电力拖动自动控制系统课程设计(DOC)
电力拖动自动控制系统课程设计
电力拖动自动控制系统课程设计电力拖动自动控制系统课程设计基于转速负反馈闭环调速系统的matlab7.1仿真基于转速、电流反馈控制直流调速系统的matlab7.1仿真学院班级：自动化学院09电本二指导老师：xxx姓名：邹xx学号：20091041xxx日期： 2012-6-14（一）基于转速负反馈闭环调速系统的matlab7.1 仿真一、设计思路转速闭环控制可以降低转速降落，降低转差率，扩大调速范围。
根据自动控制原理，采用了PI调节器，加大比例系数可以减少静差，积分环节的加入有助于消除系统静差。
但Kp过大时，会使动态品质变坏；而在Kp不变的情况下，积分时间过小，将使稳定性降低，振荡加剧等。
总的来说，matlab只需要调节两个参数：（1）比例系数Kp，参数由小到大调节（2）积分系数Ki（1/τ），1/τ参数是倒数，所以由小到大调节（下面把Ki定义为Ti）二、系统的各环节参数设置1、直流电动机：额定电压U N = 220V额定电流I dN = 55 A额定转速nN = 1000r/ min电动机电势系数Ce = 0.192V ⋅min/ r2、晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数K s = 44滞后时间常数Ts = 0.00167s3、电枢回路总电阻R = 1.0Ω电枢回路电磁时间常数T l = 0.00167s电力拖动系统机电时间常数Tm = 0.075s4、转速反馈系数 α = 0.01V ⋅min /r5、对应额定转速时的给定电压U n = 10V6、PI调节器的直暂定为Kp=0.56 ,Ti=1/τ=11.43三、比例积分控制的直流调速系统的仿真框图四、建立 matlab 仿真模块模块地方数目Step（阶跃输入模块）Source 组1个Sum （加法器模块）Math Operations组3个Gain（增益模块）Math Operations组4个Transfer Fcn（控制器模块）Continuous 组3个Integrator(积分模块) Continuous 组1个Scope（示波器模块）Sinks 组2个五、仿真图初值效果1.系统框图2.参数设计(1)在本例中，额定转速的给定是10V，所以修改step time=1,final time=10(2)PI调节器的比例环节的Kp初值=0.56，积分时间Ti初值=11.43（3）把积分饱和值改为-10～10，键入传递函数模块数据，键入增益比值，仿真时间修改为0～0.6s。
电力拖动自动控制系统课程设计
课程设计任务书
m。
Ks＝
路总电
m。
采用三相全平波电抗器电阻R
图1 系统电气原理框图
图4 转速环仿真图形
图5 电流环仿真图形
从图中可以看出，扰动很快得到了调节，这是两个PI型调节器自动调节的作用。
另外从图中也可以看到，系统是无静差运行的，符合设计的要求。
从仿真的结果来看，得到这样结论：
(1) 工程设计方法在推导过程中为了简化计算做了许多近似的处理
而这些简化处理必须在一定的条件下才能成立。
例如: 将可控硅触发和整流环节近似地看作一阶惯性环节, 设计电流环时不考虑反电势变化的影响; 将小时间常数当作小参数近似地合并处理; 设计转速环时将电流闭环从二阶振荡环节近似地等效为一阶惯性环节等。
(2) 仿真实验得到的结果也并不是和系统实际的调试结果完全相同
课程设计说明书N O.10。
电力拖动自动控制系统课程设计
《运动控制系统设计》课程设计报告设计题目：转速、电流双闭环直流调速系统设计与实践班级：04 级自动化一班学号:姓名：指导教师：设计时间：2007.11.20 —2007.12.14目录摘要第一章概述第二章设计任务及要求2.1设计任务：2.2设计要求：2.3理论设计3.1方案论证3.2系统设计3.2.1电流调节器设计3.2.1.1确定时间常数3.2.1.2 选择电流调节器结构3.2.1.3计算电流调节器参数3.2.1.4 校验近似条件3.2.1.5 计算调节器电阻和电容3.2.2速度调节器设计3.2.2.1 确定时间常数3.2.2.2 选择转速调节器结构3.2.2.3 计算转速调节器参数3.2.2.4 校验近似条件3.2.2.5 计算调节器电阻和电容3.2.2.6 校核转速超调量第三章系统建模及仿真实验4.1MATLAB 仿真软件介绍4.2仿真建模及实验4.2.1单闭环仿真实验4.2.2双闭环仿真实验4.2.3仿真波形分析第四章实际系统设计及实验5.1 系统组成及工作原理5.2 设备及仪器5.3 实验过程5.3.1 实验内容5.3.2 实验步骤第五章总结与体会参考文献摘要从七十年代开始，由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到广泛应用。
双闭环直流调速系统就是一个典型的系统，该系统一般含晶闸管可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速控制电路、以及缺相和过流保护电路等．给定信号为0～10V直流信号，可对主电路输出电压进行平滑调节。
由于其机械特性硬，调速范围宽，而且是无级调速，所以可对直流电动机进行调压调速。
动静态性能好，抗扰性能佳。
速度调节及抗负载和电网扰动，采用双PI调节器，可获得良好的动静态效果。
电流环校正成典型I型系统。
为使系统在阶跃扰动时无稳态误差，并具有较好的抗扰性能，速度环设计成典型Ⅱ型系统。
根据转速、电流双闭环调速系统的设计方法，用Simulink做了带电流补偿的电压负反馈直流调速系统进行仿真综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真波形图。
电力拖动自动控制系统 教案
电力拖动自动控制系统1. 介绍1.1 任务背景电力拖动自动控制系统是一种能够通过电力传动实现自动控制的技术系统。
该系统通过电动机驱动机械传动装置，实现对机械设备的运动控制和工作过程的自动化。
在工业生产中，电力拖动自动控制系统被广泛应用于各种生产过程中，提高了生产效率、质量和安全性。
1.2 目标本教案旨在介绍电力拖动自动控制系统的原理、应用和发展趋势，帮助学生理解和掌握该技术的基本概念、工作原理和应用场景，并培养学生的动手实践能力和解决问题的能力。
2. 原理2.1 电力拖动原理电力拖动自动控制系统的核心是电动机，通过电动机的转动来驱动机械设备。
电动机将电能转化为机械能，通过机械传动装置将动力传递给工作设备。
电动机的转速和扭矩可以通过控制电机的电压、电流等参数来实现调节。
2.2 控制原理电力拖动自动控制系统通过控制电动机的参数来实现对设备的自动控制。
控制系统可以根据预设的工艺要求和工作条件，自动调节电动机的转速、运行时间等参数。
控制系统通常包括传感器、执行器、控制器和人机界面等组成部分。
3. 应用3.1 工业应用电力拖动自动控制系统在工业领域有广泛的应用，例如生产线上的输送系统、机械加工设备、装配线等。
通过电力拖动自动控制系统，可以实现设备的精确控制，提高生产效率和质量，同时减少人力投入和工作风险。
3.2 交通运输应用电力拖动自动控制系统在交通运输领域也有重要的应用。
例如，电动车、地铁、高铁等交通工具都采用了电力拖动自动控制系统来驱动车辆。
通过该系统，可以实现对车辆的自动运行、刹车和悬挂等控制，提高了交通运输的安全性和舒适性。
4. 发展趋势4.1 智能化随着人工智能和物联网技术的发展，电力拖动自动控制系统也呈现出智能化的趋势。
未来的电力拖动自动控制系统将更加智能化，能够自动学习和优化控制策略，实现更高效、更精准的控制。
4.2 节能环保电力拖动自动控制系统也将朝着节能环保的方向发展。
通过优化控制策略和节能设备的应用，可以减少能源消耗和环境污染，实现可持续发展。
电力拖动自动控制系统课设
电力拖动自动控制系统课设一、引言电力拖动自动控制系统是一种用于控制和驱动电力动力设备的自动化系统。
它通过将电力传递到动力设备上，实现自动控制和驱动，在工业生产中起到重要的作用。
本文将介绍电力拖动自动控制系统的设计和实施。
二、系统设计2.1 系统需求分析在设计电力拖动自动控制系统之前，首先需要进行需求分析。
根据实际情况和用户要求，明确电力拖动自动控制系统所需的功能和性能。
2.2 系统功能设计基于系统需求分析的结果，确定电力拖动自动控制系统的功能设计。
包括控制模块、驱动模块、传感模块等，以实现系统的自动化控制和驱动。
2.3 系统硬件设计根据系统功能设计的结果，进行系统硬件设计。
选择适当的硬件设备，包括计算机、PLC、电机、传感器等，以满足系统的需求，并确保硬件设备的稳定性和可靠性。
2.4 系统软件设计在系统硬件设计的根底上，进行系统软件设计。
包括编写控制程序、驱动程序和界面程序等，以实现系统的自动化控制和监控。
3.1 系统搭建根据系统设计的结果，进行系统搭建。
连接硬件设备，安装软件程序，并进行测试和调试，确保系统能够正常工作。
3.2 系统运行在系统搭建完成后，进行系统运行。
对系统进行实际操作和测试，验证系统的功能和性能是否符合需求。
3.3 系统优化在系统运行过程中，发现问题和缺乏之处，进行系统优化。
对硬件设备和软件程序进行调整和改进，提高系统的性能和稳定性。
电力拖动自动控制系统广泛应用于工业生产中，具有自动化程度高、效率高、平安可靠等优点。
例如，在生产线上实现自动化装配和操作，提高生产效率和产品质量。
五、系统总结电力拖动自动控制系统是一种重要的自动化系统，能够满足工业生产中对于控制和驱动设备的需求。
本文介绍了电力拖动自动控制系统的设计和实施过程，包括系统需求分析、功能设计、硬件设计、软件设计、系统搭建、系统运行和系统优化等。
通过系统的实施和应用，可以提高生产效率和产品质量，为工业生产带来重要的价值。
电力拖动自动控制系统课程设计
电力拖动自动控制系统课程设计设计目的本课程设计旨在让学生掌握电力拖动自动控制系统的基本原理和设计方法，通过实际操作和仿真，深化对电力拖动自动控制系统的理解和应用。
设计背景电力拖动自动控制系统被广泛应用于各种工业设备和交通工具中，通过自动电控技术实现设备的高效、安全和稳定运行。
本课程设计旨在让学生通过实际操作和仿真，深化对电力拖动自动控制系统的理解和应用。
设计内容本课程设计包括以下三个部分：1. 电力拖动自动控制系统的原理本部分主要介绍电力拖动自动控制系统的基本原理，包括：•电力拖动系统的结构和组成•电力拖动系统的各种传感器和执行器的工作原理•电力拖动系统的信号处理和控制方法2. 电力拖动自动控制系统的实际操作本部分主要介绍电力拖动自动控制系统的实际运行和操作方法，包括：•电力拖动系统的系统参数和性能测试•电力拖动系统的PID控制器的参数设置和校准•电力拖动系统的自动控制模式的设置和调试3. 电力拖动自动控制系统的仿真本部分主要介绍电力拖动自动控制系统的仿真和模拟方法，包括：•电力拖动系统的MATLAB/Simulink仿真模型的建立和调试•电力拖动系统的虚拟仿真平台的使用和应用案例分析设计流程本课程设计的流程如下：1.学习电力拖动自动控制系统的基本原理和相关知识。
2.利用实际设备进行电力拖动自动控制系统的实际操作和调试。
3.利用MATLAB/Simulink软件进行电力拖动自动控制系统的仿真模拟。
4.根据仿真结果进行电力拖动自动控制系统的优化和改进。
设计要求本课程设计的要求如下：1.学生需要按要求完成每个部分的实验和作业。
2.学生需要完成一份课程设计报告，内容应涵盖各个部分，报告格式为Markdown文本格式。
3.学生需要在规定时间内提交课程设计报告，否则视为未完成课程设计。
设计评价本课程设计的评价主要考核以下方面：1.学生是否达到了课程设计目的和要求。
2.学生对电力拖动自动控制系统的掌握程度和应用能力。
《电力拖动自动控制系统》课程设计报告
《电力拖动自动控制系统》课程设计报告(1)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊目录一﹑前言 (2)1. 1设计目的 (2)1. 2设计内容 (2)二﹑伺服系统的基本组成原理及电路设 (2)1.伺服系统基本原理及系统框图 (2)三﹑调试后的图 (8)四﹑设计心得与体会 (13)五﹑参考文献 (14)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊《电力拖动自动控制系统》课程设计报告一、前言1.1设计目的和要求1.使学生进一步掌握电力拖动自动控制系统的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；2.使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；3.熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
1.2设计内容1、分析和设计具有三环结构的伺服系统，用绘图软件（matlab）画原理图还有波形图；2、分析并理解具有三环结构的伺服系统原理。
二﹑伺服系统的基本组成原理及电路设计2．1伺服系统基本原理及系统框图伺服系统三环的PID控制原理以转台伺服系统为例,其控制结构如图2-1所示,其中r为框架参考角位置输入信号, 为输出角位置信号.┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊图2-1 转台伺服系统框图伺服系统执行机构为典型的直流电动驱动机构,电机输出轴直接与负载-转动轴相连,为使系统具有较好的速度和加速度性能,引入测速机信号作为系统的速度反馈,直接构成模拟式速度回路.由高精度圆感应同步器与数字变换装置构成数字式角位置伺服回路.转台伺服系统单框的位置环,速度环和电流环框图如图2-2,图2-3和图2-4所示.图2-2 伺服系统位置环框图┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊图2-3 伺服系统速度环框图图2-4 伺服系统电流框图图中符号含义如下：r为位置指令；θ为转台转角；u K为PWM功率放大倍数；d K为速度环放大倍数；v K为速度环反馈系数；i K为电流反馈系数；L为电枢电感；R为电枢电阻；m K为电机力矩系数；e C为电机反电动势系数；J为等效到转轴上的转动惯量；b为粘性阻尼系数，其中J=m J+L J，b=m b+L b，m J和L J分别为电机和负载的转动惯量，m b和L b分别为电机和负载的粘性阻尼系数；f T为扰动力矩，包括摩擦力矩和耦合力矩。
电力拖动自动控制系统课程设计
二○一一～二○一二学年第二学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：电力拖动自动控制系统程设计班级：自动化2009级 2 班学号：200904134064姓名：指导教师：二○一二年六月一、题目、任务及要求题目：在一个由晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机的额定数据为：P N=60 KW，U N=220 V，I N=308 A，n N=1000 r/min，电动势系数Ce=0.196 V∙min/t，主回路电阻R=0.18 Ω，触发整流环节的放大倍数K s=35，等效惯性时间常数T s=0.00333 s。
电磁时间常数T l=0.012 s，机电时间常数T m=0.12 s，电流反馈滤波时间常数T oi=0.0025 s，转速反馈滤波时间常数T on=0.015 s。
额定转速时的给定电压(U n∗)N=10 V，调节器ASR，ACR 饱和输出电压U im∗=10 V，U cm=6.5 V。
系统的静、动态指标为：稳态无静差，调速范围D=10，电流超调量δi≤5%，空载启动到额定转速时的转速超调量δn≤10%。
任务：1)用工程设计方法，设计双闭环调速系统的电流和转速调节器，相应的调节器放大电路，并进行频率校验。
2)用simulink进行双闭环系统性能验证。
二、设计步骤规范化要求按如下步骤，双闭环调速系统的电流和转速调节器的设计。
1. 确定电流反馈系数β（假设启动电流在339 A以内）和转速反馈系数α；2. 设计电流调节器ACR，计算其参数R i、C i和C oi，已知调节器的输入回路电阻R0=40 KΩ；3. 设计转速调节器ASR，计算其参数R n、C n和C on，已知调节器的输入回路电阻R0=40 KΩ；4. 进行频率校验；5. 计算电动机带40%额定负载启动到最低转速时的转速超调量。
6. 计算空载启动到额定转速的时间。
7. 用simulink对所设计闭环系统进行仿真验证；8. 总结本次课程设计的收获体会。
电力拖动与运动控制系统课程设计 (2)
电力拖动与运动控制系统课程设计一、设计思路随着工业化生产的发展，机械设备制造与使用的效率和精度要求越来越高，因此电力拖动与运动控制系统的应用越来越得到重视。
本课程设计旨在通过学生的实践、深入研究和分析，把握电力拖动与运动控制系统的基本原理，提升学生的设计和研发能力，以满足市场需求。
本次课程设计以机械加工贸易公司的自动化生产线为背景，设计一套电力拖动与运动控制系统，使生产线的各项工作可以更加自动化、高效和稳定。
二、课程设计内容本次课程设计包括以下内容：1.系统概述：介绍电力拖动与运动控制系统的基本概念和相关技术，以及该系统在生产线中的应用。
2.系统需求分析：对生产线的各个工作站进行深入分析，确定系统的工作流程和流程控制。
3.系统硬件设计：根据系统需求，设计电力拖动与运动控制系统的硬件平台，包括传感器、执行器、控制模块等。
4.系统软件设计：进行控制算法和编程设计，包括编写系统程序、控制逻辑等。
5.系统测试与调试：对系统进行各项测试、模拟，调试系统，以确保其稳定运行。
6.系统优化：在实际运行中，每周对系统的故障率、稳定性和效率进行检测、优化。
三、学习目标通过本次课程设计，学生将实现以下学习目标：1.理解电力拖动与运动控制系统的基本原理和相关技术。
2.掌握系统工程设计的基本方法和流程，包括需求分析、硬件设计、软件设计等。
3.学习控制算法的设计和编程，掌握各种编程工具和语言。
4.熟悉系统测试与调试的方法和流程，解决实际问题。
5.了解工业产品的市场需求和技术趋势，提高创新和创造力。
四、课程实施本课程通过理论学习与实践相结合的方式，进行以下教学内容：1.系统概述的讲解。
2.指导学生进行案例分析，准确把握系统需求。
3.指导学生进行硬件和软件设计。
4.指导学生进行系统测试和调试。
5.以小组为单位，进行项目总结和展示。
五、总结通过本次课程设计，学生将掌握电力拖动与运动控制系统的基本原理和相关技术，提高了工程设计能力和团队合作精神。
电力拖动与控制课程设计
电力拖动与控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电力拖动的基本原理，掌握常用电动机的工作特性。
2. 学生能够阐述控制电路的构成及工作原理，掌握基本的控制电路分析方法。
3. 学生能够解释电力拖动系统中常见的故障及排除方法。
技能目标：1. 学生能够设计简单的电力拖动与控制电路，进行电路连接和调试。
2. 学生能够运用所学知识分析电力拖动与控制电路故障，并提出解决方案。
3. 学生能够运用电力拖动与控制技术解决实际工程问题。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习电力拖动与控制课程，培养对电气工程领域的兴趣，增强探索精神。
2. 学生能够认识到电力拖动与控制在工业生产中的重要性，增强社会责任感和使命感。
3. 学生在团队协作中培养沟通、协作能力，形成良好的工程素养。
课程性质分析：本课程为电气工程及其自动化专业核心课程，旨在培养学生掌握电力拖动与控制技术的基本理论、分析和设计能力。
学生特点分析：学生已具备基础电路、模拟电子技术等基础知识，具有一定的电路分析和动手能力。
教学要求：1. 结合实际工程案例，提高学生的理论联系实际能力。
2. 强化实践环节，培养学生的动手能力和创新能力。
3. 注重团队协作，提高学生的沟通与协作能力。
4. 通过课程学习，使学生具备电力拖动与控制领域的基本素养。
二、教学内容1. 电力拖动基本原理- 电动机工作特性- 电力拖动系统概述- 常用电动机类型及特性分析2. 控制电路原理与分析- 控制电路基本元件- 常用控制电路类型- 控制电路分析方法3. 电力拖动与控制电路设计- 设计原则与步骤- 控制电路的设计方法- 电路仿真与调试4. 故障分析与排除- 电力拖动系统常见故障- 故障诊断方法- 排除故障的步骤与技巧5. 实践教学环节- 实验项目设置- 实验操作指导- 实践成果评价6. 课程案例分析- 典型电力拖动与控制工程案例- 案例分析与讨论- 案例启示与应用教学内容安排与进度：第1-2周：电力拖动基本原理及电动机工作特性第3-4周：控制电路原理与分析第5-6周：电力拖动与控制电路设计第7-8周：故障分析与排除第9-10周：实践教学环节第11-12周：课程案例分析及总结教材章节关联：《电力拖动与控制》第1章：电力拖动基本原理《电力拖动与控制》第2章：控制电路原理与分析《电力拖动与控制》第3章：电力拖动与控制电路设计《电力拖动与控制》第4章：故障分析与排除《电力拖动与控制》第5章：实践环节及案例分析三、教学方法为了提高教学效果，激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：教师通过系统讲解电力拖动与控制的基本理论、原理和关键技术，使学生掌握课程的核心知识。
电力拖动自动课程设计
电力拖动自动课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握电力拖动自动控制的基本原理，了解电机运行特性及控制方法。
2. 学会分析电力拖动系统的电路图，并能正确识别主要部件及参数。
3. 掌握电力拖动自动控制系统的调试与维护方法。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的电力拖动自动控制电路。
2. 培养学生动手操作能力，学会使用相关工具和仪器进行电力拖动系统的调试。
3. 培养学生团队协作能力，提高问题分析和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力拖动自动控制技术的兴趣，激发学习热情。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践操作的安全性和准确性。
3. 增强学生的环保意识，了解电力拖动系统在节能环保方面的应用。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确课程目标，旨在帮助学生掌握电力拖动自动控制的基本知识和技能，提高实践操作能力，培养学生团队协作意识和创新精神。
通过本课程的学习，使学生具备一定的电力拖动系统设计和维护能力，为未来从事相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 电力拖动自动控制基本原理：介绍电力拖动系统的组成、工作原理及运行特性，涉及电机控制基础知识。
2. 电力拖动自动控制系统电路分析：分析常见电力拖动系统电路图，识别主要部件及参数，讲解各部分功能及其相互关系。
3. 电力拖动自动控制电路设计：根据实际需求，设计简单的电力拖动自动控制电路，培养学生实际操作能力。
4. 电力拖动自动控制系统调试与维护：学习调试方法，掌握维护技巧，提高系统运行稳定性。
教学内容安排如下：1. 第1周：电力拖动自动控制基本原理学习。
2. 第2-3周：电力拖动自动控制系统电路分析。
3. 第4-5周：电力拖动自动控制电路设计。
4. 第6-7周：电力拖动自动控制系统调试与维护。
教学内容与教材关联性如下：1. 教材第1章：电力拖动自动控制基本原理。
2. 教材第2章：电力拖动自动控制系统电路分析。
电力拖动自动控制系统课程设计报告
一．课程设计的目的与内容1．1课程设计的目的电力拖动自动控制系统课程设计是自动化专业的一门专业课，它是一次综合性的理论与实际相结合的训练，也是本专业的一次基本技能训练，其主要目的是：（1）理论联系实际，掌握根据实际工艺要求，设计直流拖动自动控制系统的基本方法；（2）对典型的直流拖动自动控制系统进行综合性的实验，掌握各部件和整个系统的调试步骤与方法，加强基本技能训练；（3）掌握参数变化对系统性能影响的规律，培养灵活运用所学理论解决控制系统中各种实际问题的能力；(4)培养分析问题、解决问题的能力，学会实验数据的分析与处理，编写设计说明和技术总结报告。
1．2课程设计的内容本课程的具体对象是直流调速系统，其主要内容为：（1）测定综合实验中所用控制对象的参数；（2）根据给定指标设计调速系统的调节器，并选择各环节参数；（3）按设计结果组成系统，进行系统调试以满足给定指标；（4）研究参数变化对系统性能的影响；（5）在不可逆系统调试的基础上，组成可逆系统并进行调试；（6）设计并计算主回路参数；（7）书写课程设计论文一份（6000-10000字），绘制双闭环逻辑无环流可逆调速系统原理图一张（2#图）。
二．主电路的设计2．1主电路电气原理图及说明主电路采用转速电流双闭环调速系统，是电流环（ACR）作为控制系统的内环，转速环（ASR）作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。
二者串级连接，即把电流调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转速调节器的输出控制电力电子变换器UPE，从而改变电机的转速，通过电流和转速反馈电路来实现电动机无静差地运行。
2．2整流变压器参数的选择变压器副边电压采用如下公式进行计算：已知Udmax=220V,取Ut=1V,n=2,A=2.34In/I2n=1 C=0.5 则U2=110V由此得：变压器的变化为：K=U1/U2=380/110=3.45一次侧电流和二次侧电流I1、I2的计算：I1=1.05*287*0.861/3.45=75AI2=0.861*287=247A变压器容量的选择：S1=M1U1I1=85.5KV AS2=M2U2I2=81.5KV AS=0.5*(S1+S2)=83.5KV A因此整流变压器的参数为：变化K=3.45，容量S=83.5KV A2．3平波电抗器参数的确定Ud=2.34U2cosαUd=Un=220V, 取α=0U2=Ud/2.34cos0=94.0171VId min=(5%-10%)In,这里取10%，则有：L=0.693*U2/I d min=37.2308mHα=U*min/n N=0.0067β=U*im/2In=0.28752．4晶闸管参数的计算晶闸管的额定电压通常选取断态重复峰值电压U DRM和反向重复电压U RRM 中较小的值作为该器件的额定电压。
电力拖动自动控制系统课程设计
电力拖动自动控制系统课程设计电力拖动自动控制系统课程设计是电力工程专业的一门重要课程。
该课程旨在培养学生的电力拖动系统设计与控制能力，为学生今后从事相关工作打下坚实的基础。
本文将对电力拖动自动控制系统课程设计进行详细介绍。
1.课程设计目标：本课程设计旨在通过理论与实践相结合的方式，培养学生综合运用所学知识进行电力拖动控制系统的设计与调试的能力。
重点培养学生的动力电气控制技术、电动机的控制与保护技术、传感器与信号处理技术以及自动化控制系统的设计与实现能力。
2.课程设计内容：本课程设计主要包括以下几个方面的内容：(1)电力拖动系统的基本原理与构成要素。
(2)电动机的类型、特性及其控制方法。
(3)传感器与信号处理技术在电力拖动控制系统中的应用。
(4)自动化控制系统的设计与实现。
(5)电力拖动系统的运行与维护。
3.课程设计过程：(1)学生通过自主学习，查阅相关资料，掌握电力拖动系统的基本原理与构成要素。
(2)学生根据所学知识，设计一套电力拖动自动控制系统。
(3)学生搭建实验平台，完成电力拖动自动控制系统的硬件连接与软件编程。
(4)学生进行实验测试，对系统进行调试与优化，确保系统的正常运行。
(5)学生撰写课程设计报告，详细介绍自己设计的电力拖动自动控制系统的原理、设计过程与实验结果。
4.课程设计评价：学生的课程设计成绩将根据以下几个方面进行评价：(1)设计方案的合理性与可行性。
包括电力拖动系统的设计思路、硬件选型与连接方案等。
(2)实验结果的准确性与稳定性。
包括系统调试过程中的测试数据与系统运行的稳定性。
(3)报告内容的完整性与条理性。
包括设计思路的论述、实验步骤的说明以及实验结果的分析等。
综上所述，电力拖动自动控制系统课程设计是一门重要的实践性课程。
通过该课程的学习和实践，学生将能够全面掌握电力拖动系统的设计与调试技术，并具备工程实践能力。
同时，本课程也为学生今后从事相关工作提供了一定的实践基础和理论指导。
电力拖动自动控制系统课程设计(25页)
图2 模型编辑窗 口
■ (3)修改模块参数：
双击模块图案，则出现关于该图 案的对话框，
通过修改对话框内容来设定模块 的参数。
描述加法器 三路输入的 符号，|表示 该路没有信 号，用|+-取 代原来的符 号。得到减 法器。
图3 加法器模块对话 框
图4 传递函数模块对话框
分子多项式 系数
分母多项式 系数
■ 设计要求：系统中各个参数计算过程 双闭环调速系统的仿真模型 ASR、ACR的仿真模型 转速、电流波形图 转速超调量的验证
■ 设计说明书内容 1 目录
2 正文（可分几章来写） 3 总结 4 参考文献
转速反馈控制直流调速系统的仿真
■ MATLAB下的SIMULINK软件进行系 统仿真是十分简单和直观的，
例如，0.002s+1是 用向量[0.002 1]来 表示的。
阶跃时刻， 可改到0 。
阶跃值，可 改到10 。
图5 阶跃输入模块对话框
填写所需要 的放大系数
图6 增益模块对话框
图7 Integrator模块对话框
积分饱和值, 可改为10。
积分饱和值,可 改为-10。
(4)模块连接
■ 以鼠标左键点击起点模块输出端，拖动鼠标至 终点模块输入端处，则在两模块间产生“→” 线。
图 SIMULINK模块浏览 器窗口
■ (1)打开模型编辑窗口：通过单击SIMULINK工具栏 中新模型的图标或选择→Model菜单项实现。
■ (2)复制相关模块：双击所需子模块库图标，则可打 开它，以鼠标左键选中所需的子模块，拖入模型编 辑窗口。
■ 在本例中拖入模型编辑窗口的为：Source组中的 Step模块；Math Operations组中的Sum模块和Gain 模块；Continuous组中的Transfer Fcn模块和 Integrator模块；Sinks组中的Scope模块；
指导书 电力拖动自动控制系统课程设计
(6) 设计时，应按设计教材所提出的要求及步骤，逐项进行设计和操作。除作 阶跃启动试验外,系统启动前，应使负载电阻值最大，给定电位器处于零位；测试记 录点的分布应均匀；改接线路时，必须断开主电源方可进行。设计中应观察设计现 象是否正常，所得数据是否合理，设计结果是否与理论相一致。
态的运行中又表现为一个无静差调速系统，因此各项性能指标较系统开环时提高许
多。
本此课程设计的目的就是同学们在调试，设计一个典型的调速系统后，能够掌
握自控系统调试，设计的方法，步骤及其调试原则，加强同学们的动手能力和对理
论知识的理解。
自控系统调试所遵循的原则： （1） 先部分，后系统。即首先对系统的各个单元进行调试，然后再对整个系统进
(1)掌握电力电子变流装置主电路、触发或驱动电路的构成及调试方法，能初步 设计和应用这些电路。
(2)掌握直流电机控制系统的组成和调试方法，系统参数的测量和整定方法。 (3)能设计直流电机控制系统的具体实验线路，列出实验步骤。 (4)熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能及使用方法。 (5)能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理，解决实验中遇到的问 题。 (6)能够综合实验数据，解释实验现象，编写设计报告。 本设计介绍了，直流调速系统实验可选择双闭环晶闸管不可逆直流调速系统设 计方法和设计过程以及参数整定。
行调试。 （2） 先开环，后闭环即首先进行开环调试，然后再对系统闭环进行调试。 （3） 先内环，后外环。即首先对内环进行调试（如在本此调试中就应先对电流调 节器（LT）调试）,然后再对外环进行调试。（如本此调试中对速度调节器（ST）
电力拖动自动控制系统课程设计(电气工程)
2009年度本科生电力拖动自动控制系统课程设计转速、电流双闭环直流调速系统设计院－系：工学院专业：电气工程及其自动化年级：06 级学生姓名：柴春平学号：200603050467导师及职称：段志梅（讲师）2009年12月摘要转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。
采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如：要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足需要。
在单闭环直流调速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只能在超过临界电流值I dcr以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态波形。
带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动电流达到最大值I dm后，受电流负反馈的作用降低下来，电机的电磁转矩也随之减小，加速过程延长。
为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值I dm的恒流过程。
按照反馈控制规律，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。
问题是，应该在起动过程中，只有电流负反馈，没有转速负反馈，达到稳态转速后，只要转速负反馈，没有电流负反馈。
怎样才能做到这种既存在转速和电流两种负反馈，又使它们只能分别在不同的阶段里起作用呢？只用一个调节器显然是不可能的，为了解决单闭环调速系统存在的问题，可以采用转速、电流双闭环调速系统，采用两个调节器分别对转速和电流进行调节。
关键词：直流调速系统、电流调节器、转速调节器、目录课程设计任务书 (1)第一章 .............................................................................. 双闭环直流调速系统的组成及原理21. 双闭环直流调速系统的系统组成 (2)2. 双闭环调速系统电路原理图 (2)第二章 .............................................................................................. 主电路及保护环节的设计41. 主电路的选取方案 (4)2. 主电路元件的选择 (4)2.1 整流变压器的选择 (4)2.2 晶闸管的选型 (6)2.3 平波电抗器电感的计算 (7)3. 保护电路的设计 (7)3.1 过电压保护及其计算 (7)3.2 过电流保护 (9)第三章 .............................................................................................. 电流、转速调节器的设计111. 电流调节器的设计 (11)1.1 确定时间常数 (11)1.2 选择电流调节器结构 (12)1.3 选择电流调节器参数 (12)1.4 校验近似条件 (12)1.5 计算调节器电阻和电容 (13)2. 转速调节器的设计 (13)2.1 确定时间常数 (13)2.2 选择转速调节器结构 (14)2.3 计算转速调节器参数 (14)2.4 校验近似条件 (14)2.5 计算调节器电阻和电容 (15)2.6 校核转速超调量 (15)第四章 ................................................................................................................................. 总结17参考文献 (18)附录A (19)课程设计任务书(一) 课程设计题目转速、电流双闭环直流调速系统设计(二)设计任务直流他励电动机：功率P e ＝10KW ，额定电压U e =220V ，额定电流I e =116A,磁极对数P=2，n e =1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻R a =0.112Ω,主电路总电阻R ＝0.32Ω，L ∑＝37.22mH(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，电磁系数C e =0.138 Vmin ／r ，K s =22，电磁时间常数T L =0.116s ，机电时间常数T m =0.157s ，滤波时间常数T on =T oi =0.00235s ，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大值 10V U im=*，速度给定最大值 10V U n=*(三) 设计内容1. 系统各环节选型 1) 主回路方案确定。
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HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING实训报告题目十机架连轧机分部传动直流调速系统的设计学生姓名李东盼专业班级电气工程1222 学号************系部电气信息工程学院指导教师程辉完成时间 2014年 1 月 3 日实训报告评语一、实训期间个人表现□1.尊敬师长，团结他人，能吃苦耐劳。
□2.在现场能坚持不迟到，不早退，勤奋学习。
□3.出现少于3次迟到和早退现象，表现一般。
□4.能主动向指导老师提问，能积极做好各项设计任务。
□5.在实训中能灵活运用相关专业知识，有较强的创新意识。
二、实训报告内容完成质量□1.能按时完成报告内容等实训成果资料，无任务遗漏。
□2.能按时完成报告内容等实训成果资料，有少许任务遗漏。
□3.不能按时完成报告内容等实训成果资料，有多处任务遗漏。
□4.条理清晰，书写规范工整，图文并茂，报告内容全面，主要内容阐述详细，能体现实训过程中做了大量工作，与专业相关知识能紧密联系，认识体会深刻，起到了实训的作用。
□5.条理清晰，书写规范工整，图文并茂，报告内容全面，主要内容阐述详细，能体现实训过程中做了大量工作，与专业相关知识能较紧密联系，认识体会较深刻，起到了实训的作用。
□6.条理清晰，书写较规范工整，报告内容全面，主要内容阐述较详细，能体现实训工作过程，能与专业相关知识联系起来，认识体会较深刻，起到了实训的作用。
□7.条理较清晰，书写较规范工整，报告内容较全面，主要内容阐述较详细，能体现实训过程中的相关工作，与专业相关知识不能紧密联系，认识体会不太深刻，基本起到了实训的作用。
□8.内容有雷同现象。
三、成绩不合格原因□1.实训期间旷课超过3次。
□2.报告有严重抄袭现象。
□3.未同时上交实训报告。
四、需要改进之处□1.进一步端正实训态度。
□2.加强报告书写的规范化训练，对主要内容要加强理解。
□3.加强相关专业知识的学习，深刻理解各设计步骤具体的要求。
五、其他说明等级：评阅人：职称：讲师年月日交直流调速系统的设计摘要直流调速系统具有调速范围广精度高动态性能好和易于控制等优点，因此本设计运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出可行的直流调速系统，并详细分析系统的原理及其静态和动态性能，且利用SIMULINK对系统进行各种参数的给定下的仿真。
通过建模、仿真验证理论分析的正确性。
也可以制作硬件电路。
同时通过本次课程设计能够加强我们对一些常用单元电路的设计、常用集成芯片的使用以及对电阻、电容等元件的选择等的工程训练。
达到综合提高我们的工程设计与动手能力的目的。
各个仿真结果都基本上符合设计要求。
关键词：直流电机、双闭环调速系统、MATLAB/SIMULINK仿真目录交直流调速系统的设计 (3)摘要 (3)绪论 (6)1 方案选择部分 (7)1.1设计要求 (7)1.2调速的方案选择 (7)1.2.1直流电动机的选择 (7)1.2.2动机供电方案的选择 (7)1.2.3系统的结构选择 (7)1.2.4直流调速系统的总体结构框图 (7)1.3主电路的计算 (8)1.3.1整流变压器的计算 (8)1.3.2晶闸管元件的选择 (9)1.3.3晶闸管保护环节的计算 (10)1.3.4平波电抗器的计算 (11)1.4触发电路的选择与校验 (12)1.5控制电路的计算 (13)1.5.1给定电源和给定环节的设计 (13)1.5.2转速检测环节和电流检测环节的设计与计算、调速系统的静态参数设计 (13)1.6双闭环直流调速系统的动态设计 (14)1.6.1电流调节器的设计 (14)1.6.2 转速调节器的设计 (15)2 MATLAB仿真 (17)2.1 系统的建模与参数设置 (17)2.1.1 开环物理模型的构建 (17)2.1.2 单闭环物理模型的构建 (18)2.1.3 双闭环物理模型的构建 (18)2.2系统动态仿真结果的输出及结果分析 (19)2.2.1 开环数学模型 (19)2.2.2 单闭环数学模型及其仿真结果 (19)2.2.3 双闭环数学模型及其仿真结果 (20)2.3系统仿真结果总体分析 (20)2.3.1.电机转速曲线 (20)2.3.2.电机电流曲线 (21)3.心得及总结 (22)参考文献 (23)绪论在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。
直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。
研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
电机调速问题一直是自动化领域比较重要的问题之一。
不同领域对于电机的调速性能有着不同的要求，因此，不同的调速方法有着不同的应用场合。
双闭环（转速环、电流环）直流调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。
它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。
我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。
采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。
但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。
这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。
直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。
随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。
采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。
1 方案选择部分1.1设计要求(1电枢回路总电阻取R=2Ra; 总分轮力矩GD2=2.5GDa2=2.5*58.02N•M2，极对数P=1。
（2）其它未尽参数可参阅教材第二章2.3.2节中“工程设计方法在双闭环直流调速系统中的应用”的有关数据。
（3）要求：调速范围D=10,静差率S<=5%,稳态无静差，电流超调量δI%<=5%,电流脉动系数SI<=10%;启动到额定转速时的转速退饱和超调量δN<=10%.(4)要求系统具有过流，过压，过载和缺相保护。
（5）要求触发脉冲有故障封锁能力。
(6)要求对拖动系统设置给定积分器。
1.2调速的方案选择1.2.1直流电动机的选择根据设计要求，本次课程设计采用Z2-91型直流电动机。
1.2.2电动机供电方案的选择三相全控桥式整流器电路采用共阴极接法的三相半波和共阳极接法的三相半波的串联组合，由于共阴极组在正半周导电，流经变压器的是正向电流；共阳极组在负半周导电，流经变压器的是反向电流，因此变压器绕组中没有直流磁通，且每相绕组正负半周都有电流流过，提高了变压器的利用率，且直流侧脉动较小，元件利用率较好，无直流磁化同时波形畸变较小，故选择三相全控桥式整流电路可用来给直流电机供电。
1.2.3系统的结构选择工业上，为了提高生产效率和加工质量，充分利用晶闸管元件及电动机的过载能力，要求实现理想启动，即要求在启动过程中，是启动电流一直保持最大允许值，此时电动机以最大转矩启动，转速迅速以直线规律上升，以缩短启动时间；启动结束后，电流从最大值迅速下降为负载电流值且保持不变，转速维持给定转速不变。
又因调速精度要求较高，故采用转速电流双闭环负反馈调速系统。
启动时，让转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节启动电流一直保持最大允许值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定器的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电动机的电枢电流以平衡负载电流。
1.2.4直流调速系统的总体结构框图图1.1 直流调速系统的总体结构框图采用双闭环调速系统，可以近似在电机最大电流（转矩）受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳态转速后，又可以让电流迅速降低下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行，此时起动电流近似呈方形波，而转速近似是线性增长的，这是在最大电流（转矩）受到限制的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。
采用转速电流双闭环调速系统，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，这样就可以实现在起动过程中只有电流负反馈，而它和转速负反馈不同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，只靠转速负反馈，不靠电流负反馈发挥主要的作用，这样就能够获得良好的静、动态性能。
双闭环调速系统的静特性在负载电流小于dN I 时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主调作用，系统表现为电流无静差。
得到过电流的自动保护。
显然静特性优于单闭环系统。
在动态性能方面，双闭环系统在起动和升速过程中表现出很快的动态跟随性，在动态抗扰性能上，表现在具有较强的抗负载扰动，抗电网电压扰动。
1.3 主电路的计算1.3.1 整流变压器的计算1.3.1.1整流变压器二次侧电压计算整流变压器二次侧电压计算公式：U2=（1~1.2）min cos b K U UV N查表知，三相全控桥式整流电压的计算系数KUV=2.34，电网电压波动系数b=0.90~0.95，查表知α角，考虑10°裕量，故cos αmin=0.985,由电机参数可知UN=230V,代入公式计算出U2U2=(1~1.2)985.0*9.0*34.2230V=110.9~133.08V 取U2=120V,变比K=21U U =120220=1.831.3.1.2 一次、二次侧电流计算一次侧电流：1I =K I K NIL 考虑变压器自身的励磁电流时，1I 应乘以1.05左右的系数，查表知，一次相电流计算系数KIL=0.816，由电机参数可知N I =209A,代入公式计算出1I1I =1.05*0.816*209/1.83=97.85A 二次侧电流：I2=KIVIdN 查表知，二次相电流计算系数KIV=0.816，一般取整流器额定直流电流ID=IN ，由电机参数知IN=209A,代入公式算出I22I =0.816*209=170.544A1.3.1.3变压器容量的计算变压器一次、二次绕组相数m 1=m 2=3一次容量：S 1=m 1U 1I 1 =3*220*97.85=64.58KVA二次容量：S 2=m 2U 2I 2=3*120*170.54=61.39KVA平均电容：S=(64.58+61.39)/2=62.99KVA1.3.2 晶闸管元件的选择晶闸管的选择主要是根据整流器的运行条件，计算晶闸管电压、电流值，选出晶闸管的型号规格，在工频整流装置中一般选择KP 型普通晶闸管，其主要参数为额定电压、额定电流值。