数:

80.6451 s

电流调节器的参数:

0.023s

10/(1.2*120)=0.069

80.645*0.023*0.4/(0.069*25)=0.430

电流调节器原理图如图1所示,

图1 含给定滤波与反馈滤波的PI 型电流调节器

根据原理图1有

取=40KΩ,则

17.20KΩ,可选

17KΩ

1.35*e-6F ,可选=1.35uF

0.290*e-6F ,可选

=0.3uF

按上述参数,电流环可达到的跟随性能指标为 =4.3% 满足设计要求。

近似条件校验:

(1) 晶闸管装置传递函数近似条件:

1/(3*Ts)=1/(3*0.0033)=1011-s >ci W 满足近似条件

(2) 忽略反电动势对电流环影响的近似条件:

1123.44023

.02.01313--=⨯⨯=s s T T l m

(3) 小时间常数环节的近似处理条件:

118.1070029.00033.0131131--=⨯⨯=s s T T oi s >ci W 满足近似条件

三项近似处理均满足近似条件。

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