运动控制课程设计报告书

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：学生：

学号：11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

直流他励电动机：功率Pe ＝145KW ，额定电压Ue=220V ，额定电流Ie=733A,磁极对数P=2，ne=430r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.0015Ω,主电路总电阻R ＝0.036Ω，Ks=41.5，电磁时间常数TL=0.0734ms ，机电时间常数Tm=0.0926ms ，滤波时间常数Ton=Toi=0.01s ，过载倍数λ＝

1.2，电流给定最大值 8V U im =*，速度给定最大值

10V U n =* 2.设计容

1）根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构形式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。 2） 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算。 3）驱动控制电路的选型设计。

4）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。

5） 绘制V —M 双闭环直流不可逆调速系统电器原理图，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围（10D ≥），系统在工作围能稳定工作。

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8%n

δ<，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围电流连续。

5)调速系统中设置有过电压、过电流保护，并且有制动措施。 6)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）、报告应包括以下容： A 、系统各环节选型 主回路方案确定。 控制回路选择

主要电气设备的计算和选择 系统参数计算

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].：机械工业，1994.

[2] 王兆安，黄俊.电力电子技术[M].：机械工业，2006.

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

[4] 孔凡才．晶闸管直流调速系统［M］．:科技，1985．

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

[6] 运动控制系统课程设计指导书.

6. 设计进度（2010年11月29日至12月10日）

时间设计容

11月29日布置设计任务、查阅资料

11月30日-12月2

方案论证及总体设计

日

12月3日-12月9日系统调试及整理课程设计报告

12月10日课程设计答辩

二、评语及成绩

成绩：

指导教师：

运动控制系统课程设

计报告

班级：自动化

姓名：

学号：

指导教师：

撰写日期：

目录

第一章概况及发展趋势 (1)

1．1 直流调速系统的概述 (1)

1．2 研究课题的目的和意义 (1)

1.3双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的发展趋势 (2)

第二章双闭环直流调速系统的工作原理 (3)

2.1直流调速系统简介 (3)

2.2晶闸管-电动机直流调速系统简介 (3)

2.3双闭环调速系统优点 (4)

第三章控制系统的设计 (7)

3.1 设计容和要求 (7)

3.1.1设计容： (7)

3.1.2设计要求： (7)

3.2 双闭环直流调速系统的组成 (7)

3.3双闭环直流调速系统总设计框图 (8)

3.4.主电路的结构形式 (9)

3.4.1主电路的设计 (10)

3.4.2. 整流元件晶闸管的选型 (13)

3.4.3. 电抗器的设计 (14)

3.5晶闸管的触发电路 (17)

3.6双闭环调速系统的组成和设计 (19)

3.6.1电流调节器的设计 (20)

3.6.2转速调节器的设计 (21)

第四章运动控制系统课程设计总结 (26)

参考文献 (27)

第一章概况及发展趋势

1．1 直流调速系统的概述

在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。电机调速问题一直是自动化领域比较重要的问题之一。不同领域对于电机的调速性能有着不同的要求，因此，不同的调速方法有着不同的应用场合。

三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用围不断扩大。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛围平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。