带转速微分负反馈直流双闭环调试系统设计样本

成绩

运动控制系统

课程设计

题目: 带转速微分负反馈直流双闭环调试系统设计

院系名称:

专业班级:

学生姓名:

学号:

指导教师:

评语:

摘要

电力拖动实现了电能与机械能之间的能量转换, 运动控制系统的任务是经过控制电动机电压、电流、频率等输入量, 来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量, 使各种工作机械按人们期望的要求运行, 以满足生产工艺及其它

应用的需要。直流电动机具有良好的启动、制动性能, 宜于在宽范围内平滑调速, 在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。

单闭环系统用PI调节器实现转速稳态无静差, 消除负载转矩干扰对转速稳态的影响。但单闭环系统并不能充分按照理想要求控制电流的动态过程。因此常采用双闭环系统, 因为电流调节器是内环, 因此首先设计电流调节器, 对其进行必要的变化和近似处理, 电流环设计完后, 把电流环等效成转速环的一个环节进行处理, 从而设计转速调节器。再根据设计要求设计转速微分负反馈, 使系统的转速无超调。同时双闭环直流调速系统的设计进行了分析及其原理进行了一些说明, 介绍了其主电路、检测电路的设计, 并介绍电流调节器和转速调节器的设计和一些参数选择、计算, 使其设计参数要求的指标。

关键词: 双闭环系统电流调节器转速环转速微分负反馈

目录

1 概述 0

2 设计要求与方案 0

2.1 设计要求 0

2.2 设计方案 0

3 系统电路的设计 (2)

3.1 转速给定电路的设计 (2)

3.2 系统主电路的设计 (3)

3.3 转速检测电路的设计 (4)

3.4 电流检测电路的设计 (5)

3.5 触发电路的设计 (6)

3.6 电流调节器电路的设计 (8)

3.7 转速调节器电路的设计 (9)

3.8 转速微分负反馈电路的设计 (10)

4 系统参数的整定 (11)

4.1 电流调节器参数的整定 (11)

4.1.1 电流调节器的简化与选型 (11)

4.1.2 电流调节器参数的计算 (12)

4.2 转速调节器参数的整定 (14)

4.2.1 转速调节器的简化与选型 (14)

4.2.2 转速调节器参数的计算 (15)

4.2.2 转速微分负反馈的计算 (16)

5 设计心得 (17)

6 参考文献 (17)

1概述

闭环调速比开环调速具有更好的调速性能。而双闭环调速系统又要比单环调速系统具有更好的动态性能和抗扰性能。为了使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, 分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流, 二者之间实行嵌套连接。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入, 再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看, 电流环在里面, 称作内环; 转速环在外边, 称作外环。这就形成了转速、电流反馈控制直流调速系统。为了获得良好的静、动态性能, 转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器, 但由于当转速调节器采用PI调节器时, 转速必然有超调, 该控制系统中要求转速超调为0, 因此需引入转速微分负反馈来抑制消除超调。

2设计要求与方案

2.1设计要求

1. 稳态指标无静差, 且动态指标的电流超调量σ

≤ 5%; 采用转速微分负

i

反馈使转速超调量等于0。

2. 确定设计方案。

3. 按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图, 元件及元件参数

选择要有依据, 各单元电路的设计要有详细论述。

2.2设计方案

根据设计要求确定该系统的设计方案。串级控制系统与单回路控制系统相比具有单回路控制系统的全部优点, 同时有单回路控制系统没有的优点, 如提高了被控对象的等效时间常数; 提高了系统的工作频率; 对负载的变化具有一定的自适应能力等。而且该系统有两个控制参数即被控制量, 一个是电流, 一个是

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。

转速。由于系统希望最终能获得很好的转速, 因此主变量应为转速, 即将转速环设置为外环; 同时电流环就成为了内环。经过转速调节器和电流调节器控制系统的转速的变换, 把转速调节器的输出当作电流调节器的输入, 再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE 。同时转速调节器和电流调节器使用PI 调节器, 从而获得更好地静态和动态性能。但由于当转速调节器采用PI 调节器时, 转速必然有超调, 该控制系统中要求转速超调为0, 因此需引入其它控制方式来抑制消除超调, 能够采用转速微分负反馈。从而形成带转速微分负反馈直流双闭环调速系统设计。该系统的设计依然采用直流双闭环调速系统设计, 只是在最后单独设计转速微分负反馈。系统组成有电流调节器, 转速调节器, 电流变换器( 检测电流值) , 整流电路, 转速测量等。系统整流装置采用三相桥式整流, 同时注意系统的过电保护。直流双闭环调速系统原理图如图2.2.1。直流双闭环调速系统动态结构图如图2.2.2所示。

-

图2.2.1 双闭环直流调速系统原理图

ASR ——转速 ACR ——电流调节器 TG ——测速发电机

TA ——电流互感器 UPE ——电力电子变换器 *n U ——转速给定电压 n U ——转速反馈电压 *i U ——电流给定电压 i U ——电流反馈电压