双闭环直流电机调速系统设计

运动控制系统课程设计

专业：自动化

设计题目：双闭环直流电机调速系统设计班级：自动化0942学生姓名：学号：指导教师：

分院院长：

教研室主任：

电气工程学院

一、课程设计任务书

1.设计参数

三相桥式整流电路，已知参数为：

P N =555K W ,U N =750V ,I N =760A,n N =375r/min,电动势系数Ce=1.82V .min/r,电枢回路总电阻R=0.14Ω，允许电流过载倍数λ=1.5，触发整流环节的放大倍数Ks=75,电磁时间常数Tl=0.031s,机电时间常数Tm=0.112s 电流反馈时间常数Toi=0.002s,转速反馈滤波时间常数Ton=0.02s 。且调节器输入输出电压U*nm=U*in=U*cm=10V ,调节器输入电阻R 0=40K Ω。 2.设计内容

1）根据题目的技术要求，分析论证并确定闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。

2） 建立双闭环调速系统动态数学模型。

3）动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR 调节器与ACR 调节器的结构形式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。

4） 利用MATLAB 进行双闭环调速系统仿真分析，并研究参数变化时对直流电动机动态性能的影响。 3.设计要求：

1）该调速系统能进行平滑地速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽地转速调速范围（10D ≥），系统在工作范围内能稳定工作。 2）系统静特性良好，无静差（静差率2S ≤）。 3）动态性能指标：转速超调量δn ≤10%，电流超调量

5%i δ<，动态最

大转速降810%n ∆≤~，调速系统的过渡过程时间（调节时间）1s t s

≤。

4)系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。 5)主电路采用三项全控桥。

4. 课程设计报告要求 1）、要求在课程设计答辩时提交课程设计报告。 2）、报告应包括以下内容： A 、系统各环节选型

双闭环直流调速系统的工作原理

调节器的工程设计

Simulink仿真

B、系统调试过程介绍，在调试过程中出现的问题，解决办法等；

C、课程设计总结。包括本次课程设计过程中的收获、体会，以及对该课程设计的意见、建议等；

D、设计中参考文献列表；

E、报告使用B5纸打印，全文不少于2000字。

5. 参考资料

[1] 朱仁初，万伯任.电力拖动控制系统设计手册[M].北京：机械工业出版社，1994.

[2] 王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2006.

[3] 陈伯时. 电力拖动自动控制系统-运动控制系统[M],第三版. 北京:机械工业出版社, 2007年6月．

[4] 孔凡才．晶闸管直流调速系统［M］．北京:北京科技出版社，1985．

[5] 段文泽，童明倜.电气传动控制系统及其工程设计［M］.四川：重庆大学出版社,1989.10.

[6] 运动控制系统课程设计指导书.

6. 设计进度（2012年12月3日至12月14日）

时间设计内容

12月3日布置设计任务、查阅资料

12月4日-12月7日方案论证及总体设计

12月10日-12月13日系统调试及整理课程设计报告

12月14日课程设计答辩

7. 课程设计时间及地点

2012年12月3日～2012年12月14日

上午8：00～11：00；下午13：00~16：00

设计地点：新实验楼，运动控制实验室（310）

评语及成绩

运动控制系统课程设计报告

班级：自动化0942 姓名：

学号：

指导教师：

撰写日期： 2012.12.11

目录

绪论 (1)

第一章课程设计内容与要求分析 (2)

1.1 课程设计题目 (2)

1.2 课程设计内容与要求分析 (2)

1.2.1 课程设计内容 (2)

1.3 课程设计要求分析 (2)

第二章双闭环直流调速系统的工作原理 (4)

2.1 双闭环直流调速系统的介绍 (4)

2.2 双闭环直流调速系统的组成 (5)

2.3 双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性 (6)

2.4 双闭环直流调速系统的数学模型 (8)

2.4.1 双闭环直流调速系统的动态数学模型 (8)

2.4.2 起动过程分析 (8)

第三章调节器的工程设计 (12)

3.1 调节器的设计原则 (12)

3.2 Ⅰ型系统与Ⅱ型系统的性能比较 (12)

3.3 电流调节器的设计 (13)

3.3.1 结构框图的化简和结构的选择 (13)

3.3.2 时间常数的计算 (14)

3.3.3 选择电流调节器的结构 (15)

3.3.4 计算电流调节器的参数 (15)

3.3.5 校验近似条件 (16)

3.3.6 计算调节器的电阻和电容 (16)

3.4 转速调节器的设计 (17)

3.4.1 转速环结构框图的化简 (17)

3.4.2 确定时间常数 (18)

3.4.3 选择转速调节器结构 (19)

3.4.4 计算转速调节器参数 (19)

3.4.5 检验近似条件 (19)

3.4.6 计算调节器电阻和电容 (20)

第四章Simulink仿真 (22)

4.1 电流环的仿真设计 (22)

4.2 转速环的仿真设计 (22)

4.3 双闭环直流调速系统的仿真设计 (23)

课程设计总结 (25)

参考文献 (26)