【VIP专享】运动控制系统课程设计报告

《运动控制系统》课程设计报告

时间 2014.10 _

学院自动化 _

专业班级自1103 _

姓名曹俊博 __

学号 41151093

指导教师潘月斗 ___

成绩 _______

摘 要

本课程设计从直流电动机原理入手，建立V-M双闭环直流调速系统，设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构，其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电，触发器采用KJ004触发电路，系统无静差；符合电流超调量σi≤5%；空载启动到额定转速超调量σn≤10%。并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能，且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。

关键词：双闭环；直流调速；无静差；仿真

Abstract

This course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation.

Key Words：double closed loop；DC speed control system；without the static

poor；simulation

目 录

摘 要 (1)

Abstract (1)

引 言 (1)

1 实验内容 (2)

2实验设备 (2)

3 实验设计原理 (2)

3.1 V-M系统原理 (2)

3.2 三相桥式整流电路 (2)

3.3 保护电路部分 (3)

3.4 直流电源电路 (4)

3.5 VT触发电路 (5)

3.6 ASR控制电路 (5)

3.7 ACR控制电路 (7)

3.7 电流检测电路 (8)

3.7 转速检测电路 (9)

4 系统工作原理 (9)

5 调节器参数的计算过程 (10)

5.1 参数以及设计要求 (10)

5.2 相关参数计算 (11)

5.3 电流环设计 (11)

5.4 转速环设计 (14)

6 Matlab仿真 (18)

6.1 启动过程仿真 (18)

7心得体会 (19)

参考文献 (21)

附录 (22)

1 主电路原理图 (22)

2 仿真模型图 (22)

3启动波形图 (23)

引 言

《运动控制系统》课程设计需综合运用所学知识针对一个较为具体的控制对象或过程进行系统设计、硬件选型。通过课程设计，可以对理论知识融会贯通，培养同学们的系统设计能力，使同学们达到以下能力训练：

（1）调查研究、分析问题的能力；

（2）使用设计手册、技术规范的能力；

（3）查阅文献的能力；

（4）制定设计方案的能力；

（5）计算机应用的能力；

（6）设计计算和绘图的能力；

（7）语言文字表达的能力。

本次设计的内容的具体内容是主电路及其保护电路设计，转速、电流调节器及其限幅电路的设计。

双闭环V-M调速系统中主电路电流调节器及转速调节器的设计

1 实验内容

（1）主回路及其保护系统的设计；

（2）转速、电流调节器及其限幅电路的设计；

2实验设备

1、装有matlab的PC机一台

3 实验设计原理

3.1 V-M系统原理

V-M系统的系统原理图如下。图中VT是进闸管整流电路，为直流电机提供可控直流电源，GT是晶闸管整流电路的控制器，称为调节触发装置（简称触发器）。通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动脉冲的相位，即可改变平均整流电压Ud，从而实现平滑调速。晶闸管-电动机调速系统（V-M系统）主电路原理图如图3-1。

图3-1晶闸管-电动机调速系统（V-M系统）主电路原理图

3.2 三相桥式整流电路

三相整流电路是电机的可控供电电源。三相桥式全控整流电路必须有两只晶闸管同时导通才能构成电流回路，其中一只在共阴组，另外一只在共阳组，而且这两只导通的管子不在同一相内。因此，负载电压是两相电压之差，即线电压，一个周

期内有六次脉动，它为线电压的包络线。晶闸管在一个周期内导通120°，关断240°，管子换流只在本组内进行，每隔120°换流一次。出发脉冲需宽脉冲或双窄脉冲，共阴极组及共阳极组内各管脉冲相位差为120°，接在同一相的不同管子脉

冲相位差为180°。晶闸管按顺序轮流导通，相邻顺序管子脉冲相位差为60°，即

每隔60°换流一次。晶闸管承受的最大反向电压为变压器二次侧线电压的电压峰值。

图3-2 晶闸管-电动机调速系统（V-M系统）主电路原理图

3.3 保护电路部分

选用用储能元件吸收生产过电压的能量的保护。使用RC吸收电路，这种保护

可以把变压器绕组中释放出的电磁能量转化为电容器的电场能量储存起来。由于电

容两端电压不能突变，所以能有效抑制过电压，串联电阻消耗部分产生过电压的能量，并抑制LC回路的震动。

晶闸管对过电压很敏感，当正向电压超过其断态重复峰值值电压一定值时，就会误导通，引发电路故障；当外加的反向电压超过其反向重复峰值电压一定值时，晶闸管将会立即损坏。因此，必须研究过电压的产生原因及抑制过电压的方法。过

电压产生的原因主要是供给的电压功率或系统的储能发生了激烈的变化，使得系统

来不及转换，或者系统中原来积聚的电磁能量不能及时消散而造成的。本设计采用

如图3-3阻容吸收回路来抑制过电压。

图3-3 阻容保护电路