开环直流调速系统

电气测量综合控制系统设计报告

设计名称：直流电动机开环调速系统仿真

姓名：田雪峰学号： 20134680

专业班级：自动化13-02 指导教师：侯淑萍、张勇

系（院）：信息工程学院

设计时间：2016.05.22~2016.06.03

课程设计成绩评定表（在相应栏目打√）

评价项目

评价质量

优秀良好一般及格不及格

工作量和态度实验、计算可靠性文字和图表质量总体评价

目录

1 绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1.1 技术数据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

1.2 设计任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2 开环系统直流调速系统的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2.1开环直流调速系统的组成与原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2.2开环直流调速系统的静特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2.3开环直流调速系统的稳态结构图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.4开环直流调速系统的数学模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3 开环系统直流调速系统的硬件电路设计与实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.1晶闸管整流电路及保护电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.2触发控制电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.3系统给定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.4检测电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4 转速、电流调节器的设计与实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4.1电流调节器的设计与实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.2转速调节器的设计与实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5 开环直流调速系统仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

6 设计心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．附录：开环直流调速系整体电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

1 绪论

1.1技术数据

1.1.1开环控制的作用

开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程,按这种方式组成的系统称为开环控制系统,其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响，不具备自动修正的能力。

1.1.2主要动态性能

1)上升时间tr：响应曲线从零到第一次达到稳态值所需要的时间。

2)调节时间ts：响应曲线从零到达并停留在稳态值的±5%或±2%误差范围所

需要的最小时间。

3)超调量σ%：系统在响应过程中，输出量的最大值超过稳态值的百分数。

（开环控制的作用；主要动态性能；设计目的）。

1.2设计任务

控制系统包括给定信号，晶闸管触发装置及整流环节、平波电抗器和直流电动机四个环节。

正文部分一律用小四号字，宋体，1.5倍行距。

2 开环系统直流调速系统的工作原理

2.1 开环直流调速系统的组成与原理

开环直流调速系统通过调节控制电压就可以可改变电动机的转速，此试验中采用在给定电压下、触发角一定时改变负载的大小测出电动机转速与电流的关系，在一定范围内可实现无级调速。直流电动机电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器L供电，并通过改变触发器移相控制信号Uc调节晶闸管的控制角，从而改变整流器的输出电压实现直流电动机的调速。在仿真中为了简化模型，省略了整流变压器和同步变压器，整流器和触发同步使用同一交流电源，直流电动机励磁由直流电源直接供。

正文部分一律用小四号字，宋体，1.5倍行距。

2.2开环直流调速系统的静特性分析

(1) 调速范围

生产机械要求电动机提供的最高转速n

max 和最低转速n

min

之比叫做调速范

围，用字母D表示，即

D=n

max /n

min

其中，n

max 和n

min

一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速。

(2) 静差率

当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转

速降落△n

N ，与理想空载转速n

之比，称作静差率s，即

s=△n

N

/n

显然，静差率是用来衡量调速系统在负载变化时转速的稳定度的。它和机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，转速的稳定度就越高。

然而静差率与机械特性硬度又是有区别的。一般变压调速系统在不同转速下的机械特性是互相平行的，对于同样硬度的特性，理想空载转速越低时，静差率越大，转速的相对稳定度也就越差。