《电力拖动控制系统》课程设计--振动台控制系统的设计.pdfVIP

振动台控制系统的设计 电力拖动控制系统课程设计 第一章控制系统的设计 1.1 调节器与触发脉冲设计 调节器的设计可以采用多种方式：闭环速度调节；转速、电流双闭环直流调速系统等。 在本章中重点比较了各个调速系统的优、缺点，进而为选择合适的调速系统打好基础。要 保证晶闸管能很好的导通就需要设计一个合适的触发脉冲电路。 1.2 单闭环速度调节 反馈控制的单闭环调速系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏 差，它就会自动产生纠正偏差的作用。转速降落正是由负载引起的转速偏差，闭环调速系 统应该能大大地减少转速降落。但是单闭环调速系统也存在许多的问题，例如： ①在单闭环调速系统中，用一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，难于进行 调节器参数的调整，系统的动态性能不够好。 ②环内的任何扰动，只有等到转速出现偏差才能进行调节，因而转速动态降落大。 ③系统中采用电流截止负反馈环节来限制起动电流，不能充分利用电动机的过载能力 获得最快的动态响应，即最佳过渡过程。 可见电机在整个起动过程中，电流及其对应的转矩不能维持恒值，电机就不能以恒加 速起动，因而加速过程必然拖长。最佳起动过程:在电机最大电流 （转矩）受限制条件下， 希望充分利用电机的允许过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流 （转矩）为允许的 最大值。 为了获得近似理想的过渡过程，并克服几个信号综合在一个调节器输入端的缺点，最 好的办法就是将主要的被调量转速与辅助被调量电流分来加以控制，用两个调节器分别调 节转速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统。 1.3 速度、电流双闭环调节系统 下面就具体谈谈速度、电流双闭环调节系统的设计步骤和思路： 1.3.1 双闭环调速系统工程设计的一般步骤 (1) 先进行电流内环的设计，再进行速度外环的设计。 (2) 对已知系统的固有部分做合理的近似处理，以简化调节器的结构。 1 振动台控制系统的设计 (3) 根据具体情况选定预期特性，即典型I 型或典型II 型系统，并确定串联调节器的 类型。 (4) 根据要求的性能指标，求出调节器的参数。 1.3.2 整体思路 在控制系统中如果采用比例积分调节，可使系统稳定，并有足够的稳定裕度，同时还 能满足稳态性能，达到消除稳态速差的地步。也就是说，带比例放大器的反馈控制闭环调 速系统是有静差的调速系统，采用比例积分调节器的闭环调速系统则是无静差调速系统。 采用PI 调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但 是，如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动，突加负载动态速降小等等， 单闭环系统就难以满足。为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保 持为最大值 的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量 基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近 的恒流过程。 图1-1 转速、电流双闭环直流调速系统 理框图 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，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。两者之间实行嵌套 （或称串级）联接， 如图1-1 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 。 1、系统数学模型的建立 系统的动态结构框图如图1-2 所示 2 振动台控制系统的设计 图1-2 系统的动态结构图 设直流电动机的规格如下：P =2.2KW ，I = 12.5A，n = 1500r/min ，R = 1.36 ，L =22mH 。 N N N a a 变流装置采用三相桥式整流电路，晶闸管触发整流装置放大倍数 K =40 ，整流装置内阻