直流电机闭环调速控制系统设计报告.doc

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直流电机调速系统设计报告

直流电机调速系统设计报告

直流电机调速系统设计报告学院:信息控制与工程学院班级:姓名:学号:时间:一设计任务设计并制作一套直流电机调速系统,主要包括两部分:主电路部分和以单片机为核心的控制电路部分。

设计要求、制作控制电路和主电路,实现如下功能:(1)通过码盘和光耦得到一系列脉冲,利用M 法、T 法或M/T法对这些脉冲在单片机中进行处理得到电机的转速,在液晶或数码管上进行显示;(2)DC/DC 电路能够正常工作,通过旋钮或键盘设定转速,并能够通过电力电子电路输出合适的电压,使电机的转速达到设定转速。

图1 系统总体框图二、 设计思路和设计过程在此次电路和软件的设计中,电机的转速的获得是通过光耦采集码盘和光耦脉冲传输到单片机的INT0管脚上进行中断,然后通过定时器T0产生1s的计时,计算在1s内脉冲的个数为X,由于电机上码盘上刻有23个孔,那么电机的转速为3X。

而转速的设定采用的是电位器,采集0-5V的电压,通过单片机上P1.0端口进行A/D转换产生00H-FFH。

PWM的产生是由P1.3口产生的,通过单片机的PCA中的寄存器设定初始值,产生大约是40KHZ的PWM波。

通过驱动电路来改变电机的转速。

由于本次实习采用的是自主设计,需要同学们自己自行设计电路并编写程序,由于我之前并没有接触过这种设计,因此此次设计有很大的难度。

电源部分的设计由于之前都做过很多,这是很简单的,在当天下午我们基本上就完成了这部分。

至于单片机最下系统部分的电路和数码管显示的电路是参考老师给的关于STC12C5A16AD型号单片机的技术资料上参考得到的。

驱动电路和主电路的设计是来源于网上的参考资料和从图书馆中借的书中,并与其他同学对照比较和在老师的帮助下完成的。

这部分花了比较长的时间完成。

由于课程设计之前我自己看过C语言编写单片机程序的书,再加上参考老师给的一些资料,所以完成起来不是特别难。

三、电路调试过程中遇到的问题1、由于在焊接数码管部分电路时,为了方便焊接就把数码管的管脚打乱了接,在程序设计过程中出现了几次修改才让数码管显示正常。

单闭环直流调速系统实验报告

单闭环直流调速系统实验报告

单闭环直流调速系统实验报告单闭环直流调速系统实验报告一、引言直流调速系统是现代工业中常用的一种电机调速方式。

本实验旨在通过搭建单闭环直流调速系统,探究其调速性能以及对电机转速的控制效果。

二、实验原理单闭环直流调速系统由电机、编码器、电流传感器、控制器和功率电路等组成。

电机通过功率电路接受控制器的指令,实现转速调节。

编码器用于测量电机转速,电流传感器用于测量电机电流。

三、实验步骤1. 搭建实验电路:将电机、编码器、电流传感器、控制器和功率电路按照实验原理连接起来。

2. 调试电机:通过控制器设置电机的运行参数,如额定转速、最大转矩等。

3. 运行实验:根据实验要求,设置不同的转速指令,观察电机的响应情况。

4. 记录实验数据:记录电机的转速、电流等数据,并绘制相应的曲线图。

5. 分析实验结果:根据实验数据,分析电机的调速性能和控制效果。

四、实验结果分析1. 转速响应特性:通过设置不同的转速指令,观察电机的转速响应情况。

实验结果显示,电机的转速随着指令的变化而变化,且响应速度较快。

2. 稳态误差分析:通过观察实验数据,计算电机在不同转速下的稳态误差。

实验结果显示,电机的稳态误差较小,说明了系统的控制效果较好。

3. 转速控制精度:通过观察实验数据,计算电机在不同转速下的控制精度。

实验结果显示,电机的转速控制精度较高,且随着转速的增加而提高。

五、实验总结本实验通过搭建单闭环直流调速系统,探究了其调速性能和对电机转速的控制效果。

实验结果表明,该系统具有较好的转速响应特性、稳态误差较小和较高的转速控制精度。

然而,实验中也发现了一些问题,如系统的抗干扰能力较弱等。

因此,在实际应用中,还需要进一步优化和改进。

六、展望基于本实验的结果和问题,未来可以进一步研究和改进单闭环直流调速系统。

例如,可以提高系统的抗干扰能力,提升转速控制的稳定性和精度。

同时,还可以探索其他调速方式,如双闭环调速系统等,以满足不同的工业应用需求。

直流电动机双闭环调速系统设计

直流电动机双闭环调速系统设计

1 设计方案论证电流环调节器方案一,采用PID调节器,PID调节器是最理想的调节器,能够平滑快速调速,但在实际应用过程中存在微分冲击,将对电机产生较大的冲击作用,一般要小心使用。

方案二,采用PI调节器,PI调节器能够做到无静差调节,且电路较PID调节器简单,故采用方案二。

转速环调节器方案一,采用PID调节器,PID调节器是最理想的调节器,能够平滑快速调速,但在实际应用过程中存在微分冲击,将对电机产生较大的冲击作用,一般要小心使用。

方案二,采用PI调节器,PI调节器能够做到无静差调节,且电路较PID调节器简单,故采用方案二。

2双闭环调速控制系统电路设计及其原理综述随着现代工业的开展,在调速领域中,双闭环控制的理念已经得到了越来越广泛的认同与应用。

相对于单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程的弱点。

双闭环控制那么很好的弥补了他的这一缺陷。

双闭环控制可实现转速和电流两种负反应的分别作用,从而获得良好的静,动态性能。

其良好的动态性能主要表达在其抗负载扰动以及抗电网电压扰动之上。

正由于双闭环调速的众多优点,所以在此有必要对其最优化设计进展深入的探讨和研究。

本次课程设计目的就是旨在对双闭环进展最优化的设计。

整流电路本次课程设计的整流主电路采用的是三相桥式全控整流电路,它可看成是由一组共阴接法和另一组共阳接法的三相半波可控整流电路串联而成。

共阴极组VT1、VT3和VT5在正半周导电,流经变压器的电流为正向电流;共阳极组VT2、VT4和VT6在负半周导电,流经变压器的电流为反向电流。

变压器每相绕组在正负半周都有电流流过,因此,变压器绕组中没有直流磁通势,同时也提高了变压器绕组的利用率。

三相桥式全控整流电路多用于直流电动机或要求实现有源逆变的负载。

为使负载电流连续平滑,有利于直流电动机换向及减小火花,以改善电动机的机械特性,一般要串入电感量足够大的平波电抗器,这就等同于含有反电动势的大电感负载。

三相桥式全控整流电路的工作原理是当a=0°时的工作情况。

直流电机速度闭环控制系统设计报告

直流电机速度闭环控制系统设计报告

目录一、课题简介 (1)二、方案设计 (1)1. 系统整体设计 (1)2. 电机的传递函数 (2)3.集成H桥驱动器 (3)4. 发电机传递函数 (5)5. 信号整形电路 (5)6. 显示电路 (6)7. D/A转换电路 (7)8.51单片机最小系统 (8)三、电机实验模型的建立 (8)四、控制系统仿真分析 (11)1. 电机的开环特性仿真分析 (11)2. 闭环控制器的设计 (12)3. 离散域对控制系统的仿真分析 (14)3.1 PI调节器的离散化 (15)3.2零阶保持器与电机传函的离散化 (15)3.3离散域仿真分析 (15)五、系统实际效果与理论分析的比较 (16)1. 电机的开环特性 (16)2. 电机系统的闭环特性 (17)2.1 闭环系统消除稳态误差 (17)2.2 正阶跃响应特性 (18)2.3 正、负阶跃响应特性 (19)2.4 闭环系统抗扰动能力 (19)六、控制算法的实现 (20)七、总结 (21)1.实验过程中存在的问题 (21)1.1电机模型的测量不够精确 (21)1.2电机模型的降阶处理 (21)1.3电机转速的测量 (21)1.4微处理器的选择 (22)2.实验收获与体会 (22)附录一 (23)附录二 (23)附录三(离散域仿真补充) (33)直流电动机速度闭环控制系统设计报告(华中科技大学电气学院武汉430074)一、课题简介现代化生产和生活中,电动机的作用十分重要,无论是交通运输、国防、航空航天、医疗卫生、农业生产、商务与办公设备,还是日常生活中的家用电器,都大量地使用各种各样的电动机。

据有关资料介绍,现有90%以上的动力源来自于电动机,我国生产的电能大约有60%消耗于电动机。

因此,研究电动机的控制系统是有较大的现实意义的。

目前电动机的主流控制都是由微机完成的。

电机微机控制系统主要用于一下两个方面:(1)发电机励磁系统的控制用于保证正常工作时发电机电压稳定,发生故障后尽可能保持稳定运行,达到最优化控制的目的。

双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告

双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告

双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告一、系统结构设计双闭环直流调速系统由两个闭环控制组成,分别是速度子环和电流子环。

速度子环负责监测电机的转速,并根据设定值与实际转速的误差,输出电流指令给电流子环。

电流子环负责监测电机的电流,并根据电流指令与实际电流的误差,输出电压指令给电机驱动器,实现对电机转速的精确控制。

二、参数选择在进行双闭环直流调速系统的设计之前,需选择合适的控制参数。

根据实际的电机参数和转速要求,确定速度环和电流环的比例增益和积分时间常数等参数。

同时,还需根据电机的动态特性和负载特性,选取合适的速度和电流传感器。

三、控制策略速度子环采用PID控制器,通过计算速度误差、积分误差和微分误差,生成电流指令,并传递给电流子环。

电流子环也采用PID控制器,通过计算电流误差、积分误差和微分误差,生成电压指令,并输出给电机驱动器。

四、仿真实验为了验证双闭环直流调速系统的性能,进行了仿真实验。

首先,通过Matlab/Simulink建立双闭环直流调速系统的模型,并设置不同转速和负载条件,对系统进行仿真。

然后,通过调整控制参数,观察系统响应速度、稳定性和抗干扰性等指标的变化。

五、仿真结果分析根据仿真实验的结果可以看出,双闭环直流调速系统能够实现对电机转速的精确控制。

当系统负载发生变化时,速度子环能够快速调整电流指令,使电机转速保持稳定。

同时,电流子环能够根据速度子环的电流指令,快速调整电压指令,以满足实际转速的要求。

此外,通过调整控制参数,可以改善系统的响应速度和稳定性。

六、总结双闭环直流调速系统是一种高精度的电机调速方案,通过双重反馈控制实现对电机转速的精确控制。

本文介绍了该系统的设计与仿真实验,包括系统结构设计、参数选择、控制策略及仿真结果等。

仿真实验结果表明,双闭环直流调速系统具有良好的控制性能,能够满足实际转速的要求。

毕业设计—直流电动机闭环调速系统设计

毕业设计—直流电动机闭环调速系统设计

直流电机闭环调速设计内容提要: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。

文章设计了以单片机AT89C51和三极管组成的H桥,利用脉宽调制(PWM)技术来控制直流电机。

主要介绍了用单片机软件实现PWM调整电机转速的基本方法,再利用51单片机和其外围电路设计出关于单闭环调速的实际电路,通过PROTUS软件和KEIL软件编程,实现实际的调速系统的模拟仿真验证。

关键词:调节器最优模型闭环负反馈静差 KEILThe design and simulation ofSingle loop dc speed control systemAbstract: Through closed-loop speed regulation system of single part of the power supply, the operational amplifier with controllable coils, composed of thyristor trigger rectifier equipment, motor model and tachogenerators module, the theoretical analysis and correction of primitive system, it is concluded that the difference after system of dc motor drive system optimal model. This article designs the MCU AT89C51 and triode, composed of H bridge using pulse width modulation (PWM) technology to control dc motor. Mainly introduces the MCU software realization PWM motor speed adjustment of the basic method and program flow chart,reuse 51 SCM and its periphery circuit design of a single closed-loop speed about real circuit PROTUS software and KEIL, through software programming, realize the actual speed regulation system simulation validation.Key words: Regulator optimal model KEIL closed-loop negative feedback static differenc目录1绪论 (1)1.1直流调速系统概述 (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............................................ ..52.5.3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 (11)3.1参数设计及计算 (11)3.1.1参数给出 (11)3.1.2 参数计算 (11)3.2有静差调速系统 (12)3.2.1有静差调速系统的仿真模型 (12)3.2.2主要元件的参数设置 (13)3.2.3仿真结果及分析 (13)3.2.4 动态稳定的判断,校正和仿真 (14)3.3无静差调速系统 (16)3.3.1 PI串联校正的设计 (16)3.3.2无静差调速系统的仿真模型 (18)3.3.3主要元件的参数设置 (19)3.3.4仿真结果及分析 (19)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 (20)3.4.3仿真结果及分析 (20)4单元电路设计 (24)4.1 数码管显示电路 (24)4.2 按键输入电路 (24)4.3 电机驱动电路 (25)4.4主控芯片介绍 (25)4.5 硬件总电路图 (26)5 软件设计 (27)5.1主程序流程图 (27)5.2 中断程序流程图 (27)5.3 程序清单 (27)6调试 (28)6.1 硬件调试 (28)6.2 软件调试 (28)6.3 烧录程序的步骤 (28)6.4 调试结果 (28)7 软件仿真结果 (29)结论 (30)附录 (31)心得体会 (31)参考文献 (37)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。

直流电机闭环调速控制系统设计报告

直流电机闭环调速控制系统设计报告

目录 (1)一、课设任务……………………………………………………。

2 1。

1设计内容…………………………………………………。

.2 1。

2具体要求………………………………………………….。

2 1。

3程序调试建议……………………………………………。

2二、系统方案 (3)三、硬件设计……………………………………………………。

33.1数码管显示和行列式键盘电路...............................。

4 3。

2数模变换电路...................................................。

5 3。

3直流电机驱动电路.............................................。

6 3.4片选译码电路 (7)3。

5 RAM电路 (7)四、软件设计 (8)五、调试及结果 (19)六、心得体会……………………………………………………。

.19七、参考文献……………………………………………………。

20八、附录………………………………………………………….。

20直流电机闭环调速控制系统设计报告一、课设任务1.1设计内容:以实验室实验装置为设计对象,从中选择出合适的部分,构成一个直流电机恒转速控制系统,具有如下功能:1、可以通过按键设定直流电机转速(转 / 分钟,r/min);2、可以实时显示电机转速,同时显示设定值(各用三位显示);3、运行过程中改变负载可以维持设定的转速稳定后保持不变。

(稳态误差小于等于设定值的5%)4、开始时只显示设定值,采集值显示为0,按运行键后显示实时采集值与设定值,左边三位是设定值,右边三位是实时值;5、设置停止运行键,控制直流电机停止运行;6、其它扩展发挥功能。

1.2具体要求:1、根据功能要求从实验装置上选择合适电路构成系统,用protel软件画出原理图与控制系统结构图,分析系统工作过程;2、根据实验装置具体情况确定接线方法,从而确定各端口的口地址(D/A、键盘、显示等);3、采用PID算法作为恒转速控制算法,对PID算法加以分析说明;4、按照系统工作过程要求编制程序,画出流程图与编写具体程序;5、调试运行,记录运行结果;6、书写课程设计报告,符合学院有关课程报告的要求。

双闭环直流调速系统课程设计报告

双闭环直流调速系统课程设计报告

1双闭环直流调速系统课程设计报告第一章主电路设计与参数计算调速系统方案的选择因为电机上网容量较大又要求电流的脉动小应采纳三相全控桥式整流电路供电方案。

电动机额定电压为220V 为保证供电质量应采纳三相减压变压器将电源电压降低。

为防止三次谐波电动势的不良影响三次谐波电流对电源的扰乱。

主变压器采纳 A/D 联络。

因调速精度要求较高应采纳转速负反应调速系统。

采纳电流截止负反应进行限流保护。

出现故障电流时过电流继电器切断主电路电源。

为使线路简单工作靠谱装置体积小宜采纳 KJ004 构成的六脉冲集成触发电路。

该系统采纳减压调速方案故励磁应保持恒定励磁绕组采纳三相不控桥式整流电路供电电源可从主变压器二次侧引入。

为保证先加励磁后加电枢电压主接触器主触点应在励磁绕组通电后方可闭合同时设有弱磁保护环节电动机的额定电压为 220V 为保证供电质量应采纳三相减 2 压变压器将电源电压降低为防止三次谐波电动势的不良影响三次谐波电流对电源的扰乱主变压器采纳D/Y 联络。

1.1 整流变压器的设计 1.1.1 变压器二次侧电压U2 的计算U2 是一个重要的参数选择过低就会没法保证输出额定电压。

选择过大又会造成延迟角α加大功率因数变坏整流元件的耐压高升增添了装置的成本。

一般可按下式计算即BAUUd2.112 1-1 式中 A-- 理想状况下α0°时整流电压 Ud0 与二次电压U2 之比即AUd0/U2B-- 延缓角为α时输出电压Ud 与 Ud0 之比即BUd/Ud0 ε——电网颠簸系数系数依据设计要求采纳公式11.2——考虑各样因数的安全BAUUd2.112 1-3由表查得A2.34 取ε 0.9 角α考虑 10°裕量则Bcosα 0.985222011.21061272.340.90.985UV 取 U2120V 。

电压比KU1/U2380/1203.2 。

1.1.2 一次、二次相电流 I1 、I2 的计算由表查得 KI10.816 KI20.816 考虑变压器励磁电流得取1.1.3 变压器容量的计算S1m1U1I1 1-4 S2m2U2I2 1-5S1/2S1S2 1-6 式中 m1、m2 -- 一次侧与二次侧绕组的相数表查得 m13m23 S1m1U1I13× 380×1415.6KVA由S2m2U2I23×110×44.914.85 KVA考虑励磁功率LP220×1.60.352kW 取 S15.6kvA 1.2 晶闸管元件的选择晶闸管的额定电压晶闸管实质蒙受的最大峰值电压TNU 乘以 23 倍的安全裕量参照标准电压等级即可确立晶闸管的额定电压 TNU 即 TNU 23mU 整流电路形式为三相全控桥查表得26UUm 则223236236110539808TNmUUUV 3-7 取晶闸管的额定电流选择晶闸管额定电流的原则是一定使管子同意经过的额定电流有效值TNI 大于实质流过管子电流最大有效值TI8 即 4 TNI 1.57AVTITI 或AVTI57.1TI57.1TIddIIKdI 1-8 考虑 1.52 倍的裕量AVTI1.52KdI 1-9 式中KTI/1.57dI-- 电流计算系数。

转速电流双闭环直流调速系统设计

转速电流双闭环直流调速系统设计

转速电流双闭环直流调速系统设计一、引言直流调速系统是控制直流电机转速的一种常用方法。

在实际应用中,为了提高系统性能,通常采用双闭环控制结构,即转速环和电流环。

转速环用于控制电机转速,电流环用于控制电机电流。

本文将对转速、电流双闭环直流调速系统进行详细设计。

二、转速环设计转速环的主要功能是通过控制电机的转矩来实现对转速的精确控制。

转速环设计步骤如下:1.系统建模:根据电机的特性曲线和转矩方程,建立电机数学模型。

通常采用转速-电压模型,即Tm=Kt*Ua-Kv*w。

2.设计转速环控制器:选择适当的控制器类型和参数,比如PID控制器。

根据电机数学模型,可以使用根轨迹法、频域法等进行控制器参数设计。

确定控制器增益Kp、Ki和Kd。

3.闭环仿真:使用仿真软件,进行闭环仿真,验证控制器的性能。

4.实际系统调试:将设计好的转速环控制器实施到实际系统中,进行调试和优化。

根据实际情况对控制器参数进行微调。

三、电流环设计电流环的主要功能是控制电机的电流,以确保电机输出的转矩能够满足转速环的要求。

电流环设计步骤如下:1.系统建模:根据电机的特性曲线和电流方程,建立电机数学模型。

通常采用电流-电压模型,即Ia=(Ua-R*Ia-Ke*w)/L。

2.设计电流环控制器:选择适当的控制器类型和参数,比如PID控制器。

根据电机数学模型,可以使用根轨迹法、频域法等进行控制器参数设计。

确定控制器增益Kp、Ki和Kd。

3.闭环仿真:使用仿真软件,进行闭环仿真,验证控制器的性能。

4.实际系统调试:将设计好的电流环控制器实施到实际系统中,进行调试和优化。

根据实际情况对控制器参数进行微调。

四、双闭环控制系统设计在转速环和电流环都设计好的基础上,将两个闭环控制器连接起来,形成双闭环控制系统。

具体步骤如下:1.控制系统结构设计:将电流环置于转速环的前端,形成串级控制结构。

2.系统建模:将转速环和电流环的数学模型进行串联,建立双闭环控制系统的数学模型。

直流电机双闭环调速系统设计

直流电机双闭环调速系统设计

直流电机双闭环调速系统设计(总44页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--存档日期:存档编号:本科生毕业设计(论文)论文题目:直流电机双闭环调速系统设计姓名:徐震杰学院:电气工程及自动化专业:自动化班级、学号: 10电51 指导教师:甘良志江苏师范大学教务处印制摘要直流调速系统的控制一般都是由转速、电流反馈来完成的,它的静态性能和动态性能都是十分杰出的,正是由于它的这些优点使其使用范围也很广泛。

其主要通过晶闸管可控整流电源来调节电源的大小。

根据题目的设计要求,调速系统一共有两个控制器,它们分别是转速控制器(ASR)和电流控制器(ACR)。

速度控制系统的电源电路的设计是使用三相全控桥整流电路实现的。

在设计中,首先对总体规划的设计图进行了确定。

之后又对主电路的结构形式以及各个元器件进行了确定和设计。

与此同时,对包括晶闸管、电抗器等元件的参数进行了计算。

在本文的最后一个部分,主要围绕本设计最重要的部分,直流调速系统的转速环和电流环进行设计。

为了使速度和电流两个负反馈可以发挥一定的作用,因此,应该使其嵌套连接在速度和电流负反馈之间。

单纯的从布局上来看的话,电流环在转速环的内部,因此电流环被叫做内环,相应的转速环就被称为外环。

这样设计之后,以电流负反馈、转速负反馈为核心的调速系统就这样形成了。

在对所有部分设计都完成了之后,采用MATLAB对整个系统进行仿真实验,并对数据进行分析,得出结论。

关键词:直流电动机双闭环调速系统转速负反馈电流负反馈AbstractThe speed and current feedback control of dc speed control system has excellent static and dynamic performance and the most widely application scope. It through thyristor controlled rectifying power supply to adjust the size of the power supply mainly. According to the design requirements of the title, it uses ASR and ACR as the controller of speed control system in the control circuit. The power supply circuit of the speed control system of design uses the Sedan fully-controlled bridge rectifier circuit. Firstly, we need determine the overall plan and diagram of this design before the design. Secondly, we need identify and design the structure of main circuit and the various components. At the same time, including the parameters of thyristor, reactor, etc. Finally, focus on the design of the most important two parts which are speed loop and current loop dc speed control system in the design. In the system were introduced speed negative feedback and current feedback and the implementation of a nested connection can realize the speed and current two kind of negative feedback effect between the two respectively. On the layout of it simply, current loop is referred to as the inner ring, because it is in the inside. Speed ring is called the outer ring, because current loop is in the interior of the speed loop. Through this design, the core of the double closed loop speed regulation system: speed negative feedback and current feedback is formed. After all parts of the design is done, using MATLAB simulation to do the experiments to the whole system and analyze the data, we can safely draw the conclusion.Keywords: DC motor; double closed loop; speed ring; current loop目录摘要 ..................................................................... 错误!未定义书签。

双闭环直流调速系统的课程设计报告

双闭环直流调速系统的课程设计报告

电力传动课程设计课题:双闭环直流调速糸统班级:电气工程及其自动化1004学号:3100501091姓名:贾斌彬指导老师:康梅、乔薇日期:2014年1月9日目录第 1 章系统方案设计1.1 任务摘要 (3)1.2 任务分析. (3)1.3 设计目的、意义 (3)1.4 方案设计. (4)第 2 章晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定2.1 电枢回路电阻R 的测定. (5)2.2 主电路电磁时间常数的测定 (6)2.3系统机电时间常数TM的测定 (7)2.4测速电机特性UTG=f(n)的测定 (7)2.5 晶闸管触发及整流装置特性Ug=f (Ug)的测定 (7)第 3 章双闭环调速系统调节器的设计3.1 电流调节器的设计 (7)3.2 转速调节器的设计 (9)第 4 章系统特性测试4.1 系统突加给定 (11)4.2 系统突撤给定...................... 错误! 未定义书签。

4.2.2 突加负载时 (12)4.2.3 突降负载时 (12)第 5 章设计体会第 1 章系统方案设计1.1 设计一个双闭环晶闸管不可逆调速系统设计要求:电流超调(T i < 5%转速超调(T n < 10%静态特性无静差给定参数:电机额定功率185W 额定转速1600r/min 额定励磁电流<0.16A 额定电流1.1A 额定电压220V 额定励磁电压220V转速反馈系数a =0.004 V • min/r电流反馈系数B =6V/A1.2 任务分析采用转速、电流双闭环晶闸管不可逆直流调速系统为对像来设计直流电动机调速控制电路,为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统中设计两个调节器,电流调节器和速度调节器,为了实现电流和转速分别起作用,二者之间实行串级连接,即把转速调节器的输出当做电流调节器的输入,在把电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。

该双闭环调速系统的两个调节器ASR 和ACF都采用PI调节器,以便能保证系统获得良好的静态和动态性能转速调节器在双闭环直流调速系统中的作用是减小转速误差,采用PI 调节器可实现无静差;对负载变化起抗扰作用;其输出限幅决定电动机允许的最大电流; 电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用是使电流紧紧跟随其给定电压的变化;对电网的波动起及时抗干扰作用;加快动态过程;堵转或过载时起快速自动保护作用。

最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告.doc

最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告.doc

最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告班级:XX姓名:XX学号:XX时间:第16周周日9-12节指导老师:XX 老师一.实验目的1.掌握最小拍有纹波控制系统的设计方法。

2.掌握最小拍无纹波控制系统的设计方法。

.实验设备PC机一台,TD-ACC实验系统一套,i386EX系统板一块.实验原理典型的最小拍控制系统如图4.1-1所示,其中D(Z)为数字调节器,G(Z)为包括零阶保持器在内的广义对象的Z传递函数,①(Z)为闭环Z传递函数,C(Z)为输出信号的Z传递函数,R(Z)为输入信号的Z传递函数。

1.最小拍有纹波系统设计。

图4.1-2是一个典型的最小拍控制系统针对阶跃输入,其有纹波系统控制算法可设计为:U(Z) _ 0-5435-0.22 1E(Z ) 1 + 0.717Z最小拍控制系统-I i I IIM*亠D(Z) =图4.1-1T山K* = 0.5435K, = -02& 二 0当柠 JK 输入歯号■值为 2JSVM t EU)=Ge t z ).R {Z > =(iL(Z) = D(Z)-E(Z) = 13590-L4744Z J +L&571Z 3 -0.75BOZ2. 最小拍无纹波系统设计。

有纹波系统虽然在采样点上的误差为零,但不能保证采样点之间的误差值也为零,因此存在纹波现象。

无纹波系统设计只要使 U(Z)是Z -1 的有限多项式,则可以保证系统输出无纹波。

即:式中Pi 、Z i ――分别是G(Z)的极点和零点。

为了使U(Z)为有限多项式,只要①(Z)的零点包含G(Z)的全部零点即 可,这也是最小拍无纹波设计和有纹波设计的唯一不同点。

如图4.1-2所示,针对单位斜波输入,无纹波系统控制算法可设计为:U(Z) 0.7650 -0.7302Z"1 +0A651Z 3D ( Z =-—一' = --- ------------------------- -- E(Z) l-04080Z-J - 0.5920Z -- -0.7302K, =0.1h5lP. = -04080 A =-059203. 实验接线图。

(完整word版)双闭环直流调速系统(精)

(完整word版)双闭环直流调速系统(精)

直流双闭环调速系统设计1设计任务说明书某晶闸管供电的转速电流双闭环直流调速系统,整流装置采用三相桥式电路,基本数据为: 直流电动机:V U N 750=,A I N 780=,min375rn N =,04.0=a R ,电枢电路总电阻R=0.1Ω,电枢电路总电感mH L 0.3=,电流允许过载倍数5.1=λ,折算到电动机轴的飞轮惯量224.11094Nm GD =. 晶闸管整流装置放大倍数75=s K ,滞后时间常数s T s 0017.0= 电流反馈系数⎪⎭⎫ ⎝⎛≈=N I V A V5.11201.0β 电压反馈系数⎪⎭⎫ ⎝⎛=N n V r V 12min 032.0α 滤波时间常数.02.0,002.0s T s T on oi ==V U U U cm im nm12===**;调节器输入电阻Ω=K R O 40。

设计要求: 稳态指标:无静差动态指标:电流超调量005≤i σ;空载起动到额定转速时的转速超调量0010≤n σ。

目 录1设计任务与分析 ....................................................................................................................................... 2调速系统总体设计 ................................................................................................................................... 3直流双闭环调速系统电路设计 .............................................................................................................. 3。

直流电机闭环调速控制系统设计

直流电机闭环调速控制系统设计

毕业设计说明书(论文)直流电机闭环控制系统设计学生姓名所学专业班级学号指导教师XXXXXXXXX系二○**年X X月摘要双闭环直流调速系统是一个复杂的自动控制系统,是目前直流调速系统中的主流设备,具有调速范围宽、平稳性好、稳速精度高等优点,在理论和实践方面都是比较成熟的系统,在拖动领域中发挥着极其重要的作用。

由于直流电机双闭环调速是各种电机调速系统的基础,本文就直流电机调速进行了较系统的研究,从直流电机的基本特性到单闭环调速系统,然后进行双闭环直流电机设计方法研究,最后用实际系统进行工程设计,并采用MATLAB6.5/SIMULINK进行仿真,分析了双闭环调速系统的工程设计方法中由于忽略和简化造成的误差。

对于双闭环直流调速系统,在设计和调试过程中有大量的参数需要计算和调整,运用传统的设计方法工作量大,系统调试困难。

本文对双闭环直流调速系统进行辅助设计,选择调节器结构,进行参数计算和近似校验,根据给出和计算出的相应参数,建立起制动、抗电网电压扰动和抗负载扰动的MATLAB/SIMULINK仿真模型,分析转速和电流的仿真波形,并进行调试,使双闭环直流调速系统趋于完善、合理。

仿真结果证明了该方法的可行性和合理性。

关键词:直流电机双闭环PID控制MATLAB/SIMULINKAbstractThe double closed loop direct current velocity modulation system is a complex automatic control system, is in the present direct current velocity modulation system mainstream equipment, has the velocity modulation scope width, the stability is good, the steady fast precision higher merit, in the theory and the practice aspect all is the quite mature system, in drives in the domain to play the extremely vital role.Because the direct current machine double closed loop velocity modulation is each kind of electrical machinery velocity modulation system foundation, this article has conducted more systematic research on the direct current machine velocity modulation, from the direct current machine basic characteristic to the single closed loop velocity modulation system, then conducts the double closed loop direct current machine design method research, finally uses the actual system to carry on the engineering design, and uses MATLAB6.5/Simulink to carry on the simulation, has analyzed in the double closed loop velocity modulation system engineering design method because neglects the error which creates with the simplification.Regarding the double closed loop direct current velocity modulation system, has the massive parameters in the design and the debugging process to need to calculate and to adjust, the utilization tradition design method work load is big, system debugging difficulty,according to produces the corresponding parameter which and calculates, establishes applies the brake, the anti- electrical network voltage perturbation and the anti-load perturbation MATLAB/Simulink simulation model, the analysis rotational speed and the electric current simulation profile, and carries on the debugging, enable the double closed loop direct current velocity modulation system to tend to the consummation, is reasonable. The simulation result has proven this method feasibility and the rationality.Keywords: Direcent mact currhine Double closed loop PID control, MATLAB/SIMULINK目录摘要 (II)Abstract (III)目录......................................................................................................... I V 1绪论.. (1)1.1 电动机的概述 (1)1.1.1 电动机的分类 (1)1.2 直流电机的工作原理 (2)1.3 直流电机的控制方式 (3)1.4 双闭环调速系统的稳态结构图和静态特性 (3)1.4.1 稳态结构图 (5)1.4.1 系统静特性 (5)2双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析 (7)2.1 双闭环直流调速系统的动态数学模型 (7)2.2 起动过程分析 (8)2.2.1 起动过程 (8)2.2.2 分析结果 (10)2.3 动态抗扰性能分析 (11)2.3.1 抗负载扰动 (11)2.3.2 抗电网电压扰动 (12)2.3.3 对比分析 (12)2.4 转速和电流两个调节器的作用 (13)2.4.1 转速调节器的作用 (13)2.4.2 电流调节器的作用 (13)3 直流电机双闭环控制系统设计 (14)3.1 双闭环直流调速系统总体设计方案 (14)3.2 主电路设计与参数计算 (15)3.2.1 主电路原理图 (15)3.2.2 整流变压器的设计 (16)3.2.3 晶闸管元件选择 (19)3.2.4 电抗器参数的计算 (20)3.2.5 励磁电路 (22)3.2.6 三相桥式全控整流电路 (22)3.2.7 晶闸管触发电路 (25)3.3 直流调速系统的保护 (28)3.3.1 过电压保护 (28)3.3.2 电流保护 (32)3.4 控制电路设计 (33)3.4.1 电流调节器的设计 (34)3.4.2 转速调节器的设计 (37)4 系统建模与仿真 (39)4.1 调速系统仿真模型的建立 (39)4.2 仿真结果 (40)4.3 仿真结果分析 (43)总结 (44)致谢 (45)参考文献 (46)附录1 (47)1绪论1.1 电动机的概述1.1.1 电动机的分类按其功能可分为驱动电动机和控制电动机;按电能种类分为直流电动机和交流电动机;从电动机的转速与电网电源频率之间的关系来分类可分为同步电动机与异步电动机;按电源相数来分类可分为单相电动机和三相电动机;按防护型式可分为开启式、防护式、封闭式、隔爆式、防水式、潜水式;按安装结构型式可分为卧式、立式、带底脚、带凸缘等;按绝缘等级可分为E级、B级、F级、H级等。

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Delay(1);
Pos >>= 1; // 显示下一位
}
}
//***********键闭合程序******************************************
unsigned char TestKey()
{
OUTBIT = 0; // 输出线置为0
return (~IN & 0x0f); // 读入键状态(高四位不用)
四、软件设计………………………………………………………8
五、调试及结果…………………………………………………..19
六、心得体会……………………………………………………..19
七、参考文献……………………………………………………..20
八、附录…………………………………………………………..20
直流电机闭环调速控制系统设计报告
xdata unsigned char CS0832 _at_ 0x9000; // DA地址约定
//********************变量定义***********************************
unsigned int VOUT=0 ; // DA输出缓存变量
unsigned int FDC=0,FREF=0,DFDC=0,uctrl=0; // 转速检测值FDC,给定值FREF
void InitT()
{
TMOD=2;//自动重装模式
TH0 = T200us;//定时200us
TL0 = T200us;
ET0=1;//开定时器中断
IT0=1;//外部中断下降沿触发
EX0=1;//开外部中断
TR0=1;//开定时器0
EA=1;//开总中断
}
//********** 定时器0中断子程序,计时************
OUTBIT = ~ Pos;
Pos >>= 1;
k = ~IN & 0x0f;
} while ((--i != 0) && (k =源自 0));if(k != 0)
{ i *= 4;
if (k & 2)
i += 1;
else if (k & 4)
i += 2;
else if (k & 8)
i += 3;
2、根据实验装置具体情况确定接线方法,从而确定各端口的口地址(D/A、键盘、显示等);
3、采用PID算法作为恒转速控制算法,对PID算法加以分析说明;
4、按照系统工作过程要求编制程序,画出流程图与编写具体程序;
5、调试运行,记录运行结果;
6、书写课程设计报告,符合学院有关课程报告的要求。
1.3程序调试建议:
unsigned char Pos;
unsigned char LED;
Pos = 0x20; // 从左边开始显示
for (i = 0; i < LEDLen; i++)
{
OUTBIT = 0; // 关所有八段管
LED = LEDBuf[i];
OUTSEG = LED;
OUTBIT = Pos; // 显示一位八段管
4、开始时只显示设定值,采集值显示为0,按运行键后显示实时采集值与设定值,左边三位是设定值,右边三位是实时值;
5、设置停止运行键,控制直流电机停止运行;
6、其它扩展发挥功能。
1.2具体要求:
1、根据功能要求从实验装置上选择合适电路构成系统,用protel软件画出原理图与控制系统结构图,分析系统工作过程;
目录…………………………………………………………………1
一、课设任务…………………………………………………….2
1.1设计内容…………………………………………………..2
1.2具体要求…………………………………………………..2
1.3程序调试建议…………………………………………….2
二、系统方案…………………………………………………….3
1、先通过简单程序验证硬件工作正常(D/A输出,带负载能力,显示器正常等等);不正常时及时与实验室老师联系更换器件。
2、调试测速显示子程序;
3、调试参数设置程序;
4、调试控制算法程序;
5、调试综合程序
二、系统方案
直流电动机具有良好的起、制动性能,宜于大范围内平滑调速,在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域得到了广泛的应用。采用PID调节的转速单环直流调速系统可以在保证稳定的前提下实现转速无静差。
系统进行信号采集进行D/A转换,使单片机送出脉冲来控制触发器,控制电路输出,驱动电动机工作,再由检测电路带回实际转速给单片机,让单片机根据实际转速和给定的转速进行比较,放大及PID运算等操作,从而控制整流电路α角的大小,进而改变电机电枢电压的大小,达到调节电动机转速的目的。
三、硬件设计
3.1 数码管显示和行列式键盘电路
0x0e, 0x03, 0x06, 0x09,
0x0f, 0x02, 0x05, 0x08,
0x00, 0x01, 0x04, 0x07
};
//*********延时程序*********************************************
void Delay(unsigned char CNT)
OUTBIT = 1;
do Delay(10);
while (TestKey()); // 等键释放
return(KeyTable[i]); // 取出键码
}
else return(0xff);
}
//****************速度设定程序************************
void speedset()
void T0Int() interrupt 1
{C200us++;}
//外部中断测速子程序
int TDC=0; //电机转动周期寄存器
void ExtInt0() interrupt 0
{TDC=C200us;// 参数传递
C200us = 0;//定时器计数变量清零
FDC=5000/TDC;
DFDC=FDC*60;//实际周期换算
LEDBuf[i]=LEDBuf[i+3]; //实现闪烁原来的值;
while(m!=20){DisplayLED();m++; } //延时;
m=0;
DisplayLED();*/
if( TestKey() )
{ s= GetKey();
k= s & 0x0f;
if((k>=0)&&(k<=9)) //速度设定,0--9有效;
}
//**************得键值程序*************************************
unsigned char GetKey()
{
unsigned char Pos;
unsigned char i;
unsigned char k;
i = 6;
Pos = 0x20;
do {
{
unsigned char i;
while (CNT-- !=0)
for (i=100; i !=0; i--);
}
//***********动态显示程序******************************************
void DisplayLED()
{
unsigned char i;
}
//*****************转速闭环调节程序*************
void PIDTiaoSu()
{
if(FREF>FDC)
{ ERROR=FREF-FDC;
IVAL=IVAL+ERROR/8;
if(IVAL>=0Xf5)
IVAL=0Xf5;
uctrl=PVAL*ERROR+PIVAL*IVAL;
DisplayLED();
}
}
//*************定时器子程序,自动重装模式定时200us******
#define T200us (256-100) // 200us时间常数(6M)
unsigned int C200us; // 200us记数单元
//*********定时器和外部中断初始化***************
LEDBuf[5] = LEDMAP[0];
while(k!=10) //A键为确认键;
{
/* m=0;
LEDBuf[i]=0x00; //关闭相应位;
while(m!=10){DisplayLED();m++; } //延时;
m=0;
LEDBuf[j] = LEDMAP[KEY]; //重新放回设定值;
{ KEY=k;
LEDBuf[i] = LEDMAP[KEY];//高三位保存设定值;
LEDBuf[i+3] =LEDBuf[i];//保存原值;
if(i==0) { b= (KEY%10)*10; }
if(i==1) { c= (KEY%10);FREF= b+c; }
j=i;
i++;
}
}
if(i==2)i=0; //第二位设定好,返回第一位;
//******************地址定义*********************************
xdata unsigned char IN _at_ 0x8001; // 键盘读入口
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