双闭环不可逆直流V.docx

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1、3ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY运动控制系统大作业双闭环不可逆直流V-M调速系统的设计与仿真院（部）：电子信息与电气工程学院专业班级：自动化学生姓名：学生学号：指导教师：教师职称：2014年 1 月6日1绪论41.1性质和目的41.2课程实际的主要任务41.3基本要求42. 调速的方案选62.1电动机供电方案的选择62.2系统的结构选择62.3确定直流调速系统的总体结构框图63. 主电路的计算113.1整流变压器计算123.2晶闸管元件的选择133.3晶闸管保护环节的计算133.4平波电抗器计算154. 调速系统控制单元的确定与整定164.1检测环节164.2系统

2、的给定电源给定积分器174.3触发电路的选择与校验1 85. 双闭环直流调速系统的动态设计205.1电流调节器的设计215.2转速调节器的设计226. 系统的调试257. 结论268. 参考文献27双闭环不可逆直流V-M调速系统的设计与仿真摘要：电力拖动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置，它被广泛地应用于一 般生产机械需要动力的场合，也被广泛应用于精密机械等需要高性能电气传动的设备 中，用以控制位置、速度、加速度、压力、张力和转矩等。直流电动机具有良好的起、 制动性能，宜于在大范围内平滑调速， 在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域 中得到应用。品闸管问世后，生产出成套的品闸管整流装置，

3、组成品闸管一电动机调速系统（简称 V-M系统），和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，品闸管整流 装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。而转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。关键词：V-M系统双闭环调速 品闸管直流调速系统一、绪论1.1、性质和目的：运动控制系统课程是自动化专业的主要专业与特色课程之一，在学完本课程之后， 通过课程设计使学生巩固本课程所学的控制系统基本原理，培养学生综合运用所学知识和技 能去分析和解决工程技术问题的能力，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方 法。提高学生的综合计算及撰写科研报告的初

4、步训练能力；理论联系实际和分析、解决问题 的能力。1.2、课程设计的主要任务1.2.1系统各环节选型1、主回路方案确定。2、控制回路选择：给定器、调节放大器、触发器、稳压电源、电流截止环节，调节器锁零电 路、电流、电压检测环节、同步变压器接线方式（须对以上环节画出线路图，说明其原理）。1.2.2主要电气设备的计算和选择1、整流变压器计算：变压器原副方电压、电流、容量以及联接组别选择。2、品闸管整流元件：电压定额、电流定额计算及定额选择。3、系统各主要保护环节的设计：快速熔断器计算选择、阻容保护计算选择计算。4、平波电抗器选择计算。1.2.3系统参数计算1、电流调节器ACR中参数的计算。2、转速

5、调节器ASR中参数的计算。3、动态性能指标计算。1.2.4画出双闭环调速系统电气原理图。使用A1或A2图纸，并画出动态框图和波德图（在设计说明书中）。1.3、基本要求1、使学生进一步熟悉和掌握单、双闭环直流调速系统工作原理，了解工程设计的基本方法和 步骤。2、熟练掌握主电路结构选择方法，主电路元器件的选型计算方法。3、熟练掌握过电压、过电流保护方式的配置及其整定计算。4、掌握触发电路的选型、设计方法。5、掌握同步电压相位的选择方法。6、掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。7、掌握电气系统线路图绘制方法。8、掌握撰写课程设计报告的方法。二、直流拖动控制系统总体设计2.1电动机供电方案的选择

6、采用品闸管三相全控桥变流器供电方案（1）给定电机及系统参数Pn = 48KW，Un = 230V，In = 209A，X= 2，% = 1450 听近，R = 0.3。主回路总电阻R = 0.6。系统飞轮惯量GD2 = 58.02N m2系统最大给定电压。顿* = 10VACR、ASR调节器限幅值调到为土 8V（2）性能指标要求：稳态指标：系统无静差动态指标：H . 5% ；空载起动到额定转速时a 10%。2.2系统的结构选择直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，而直流调速系统又分 为开环调速、单闭环调速和双闭环调速等调速方式。其中开环调速的静差率不高，且只能实 现一定范围

7、内的无极调速；而在单闭环调速系统中只有电流截止负反馈环节时专门用来控制 电流的，它不能很理想的控制电流的动态波形，但双闭环控制可解决以上的所有问了题，故 本系统采用双闭环调速系统。2.3确定直流调速系统的总体结构框图（1）双闭环直流调速系统的组成为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转 速和电流。二者之间实行串级联接，如图2-1所示。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、电流双闭环调速系统。图2-1转速、电流双闭环直流调速系统

8、ASR转速调节器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，这样构成 的双闭环直流调速系统的电路原理图如图2-2所示。图2-2双闭环直流调速系统电路原理图图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照电力电子变换器的控制电 压Uc为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。图中还表示了两个调节器 的输出都是带限幅作用的，转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定电压的最大值， 电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。(2)稳态结构图和静特性为了分析

9、双闭环调速系统的静特性，必须先绘出它的稳态结构图，如图2-3所示。它可 以很方便地根据原理图画出来，只要注意用带限幅的输出特性表示PI调节器就可以了。分析 静特性的关键是掌握这样的PI调节器的稳态特征，一般存在两种状况：饱和输出达到 限幅值，不饱和输出未达到限幅值。当调节器饱和时，输出为恒值，输入量的变化不再 影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和；换句话说，饱和的调节器暂时隔断了 输入和输出间的联系，相当于使该调节环开环。当调节器不饱和时，PI的作用使输入偏差电 压 U在稳态时总为零。图2-3双闭环直流调速系统的稳态结构框图a 转速反馈系数P 电流反馈系数实际上，在正常运行时，电流调

10、节器是不会达到饱和状态的。因此，对于静特性来说， 只有转速调节器饱和和不饱和两种情况。1.转速调节器不饱和这时，两个调节器都不饱和，稳态时，它们的输入偏差电压都是零，因此U * = U = an = anU* = U = p 七由第一个关系式可得n = * = na0从而得到图1-5所示静特性的CA段。与此同时，由于ASR不饱和，U： U,从上述第二 个关系式可知七 Id。这就是说，CA段特性从理想空载状态的Id=0 一直延续到Id=Idm， 而Idm 一般都是大于额定电流/的。这就是静特性的运行段，它是一条水平的特性。dN2.转速调节器饱和这时，ASR输出达到限幅值气,转速外环呈开环状态，转

11、速的变化对系统不再产生影 响。双闭环系统变成一个电流无静差的单电流闭环调节系统。稳态时I =匕=Id g dm其中，最大电流Idm是由设计者选定的，取决于电动机的容许过载能力和拖动系统允许的最 大加速度。其所描述的静特性对应于图2-4中的AB段，它是一条垂直的特性。这样的下垂 特性只适合于n U*，ASR将退出饱和状态。图2-4双闭环直流调速系统的静特性双闭环调速系统的静特性在负载电流小于Idm时表现为转速无静差，这时，转速负反馈 起主要调节作用。当负载电流达到Idm后，转速调节器饱和，电流调节器起主要调节作用， 系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。这就是采用了两个PI调节器分别形成内

12、、 外两个闭环的效果。这样的静特性显然比带电流截止负反馈的单闭环系统的静特性好。（3）各变量的稳态工作点和稳态参数计算由图2-4可以看出，双闭环调速系统在稳态工作中，当两个调节器都不饱和时，各变量 之间有下列关系U * = U = an = anU* = U =电=叫TT U C n +1 R C U* a +1 RU =do = ed=endLc K KK上述关系表明，在稳态工作点上，转速n是由给定电压U*决定的；ASR的输出量U*是 由负载电流、决定的；而控制电压Uc的大小则同时取决于n和Id，或者说，同时取决于U* 和I。这些关系反映了 PI调节器不同于P调节器的特点。比例环节的输出量总

13、是正比于其dL输入量，而PI调节器则不然，其输出量的稳态值与输入无关，而是由它后面环节的需要决定 的。后面需要PI调节器提供多么大的输出值，它就能提供多少，直到饱和为止所以，转速反馈系数为 a = 匕=匹机0.0 4 8n 209电流反馈系数为 P = gm =-n 0.019XI2 x 209N三、主电路的计算在直流调速系统中，我们采用的是品闸管-电动机调速系统（简称V-M系统）的原理图如图 2-1所示。它通过调节处罚装置GT的控制电压气来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整 流电压U，从而实现平滑调速。与旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，品闸管整流装置 d不仅在经济性和可靠性上都很大提高，

14、而且在技术性能上也显现出较大的优越性。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，自动控制的直流调速系统往往以调压调速-为主，根据品闸管的特性，可以通过调节控制角 M L 代a大小来调节电压。当整流负载容量较大或直流电压脉动较小时应采用三相整流电路，其交流侧机雄，件由三相电源供电。三相整流电路中又分三相半波二一图3-1 V-M系统原理和全控桥整流电路，因为三相半波整流电路在其变压器的二次侧含有直流分量，故本设计采用了三相全控桥整流电路来供电，该电路是目前应用最广泛的整流电路，输出电压波动小，适合直流电动机的负载，并且该电路组成的调速装置调节范围广，能实现电动机连续、平滑地 转速调节、电动机不可

15、逆运行等技术要求。图3-2主电路原理图三相全控制整流电路由品闸管VT1、VT3、VT5接成共阴极组，品闸管VT4、VT6、VT2 接成共阳极组，在电路控制下，只有接在电路共阴极组中电位为最高又同时输入触发脉冲的 品闸管，以及接在电路共阳极组中电位最低而同时输入触发脉冲的品闸管，同时导通时，才 构成完整的整流电路。为了使元件免受在突发情况下超过其所承受的电压电流的侵害，在三相交流电路的交、 直流侧及三相桥式整流电路中品闸管中电路保护有电压、电流保护。一般保护有快速熔断器，压敏电阻，阻容式。3.1整流变压器计算在一般情况下，品闸管装置所要求的交流供电电压与电网电压往往不一致；此外，为了 尽量减小电

16、网与品闸管装置间的相互干扰，要求它们相互隔离，故通常均要配用整流变压器。 变压器额定参数计算主要是根据给定的电网相电压有效值、已确定的整流电路形式、负载条 件、直流输出电压和功率来计算变压器二次侧相电压、相电流和一次测电流，以及变压器二 次侧容量和一次侧容量。1) 变压器二次侧相电压U2、相电流I2和一次侧电流I1U =U+ 皿 v2 Ap (cosa . - CUK %/1001 九)式中：Un为负载的额定电压，取230VU为整流元件的正向导通压降，取1Vn为电流回路所经过的整流元件的个数，桥式电路取2A为理想情况下a=0。时mV，取2.34p为实际电压与理想空载电压比，取0.92amin为

17、最小移相角，取10。C为线路接线方式系数，取0.5Uk%为变压器阻抗电压比，取0.05为二次侧允许出现的最大电流与额定电流之比，取1.2所以将数据代入总 110V230 + 2 x1U 2 2.34 x 0.92 x (0.98 - 0.5 x 0.05 x1.2 +100)输出电压平均值U广2.34U2 cos a =252.252V，取250V12= ,|Id=0.816 x 209 = 170.544 A，取 170A忽略变压器励磁电流，可计算变压器一次侧相电流为I = I U = 170 x H = 49.21 A12 u 38012) 变压器二次侧容量S2和一次侧容量Sj忽略变压器励

18、磁功率，则三相桥式相控整流电路整流变压器二次侧容量和一次侧容量相 等S= S2 = 3U212 = 3 x 110 x 170 = 56.1 KVA3.2品闸管元件的选择选择品闸管元件主要根据是品闸管整流装置的工作条件，计算管子电压、电流值，正确 确定品闸管型号规格，以得到满意的技术经济效果。已知U 2的电压，对于三相桥式全控整流电路，可知品闸管最大承受正反向电压峰值 6u 2，考虑一定的安全裕量，则有UN = (2 3)屈2 = (23)x 龙X110 = 538.89 808.33V，取 650V按平波电抗器电感量足够大、电流连续且平直考虑，则流过品闸管的电流有效值I = (1.5 2)

19、x I = (1.5 2) x 209 _ = 115.29 153.71A，取 130At1.57 x 1.5U =1.5x/2u =1.5x总x110 = 233.35V，取U =300V,故可以Cm2C选择4.5r F / 300V金属化纸介电容器。电阻值可由下式计算R = 0.17 U2L = 0.17 *3U2 = 0.17史 = 0.17x 打x112 = 3.88。，取 R=4 QI % II % II % I0.05 x17002 L02 L02电阻功耗 P = (1/ 41 % I )2 R = (1 + 4 x 0.05 x 170 )2 x 4 = 18.06W，取 P

20、=18W，因此 R 可选择R02 LR4Q/18W线绕电阻。压敏电阻标称电压U=工=技C、而2 = 12巨空x110 = 380.39V1mA 0.8 0.90.850.85式中，为电网电压波动系数，U 取380V1mA压敏电阻通流容量的选择原则是压敏电阻允许通过的最大电流应大于泄放浪涌电压时流过压敏电阻的实际浪涌峰值电流。通流容量I (20 - 50)I = (2050)x170A=(3.48.5)KA，取 5KA。根据上述计算选择用MY31380/5型压敏电阻。2) 品闸管两端过电压保护品闸管两端过电压保护采取阻容保护，电阻、电容值可根据品闸管额定电流来直接选择 经验数据，见下表品闸管额

21、定电流1000500200电容(四F)210.5电阻(Q)25101005020100.250.20.150.1204080100由上表知，C=0.5rF，R=10。电容耐压值 U 1.5 U = 1.5x0 = 1.5xV6x110 = 404.17V，取为 400V电阻功率 P = fCU 2 x10一6 = 50x0.5x G 6 x 110)2 x10一6 = 1.815W 取为 2W。电容可选用0.1r F3) 过电流保护过电流保护采用品闸管串联快速熔断器方案。快速熔断器的额定电流通常要大于流过品 闸管的电流有效值的1.3倍，由于流过品闸管的有效电流值I/130A，故选熔体电流为75

22、A 的快速熔断器。查阅手册，选用RS3型。4）直流侧过电压保护直流侧由于是电感性负载，故在某种情况下，会发生浪涌过电压.如电压过高的话，有可能会 造成品闸管硬开通而损坏。为避免它，故在直流负载两端并接压敏电阻来保护。选择根据U1湖标准电压和通流容量通过查表可得出：气泓=1.3 .U d = 1.3 xV2 x 250 = 460V通流容量选择0.5KA。故查表得压敏电阻型号规格为MY31-460/0.5。3.4平波电抗器计算1）维持电流连续的临界电感值L 0.693x 10-3- = 0.693x 10-3110 = 0.0073H，取L =7.3mHdI0.05 x 209dd min2）电

23、动机电感量按下式计算ld - kd 2 pn iN N式中，UN、IN、nN分别为直流电动机电压、电流和转速的额定值，p为电动机磁极对 数；匕为计算系数，一般无补偿电动机取812快速无补偿电动机取68,有补偿电动机取 56。本例取KD=10，得L = KUn =10 x230= 0.0019 H 取 L = 1.9mHd d 2pnNIN2 x 2 x1450 x 209D3）整流变压器每相漏电感Lb按下式计算L = kUk%B L Ie式中，Kl与电路形式有关，单相桥式相控整流电路取3.18，三相桥式相控整流电路取3.9，计算可得 L = K Uk %U2 = 3.9x05x11 = 0.0

24、01H,取L =1mHB L 1001100 x 209B4）平波电抗器实际电感量LdL = Ld -LD -2LB=7.3-1.9-2x1=3.4mH，取Ld = 3mH，流过电抗器的电流为 209A。四、调速系统控制单元的确定和调整4.1检测环节直流调速系统当控制方案和主电路图的连接形式、元件选择确定以后，就应进行系统控 制单元的选择和调整，它是保证系统正常运行的重要环节。下面简要介绍系统控制单元设计 中的主要内容和需注意的问题。4.1.1检测环节根据反馈控制原理为了构成闭环直流调速系统，提高系统运行指标，必须对系统控制对 象的多种参量进行检测，其中最基本的是转速、电流、电压等反馈信号。精

25、确、快速地检测 这些信号是调速系统可靠工作的基本保证。系统对检测环节总的要求是：1）检测环节本身精度高，误差小，以保证系统的控制精度。2）检测单元和反馈通道惯性小，反应快。3）检测环节本身工作要可靠。4）检测环节的输入、输出特性呈线性关系。（一）转速检测及其测速发电机常用的转速检测装置是各种测速发电机和脉冲测速装置。由于直流测速发电机无需另设 整流装置，且无剩余电压，故在直流调速系统中转速反馈信号广泛采用直流测速发电机，将 转速转换成电压。直流测速发电机有他励式、永磁式两类。型号有ZCF，ZYS （永磁），ZYSH （永磁）， YD （高灵敏度）几种。他励式测速发电机体积小，用稳流源供给励磁时

26、，速度特性比较稳定。永磁式测速发电 机不需要专门的稳流励磁电源，性能稳定，但体积稍大，价格较贵，使用时环境温度不宜高， 不能有强烈振动，否则将使永久磁铁的磁性减弱，以至消失，这一点须引起注意。实际运用时，测速发电机的负载电流不得过大，其外接电阻不得小于规定的最小负载电 阻。如ZCF110型测速发电机，一般取负载电阻R =3 kQ左右。为减小输出纹波电压影响， 应选用换向片数较多的直流测速发电机。如选用高灵敏度的测速发电机，它的线性精度可达到 0.01%0.05%。选用测速发电机时还须注意使测速发电机转速与电动机转速相匹配。由于测速发电机和 电动机联接的安装质量对转反馈的影响很大，故尤应给予特殊

27、注意。常用的安装方式，测速 发电机与电动机刚性联接或采用特殊联接的方法，在轴向硬联接，横向可以自由活动以克服 偏心所造成的影响。总之，问题的关键是要保证两个电机轴联接时的同心度，当测速发电机 转速与电动机转速不一致的场合要设置变速机，如用变速齿轮或履带式塑料皮带相联。4.2系统的给定电源、给定积分器给定电源GS在闭环调速系统中，转速总是紧紧地跟随给定量而变化。给定电源的质量 在保证系统正常工作中是十分重要的，因此高精度的调速系统必须要有更高精度的给定稳压 电源作保证。所以，设计系统控制方案、拟定控制电路时，必须十分注意对稳压电源的设计 与选择。由三端集成稳压器件所组成的稳压电源，线路简单、性能

28、稳定、工作可靠、调整方 便，已逐渐取代分立元件，在生产实际中应用越来越广泛。系统中应尽量采用这种集成稳压 源，以保证系统的可靠工作.为防止大幅度电网电压波动给稳压电源工作带来的困难，目前 已普遍采用恒压变压器作为稳压电源的电源变压器。这些在设计时都需引起注意。4.2.1给定积分器在直流调速系统中，突加转速给定信号时，电动机在最大允许电流下实现恒流起动，转 速以最大加速度上升，满足最短时间控制。但一般直流电动机不允许过大的电流上升率；有 些生产设备本身不能承受过大的机械冲击，或生产工艺过程要求系统起、制动平稳，超调量 小。所以这时系统不能采用阶跃给定方法，而采用给定积分器作为给定装置，利用其输出

29、得 到不同斜率的斜坡速度给定信号，满足系统的要求。典型的给定积分器线路在控制系统中是 一个通用的控制单元插件，图4-13是一种给定积分器的典型线路。图4-1给定积分器的典型线路为防止给定积分器输出电压出现超调，可在反馈回路引入R1、C1组成的微分负反馈 4.3触发电路的选择与校验品闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证品闸管在必要的时刻由阻 断转为导通。品闸管触发电路往往包括触发时刻进行控制相位控制电路、触发脉冲的放大和 输出环节。触发脉冲的放大和输出环节中，品闸管触发电路应满足下列要求：（1）触发脉冲的宽度应保证品闸管可靠导通，三相全控桥式电路应采用宽于60或采用相 隔60的双

30、窄脉冲。（2）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触 发电流35倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达12AUs。（3）所提供的触发脉冲应不超过品闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极的伏安 特性的可靠触发区域之内。（4）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。理想的触发脉冲电流波形如图4-2。七 t2 t3 1t4图4-2理想的晶闸管触发脉冲电流波形t1 - 12 -脉冲前沿上升时间（ L21.,一6 L.D132图4-3三相全控桥整流电路的集成触发电路五、双闭环直流调速系统的动态设计系统的动态结构图图5-1双闭环直流调速系统的动态结构图系统的

31、动态结构图如图4-1所示，图中：吧跖(s)转速调节器的传递函数;吧霜(s)电流调节器的传递函数;七品闸管整流与触发装置的静态放大倍数；T电流反馈滤波时间常数气=0.002s ；T 转速反馈滤波时间常数二广0.02s ；T 品闸管整流电路的失控时间，对于三相桥式电路T = 0.0017s ；T电动机电枢回路的电磁时间常数；T机电时间常数；R主回路总电阻；C电动机电势系数；C%电动机转矩系数；a转速反馈系数；P 电流反馈系数；KI电流开环增益其中：转速反馈系数为a= 匕=四r 0.048七 209电流反馈系数P = gm =-=0.019XI2 x 209NC = UnS = 232 0 90.3

32、 r 0.115 enN14 5 03 03 0.C =- C =-x 0.11 三 1J0 分 8 / / min=匕=0003 = 0.005 sR 0.6GD 2 R375C CGD 2 R375C 2 30 兀58.02 x 0.6 用亦 30 r -735 375 x 0.1152 x -兀K =a =2 ；。= 31.25 取 K = 31cm5.1、电流调节器的设计1）整流装置的滞后时间常数。对于三相桥式电路，平均失控时间为T = 0.0017s。s2）电流环小时间常数之和T. = T + T = 0.0017 + 0.002 = 0.0037s3）选择调节器结构 按照设计要求，

33、选用PI调节器Wacr （S） = K：，： i4）计算ACR参数 电流调节器超前时间常数：t .=气=0.005s，要求。 5%时，应取K工=0.5,因此电流环开环增益 K = 0.5 = 0.5 = 135.14 s-1i T 0.0037E；所以 ACR 的比例系数：K = rR = 135.14X0.005、06 = 0.688i K p31x 0.0195）校验近似条件电流环截止频率：叽=Kj=135.14s-1。品闸管整流装置传递函数的近似条件:1/(3T) = 1/(3x0.0017) = 196.1s-13 .，满足近似条件。忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件：3, TT

34、= 3V0 735 10 005 = 4947 Wc，满足条件。所以 wac s)=。.6%0目+1)。6) 计算调节器电阻和电容其电路实现如下图。取R0 = 40犬。，各电阻和电容值计算如下:R = KR0 = 0.668 x 40 x103 O = 26.72K。可取 27K OT 0 005一C = f = 0.185pF，取0.2pFi R27 x 103i2)转速环小时间常数。按小时间常数近似处理，则T = + T = 0.0074 + 0.02 = 0.0274sn I3)选择ASR结构设计要求无静差，选用PI调节器，其传递函数为：吧跖(s) = K * 1)n4)计算ASR参数按

35、跟随和抗扰性能较好原则，取h=5,则ASR 超前时间常数为t = hT = 5x0.0274 = 0.137s z n则转速环开环增益：KN=159.8s - 22h2T 22 x 25 x 0.02742zn1450ULnR = 230一209x0.3.0.115 n NGD 2 RGD 2 RTf皿 375CeCm 375C 230 e兀58.02 x 0.630 0.735375 x 0.1152 x兀因此ASR的比例系数为:K = (h + 1)p CT = 6 x 0.019 x 0.115 x 0.735 = 122 n 2haRT m = 2 x 5 x 0.048 x 0.6

36、x 0.0274 = z n5)校验近似条件由式令叩得转速环截止频率为:W = KN = K T = 159.8x 0.137 21.89s-1。cnW，1电流环传递函数简化条件：1 K 1 ,135.14 r e 、升 口砰儿*3 It = 3y 0 0037 = 63.7s-1 W，满足间化条件。3、T& 3 0.0037转速环小时间常数近似处理条件：=27.33s-1 W ,满足近似条件。所以ASR传递函数为W急s)=些)6)计算ASR电阻和电容值转速调节器电气原理图如图所示。运算放大器取R0 = 40犬。，各电阻和电容值计算如下:R =K R0=1.22x 40KO = 48.8,取4

37、9K。Con4T on4 x 0.0240 x103=2 x 10-6 F = 2 r FC = R = 4；130 = 2.8 x10-6 F = 2.8日 F n人= 1.5, R = 0.6O,I n = 209A,n =1450,/min, C =0.115V-minT = 0.735s,T =0.0274s z n7）校验转速超调量当h=5,人=2 , z=0时，由典型II系统动态性能指标与参数的关系可知4J =81.2%，且CbAn = On =.。= 1090rJmin。由公式：b = 2(Amax)。- z)N 1 n 得n C 0.115nCbn * Tb =2x81.2%

38、x2x1090x 0.0274 =9.1% 10%，满足条件。n1450 0.735六、系统调试由于本文只进行了理论性设计，故在系统安装与调试阶段只对控制电路部分进行MATLAB仿真以分析直流电机的启动特性。搭建的系统仿真结构图如图6-1所示：图6-1：系统仿真图仿真结果如图6-2所示图上部为电机转速曲线，中部为扰动电流曲线，下部为电机电流 曲线。图6-2：仿真结果七、总结通过一段时间的努力，终于做好了运动控制课程设计，在设计期间，在图书馆里查了许 多有关资料，并从中看到自己学的知识是按么微不足道。主要体现在以下三个方面：首先，学习是没有止境的。在做这个课程设计之前，我一直以为自己的理论知识学

39、的很 好了。但是在完成这个设计的时候，我总是被一些小的，细的问题挡住前进的步伐，让我总 是为了解决一个小问题而花费很长的时间。最后还要查阅其他的书籍才能找出解决的办法。 并且我在做设计的过程中发现有很多东西，我都还不知道。其实在计算设计的时候，基础是 一个不可缺少的知识，但是往往一些核心的高层次的东西更是不可缺少。其次，多和同学讨论。我们在做课程设计的工程中要不停的讨论问题，这样，我们可以 尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后 程序和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，他还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样 可以使自己的人处理问题要快一些。最后，多改

40、变自己设计的方法。在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法， 这样可以方便自己解决问题。通过对V-M双闭环不可逆直流调速系统课程设计使我对电力电子技术及电力拖动自动控 制系统有了进一步的掌握。对课上所学内容有了更深刻的认识，并且进一步认识到工程设计 时与实际相联系的重要性，比如在计算元件参数时计算出来的值往往与实际生产参数不符， 这就需要根据实际情况对参数进行取舍。另外，做设计时信息十分重要，我运用文件检索工 具查阅了大量的相关资料，这对设计大有益处。本次课程设计为对我将来的毕业设计和工作 需要打下了扎实的基础。八、参考文献1 陈伯时，电力拖动及自动控制系统，机械工业出版社2001。2 扬仲平，自动控制系统，煤炭工业出版社，1996。3 徐银泉，交流调速系统及其应用，纺织工业出版社，1990。4 许建国，拖动与调速系统，武汉测绘科技大学出版社，1998。5 佟纯厚，近代交流调速，冶金工业出版社，1985。6 倪忠远，直流调速系统，机械工业出版社，19969刘祖润，胡均达，毕业设计指导，机械工业出版社，1996。