《運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)--雙閉環(huán)V-M調(diào)速系統(tǒng)中主電路電流調(diào)節(jié)器及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)--雙閉環(huán)V-M調(diào)速系統(tǒng)中主電路電流調(diào)節(jié)器及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì).doc（23頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、電機(jī)及其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：雙閉環(huán)V-M調(diào)速系統(tǒng)中主電路電流調(diào)節(jié)器及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 學(xué)院： 自動(dòng)化學(xué)院 專業(yè)： 自動(dòng)化 姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 潘月斗 2013年11月20日 摘 要本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單介紹了雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，并基于相關(guān)原理，根據(jù)設(shè)定的電機(jī)參數(shù)等已知條件和要求按工程設(shè)計(jì)方法對(duì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)主回路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）和電流調(diào)節(jié)器（ACR）及其限幅電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)該系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器有關(guān)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。最終完成了雙閉環(huán)V-M調(diào)速系統(tǒng)的主電路以及電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)，并用Simulink進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，總結(jié)了設(shè)計(jì)心得。關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)；調(diào)速系統(tǒng)；ASR；ACR；設(shè)
2、計(jì)；計(jì)算；Simulink仿真 目 錄摘 要2課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)4一、設(shè)計(jì)題目4二、具體內(nèi)容4三、已知條件及直流電機(jī)相關(guān)參數(shù)4四、設(shè)計(jì)要求5引 言51. 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)61.1 概述61.2 系統(tǒng)組成及原理71.3 系統(tǒng)的靜特性與動(dòng)特性82.系統(tǒng)各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算92.1 電流環(huán)的設(shè)計(jì)92.2 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)113. 系統(tǒng)主回路及控制電路設(shè)計(jì)133.1 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)主回路電路133.2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)控制電路133.2.1 轉(zhuǎn)速給定器（G）133.2.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）143.2.5 電流調(diào)節(jié)器（ACR）153.2.6 電流互感器（TA）163.2.7 觸發(fā)器（GT）163.2.8 轉(zhuǎn)速變
3、速器（FBS）173.2.9 直流穩(wěn)壓電源（DC RPS）184. Simulink仿真184.1 仿真模型的建立184.2 仿真波形196. 設(shè)計(jì)心得217. 參考文獻(xiàn)23 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目雙閉環(huán)V-M調(diào)速系統(tǒng)中主電路電流調(diào)節(jié)器及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)二、具體內(nèi)容（1）主回路及其保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（2）轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器及其限幅電路的設(shè)計(jì)；三、已知條件及直流電機(jī)相關(guān)參數(shù)采用晶閘管三相橋式全控整流電路供電，基本數(shù)據(jù)如下：直流電動(dòng)機(jī)=220V，=136A，=1460r/min，電樞電阻=0.2，允許過(guò)載倍數(shù)=1.5；晶閘管裝置=0.00167s，放大系數(shù)=40；平波電抗器：電阻、電感；電樞回路總
4、電阻R=0.5；電樞回路總電感L=15mH；電動(dòng)機(jī)軸上的總飛輪慣量GD2=22.5Nm2；電流調(diào)節(jié)器最大給定值=10.2V，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器最大給定值=10.5V；電流濾波時(shí)間常數(shù)=0.002s，轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)=0.01s。設(shè)計(jì)要求：1.穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：轉(zhuǎn)速無(wú)靜差；2.動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量；空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。四、設(shè)計(jì)要求1.寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，內(nèi)容包括（1）各主要環(huán)節(jié)的工作原理；（2）整個(gè)系統(tǒng)的工作原理；（3）調(diào)節(jié)器參數(shù)的計(jì)算過(guò)程。2.畫(huà)出一張?jiān)敿?xì)的電氣原理圖3.采用Matlab中的Simulink軟件對(duì)整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，對(duì)計(jì)算得到的調(diào)節(jié)器參數(shù)進(jìn)行校正，驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性。將Simu
5、link仿真模型，以及啟動(dòng)過(guò)程中的電流、轉(zhuǎn)速波形圖附在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中。 引 言電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、礦冶、石油、化工、紡織和軍工等行業(yè)，這些行業(yè)中絕大部分生產(chǎn)機(jī)械都采用電動(dòng)機(jī)作原動(dòng)機(jī)。有效地控制電機(jī)從而提高其運(yùn)行性能對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。自上個(gè)世紀(jì)40年代以來(lái)約半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，直流電動(dòng)機(jī)幾乎是唯一能實(shí)現(xiàn)高性能拖動(dòng)控制的電動(dòng)機(jī)，其定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互獨(dú)立并且正交，為控制提供了便捷的方式，使得電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速性能。盡管近年來(lái)直流電動(dòng)機(jī)不斷受到交流電動(dòng)機(jī)及其它電動(dòng)機(jī)的挑戰(zhàn)，但至今直流電動(dòng)機(jī)仍然是大多數(shù)變速運(yùn)動(dòng)控制和閉環(huán)位置伺服控制首選，因?yàn)樗哂辛己玫木€性特性
6、、優(yōu)異的控制性能和高效率等優(yōu)點(diǎn)。直流調(diào)速仍然是目前最可靠，精度最高的調(diào)速方法。本課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是應(yīng)用自動(dòng)控制理論和工程設(shè)計(jì)的方法對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和控制，設(shè)計(jì)出能夠達(dá)到參數(shù)指標(biāo)要求的電力拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器，并應(yīng)用MATLAB軟件中的Simulink模塊對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真和校正以最終滿足預(yù)設(shè)指標(biāo)的目的。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無(wú)靜差，如果附帶電流截止負(fù)反饋?zhàn)飨蘖鞅Ｗo(hù)則可以限制電流的沖擊，但并不能控制電流的動(dòng)態(tài)波形。我們希望系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)，一直能有電機(jī)過(guò)載能力允許條件下的最大電流，電機(jī)有最大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最短的啟動(dòng)時(shí)間，這一點(diǎn)利用單一的電流截止負(fù)反饋是很難實(shí)現(xiàn)的
7、。此外，在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，用一個(gè)調(diào)節(jié)器綜合多種信號(hào)，使各參數(shù)間相互影響，將導(dǎo)致難于進(jìn)行調(diào)節(jié)器的參數(shù)調(diào)控。例如，在帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)中，同一調(diào)節(jié)器擔(dān)負(fù)著正常負(fù)載時(shí)的速度調(diào)節(jié)和過(guò)載時(shí)的電流調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)無(wú)法保證兩種調(diào)節(jié)過(guò)程均具有良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。為了解決單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)存在的問(wèn)題，可以采用轉(zhuǎn)速、電流串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，采用兩個(gè)調(diào)節(jié)器分別對(duì)轉(zhuǎn)速和電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。這就是本次課程設(shè)計(jì)需要完成的任務(wù)。1. 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)1.1 概述在許多應(yīng)用場(chǎng)合，為了充分發(fā)揮生產(chǎn)機(jī)械的效能提高生產(chǎn)率，速度控制系統(tǒng)經(jīng)常處于起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)以及突加負(fù)載等過(guò)渡過(guò)程中，所以要求速度控
8、制系統(tǒng)有較好的動(dòng)態(tài)性能。對(duì)高性能、靜態(tài)的速度控制系統(tǒng)的要求是具有快速跟隨特性（起制性）、較好的抗干擾性和高可靠性（可瞬態(tài)過(guò)載但不過(guò)電流）。因此引入了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速體統(tǒng)。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)是性能很好、應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和比例積分調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能夠保證系統(tǒng)在穩(wěn)定的條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差調(diào)節(jié)，但是該控制系統(tǒng)也有自身的缺點(diǎn)，比如要求快速啟動(dòng)、突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降等。將電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)結(jié)合在一起，可以專門(mén)用來(lái)控制電流。從工作原理上分析，它只能是在超過(guò)臨界電流值以后，才能靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊，并不能很理想地控制電流的動(dòng)態(tài)波形。由于電流
9、截止負(fù)反饋只能限制最大電流，電機(jī)轉(zhuǎn)矩也隨電流的減小而下降，使啟動(dòng)加速過(guò)程變慢，啟動(dòng)的時(shí)間也比較長(zhǎng)，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，如龍門(mén)刨床、可逆軋鋼機(jī)等要求經(jīng)常正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的調(diào)速系統(tǒng)為了提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，要求盡量縮短起、制動(dòng)過(guò)程的時(shí)間。為了能實(shí)現(xiàn)在允許條件下最快啟動(dòng)，依照反饋控制規(guī)律，經(jīng)論證與實(shí)踐，采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)就能達(dá)到上述要求。1.2 系統(tǒng)組成及原理為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。二者之間實(shí)行嵌套鏈接，如圖1所示為轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中兩個(gè)調(diào)節(jié)器ASR和ACR分別為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)
10、節(jié)器，二者串級(jí)連接，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。電流環(huán)在內(nèi)，稱之為內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外，稱之為外環(huán)，這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般采用PI調(diào)節(jié)器，這樣就構(gòu)成了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖如圖2所示。兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸出都帶有限幅，ASR的輸出限幅Uim決定了電流調(diào)節(jié)器ACR的給定電壓最大值Uim；電流調(diào)節(jié)器ACR輸出限幅電壓Ucm限制了整流器輸出最大電壓值和最小觸發(fā)角。1.3 系統(tǒng)的靜特性與動(dòng)特性靜特性：在正常負(fù)載情況下，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和，電流調(diào)節(jié)器也不飽和。穩(wěn)態(tài)時(shí)，依靠調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)
11、作用，它們的輸入電壓偏差電壓都是零，因此，系統(tǒng)具有絕對(duì)硬的靜特性。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流上升時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出也將上升，當(dāng)Id上升到一定數(shù)值時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出達(dá)到限幅值，轉(zhuǎn)速環(huán)失去調(diào)節(jié)作用，呈開(kāi)環(huán)狀態(tài)，速度的變化對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生那個(gè)影響，此時(shí)只剩下電流環(huán)起作用。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示：動(dòng)特性：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)如圖4所示，由于電流檢測(cè)信號(hào)中常含有交流分量，須加低通濾波，其濾波時(shí)間常數(shù)Toi按需要選定。濾波環(huán)節(jié)可以抑制反饋信號(hào)中的交流分量，但同時(shí)也給反饋信號(hào)帶來(lái)了延滯。為了平衡這一延滯作用，在給定信號(hào)通道中加入一個(gè)相同時(shí)間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱作給定濾波環(huán)節(jié)。其作用是：讓給定信號(hào)
12、和反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)同樣的延滯，使二者在時(shí)間上得到恰當(dāng)?shù)呐浜?，從而帶?lái)設(shè)計(jì)上的方便。由測(cè)速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有電機(jī)的換向紋波，因此也需要濾波，濾波時(shí)間常數(shù)用Ton表示。根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道中也配上時(shí)間常數(shù)為T(mén)on的給定濾波環(huán)節(jié)。2.系統(tǒng)各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算2.1 電流環(huán)的設(shè)計(jì)（1）確定時(shí)間常數(shù)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)：由于已給,因此=+=0.00367s；電樞回路時(shí)間常數(shù)：=L/R=0.015/0.5=0.03s。（2）確定電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和參數(shù)結(jié)構(gòu)選擇根據(jù)性能指標(biāo)要求: , ,抗干擾性能適中,因此電流環(huán)按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)器選用PI,其傳遞函數(shù)為參數(shù)計(jì)算 ，為了將電流環(huán)校正成典型
13、I型系統(tǒng)，i應(yīng)對(duì)消控制對(duì)象中的大慣性環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)T1，即取i=T1=0.03s；為了滿足i5%的要求，應(yīng)取Kop，iTi=0.5，因此，有Kop，i=1/2Ti=1/2*0.00367=136.2s-1于是可以求得ACR的比例放大系數(shù)為Ki=Kop，iiR/Ks=136.2*0.03*0.5/0.05*40=1.022校驗(yàn)近似條件：a晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)近似條件wci1/3Ts，wci= Kop，i=136.2s-1，而1/3Ts=199.6s-1顯然滿足近似條件；b電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件wci 1/3(1/TsToi)1/2，而1/3(1/TsToi)1/2=182.4s-1 wci
14、，顯然也滿足近似條件。忽略反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)影響的條件 由于，；所以，；因此，。查表1（典型型系統(tǒng)參數(shù)與動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)的關(guān)系），設(shè)計(jì)后電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)指標(biāo)為=4.3%5%,滿足設(shè)計(jì)要求。表1 典型型系統(tǒng)參數(shù)與動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)的關(guān)系參數(shù)關(guān)系KT0.250.310.390.50.691.01.56足跡系數(shù)1.00.90.80.7070.60.50.4上升時(shí)間11.1T6.66T4.71T3.32T2.42T1.73T超調(diào)量00.15%1.52%4.43%9.4816.3%25.4%截止頻率0.243/T0.299/T0.367/T0.455/T0.596/T0.786/T1.068/T相角裕量
15、2.2 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)（1）確定時(shí)間常數(shù)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)：由于電流環(huán)按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且參數(shù)選擇為Kop,i, Ti=0.5，因此電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)為2 Ti=20.00367=0.00734s。轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)Tn：已知轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)為T(mén)on=0.01s ，因此轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)Tn=2 Ti+Ton=0.00734+0.01=0.01734s。（2）確定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和參數(shù)結(jié)構(gòu)選擇由于設(shè)計(jì)要求無(wú)靜差，因此轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)，又考慮到動(dòng)態(tài)要求，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器應(yīng)采用PI調(diào)節(jié)器，按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為參數(shù)計(jì)算綜合考慮動(dòng)態(tài)抗擾性能和起動(dòng)動(dòng)態(tài)性能，取中頻寬h=5較好，AS
16、R的超前時(shí)間常數(shù)為，轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)放大系數(shù)為 于是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)為 （3） 校驗(yàn)近似條件和性能指標(biāo)而，滿足等效條件；轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件，此時(shí)滿足近似處理?xiàng)l件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量為同時(shí)，有 ，取中頻寬為，取。因此能夠滿足設(shè)計(jì)要求。（4） ACR和ASR的傳遞函數(shù) 3. 系統(tǒng)主回路及控制電路設(shè)計(jì)3.1 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)主回路電路雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)主回路電路見(jiàn)圖5所示，其實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)三相橋式整流電路，通過(guò)該電路，三相交流電源被整流成為可供直流電機(jī)負(fù)載運(yùn)行的直流電源。UWV圖5 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)主回路電路圖3.2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)控制電路3.2.1 轉(zhuǎn)速給定器（G）轉(zhuǎn)速給定器電路見(jiàn)圖7所示，其由兩個(gè)保護(hù)
17、電阻R1與R2、兩個(gè)電位器R3與R4及兩個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)J1與J2組成；電位器R3與R4分別用來(lái)調(diào)節(jié)正負(fù)電壓的大小，從而改變給定電壓即給定轉(zhuǎn)速的大??；單刀雙擲開(kāi)關(guān)J1控制給定電壓的正負(fù)，即控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)速；J2則用于控制運(yùn)行與停止。圖6 轉(zhuǎn)速給定器電路圖3.2.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電路見(jiàn)圖7所示，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的功能是對(duì)給定和反饋兩個(gè)輸入量進(jìn)行加法、減法、比例、積分和微分等運(yùn)算，使其輸出按某一規(guī)律變化。 它由運(yùn)算放大器，輸入與反饋網(wǎng)絡(luò)及二極管限幅環(huán)節(jié)組成。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用電路運(yùn)算放大器，它具有兩個(gè)輸入端，同相輸入端和反相輸入端，其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 也可當(dāng)作電壓調(diào)節(jié)器 AVR
18、 來(lái)使用，輸出電壓與兩個(gè)輸入端電壓之差成正比。電路運(yùn)算放大器具有開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)大，零點(diǎn)漂移小，線性度好，輸入電流極小和輸出阻抗小等優(yōu)點(diǎn)，可以構(gòu)成理想的調(diào)節(jié)器。圖7 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電路圖3.2.5 電流調(diào)節(jié)器（ACR）電流調(diào)節(jié)器電路見(jiàn)圖8所示，其適用于可控制傳動(dòng)系統(tǒng)中，對(duì)其輸入信號(hào)（給定量和反饋量）可進(jìn)行加法、減法、比例、積分、微分和延時(shí)等運(yùn)算或者同時(shí)兼做上述幾種運(yùn)算以使其輸出量按某種預(yù)定規(guī)律變化。電流調(diào)節(jié)器由以下幾部分組成：運(yùn)算放大器，二極管限幅、輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)、反饋?zhàn)杩咕W(wǎng)絡(luò)等。圖8 電流調(diào)節(jié)器電路圖3.2.6 電流互感器（TA）電流互感器電路如圖9所示，本系統(tǒng)中的電流互感器采用不完全星形接線，用于測(cè)
19、量顯三相三線電力裝置中的三相電流。WVU圖9 電流互感器電路圖3.2.7 觸發(fā)器（GT）觸發(fā)器電路見(jiàn)圖10所示，采用集成觸發(fā)器。集成觸發(fā)電路具有可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。晶閘管觸發(fā)電路的集成化已逐漸普及，已逐步取代分立式電路。 圖10 觸發(fā)器電路圖 3.2.8 轉(zhuǎn)速變速器（FBS）轉(zhuǎn)速變換器電路如圖11所示，其用于轉(zhuǎn)速反饋的調(diào)速系統(tǒng)中，將直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓變換成適用于控制單元并與轉(zhuǎn)速成正比的直流電壓作為速度反饋。 圖11 轉(zhuǎn)速變換器電路圖3.2.9 直流穩(wěn)壓電源（DC RPS）7815直流穩(wěn)壓電源電路如圖12所示，其由三相交流電經(jīng)整流和穩(wěn)壓所得，用于雙閉環(huán)直流
20、調(diào)速系統(tǒng)中所有需要15V直流電源的器件。圖12 直流穩(wěn)壓電源電路圖4. Simulink仿真4.1 仿真模型的建立進(jìn)入MATLAB，單擊MATLAB命令窗口工具欄中的Simulink圖標(biāo)，打開(kāi)Simulink模塊瀏覽器窗口。打開(kāi)模型編輯窗口，選中所需的子模塊，拖入模型編輯窗口。雙擊模塊圖案，則出現(xiàn)關(guān)于該圖案的對(duì)話框，通過(guò)修改對(duì)話框內(nèi)容來(lái)設(shè)定模塊的參數(shù)，模塊中需要修改的相關(guān)參數(shù)由前部分中計(jì)算所得。完成了對(duì)模塊參數(shù)的調(diào)整后就可以根據(jù)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖對(duì)各模塊予以連接，完整的仿真模型如圖13所示。4.2 仿真波形電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，仿真的電流曲線、轉(zhuǎn)速曲線分別如圖14、15、16。由圖易見(jiàn)，滿足
21、轉(zhuǎn)速超調(diào)量，電流超調(diào)量。由Simulink仿真的波形來(lái)看，各個(gè)環(huán)節(jié)參數(shù)的設(shè)計(jì)和校正是較為合理的，綜上可以認(rèn)為，雙閉環(huán)V-M調(diào)速系統(tǒng)中主電路電流調(diào)節(jié)器及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)滿足了設(shè)計(jì)要求。 圖13 電流環(huán)電流圖 圖15 電流曲線圖 圖16 轉(zhuǎn)速曲線圖6. 設(shè)計(jì)心得本人此次負(fù)責(zé)總體設(shè)計(jì)，查閱了各種相關(guān)資料和比對(duì)了多種類(lèi)型的相似電路。對(duì)于主控電路，在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)有了較為成熟的設(shè)計(jì)，以三相橋式全控整流電路為主，故此次也選擇了該方案。對(duì)于控制電路，先根據(jù)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中對(duì)關(guān)鍵電氣參數(shù)的要求，完善出實(shí)用的電氣結(jié)構(gòu)，作出結(jié)構(gòu)圖，對(duì)具有特定功能的部件進(jìn)行模塊化，以方便下一步對(duì)每一模塊
22、功能的設(shè)計(jì)。雖然查閱了很多資料，但由于對(duì)雙閉環(huán)直流調(diào)速的設(shè)計(jì)多停留在理論設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，給出的具體實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制的電路較少，完成每一個(gè)模塊控制器件的設(shè)計(jì)還是具有一定難度的。通過(guò)尋找成熟的原理電路，結(jié)合本系統(tǒng)的具體需要和自己的理解，我選擇并修改了查找到的類(lèi)似功能電路，使得其更適用于本系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)完成后，聽(tīng)取了本組成員的意見(jiàn)，對(duì)電機(jī)控制電路的功能進(jìn)行了改進(jìn)和完善，并用multisim對(duì)所有電路圖進(jìn)行了繪制。本次課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多新的東西，極大地拓寬了知識(shí)面,鍛煉了能力，綜合素質(zhì)得到較大提高，感到收獲不小。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了大量問(wèn)題，有些在設(shè)計(jì)過(guò)程中已經(jīng)解決，有些還要待今后慢慢學(xué)習(xí)，只要學(xué)習(xí)就會(huì)有更多的問(wèn)題，有
23、更多的難點(diǎn)，但也會(huì)有更多的收獲。總之，課程設(shè)計(jì)作為一種教學(xué)方式，鞏固了我們課堂上所學(xué)的知識(shí)，提高了我們對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)的熱情，鍛煉了我們運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，讓我們收獲了很多。由于本人水平有限，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可能有不當(dāng)之處，懇請(qǐng)老師不吝指正。7. 參考文獻(xiàn)1陳伯時(shí)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（第3版）機(jī)械工業(yè)出版社，20032李華德等電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)（運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)）電子工業(yè)出版社，20063阮毅，陳維鈞運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)清華大學(xué)出版社，20063王鑒光電機(jī)控制系統(tǒng)機(jī)械工業(yè)出版社，19944王兆安，劉進(jìn)軍電力電子技術(shù)（第5版）機(jī)械工業(yè)出版社，20115張志涌等精通MATLAB R2011a北京航空航天大學(xué)出版社，20116曾軍，方厚輝神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 控制及其MATLAB 仿真現(xiàn)代電子技術(shù)，2004，27(2)：51-527張澤旭神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制與MATLAB 仿真哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2011
運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)--雙閉環(huán)V-M調(diào)速系統(tǒng)中主電路電流調(diào)節(jié)器及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì).doc
