运动系统课程设计要点计划.docx

精品文档 精品文档 PAGE 精品文档 电机及其运动控制系统课程设计说明书 题目：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 学院： 自动化学院 专业： 自动化 姓名： 学号： 指导教师： 潘月斗 2013年11月20日 摘 要 本设计简单介绍了双闭环调速系统的原理和动态结构， 并基于相关原理，根据设 定的电机参数等已知条件和要求按工程设计方法对双闭环调速系统主回路、 转速 调节器（ASR）和电流调节器（ACR）及其限幅电路进行设计，并对该系统的调节 器有关参数进行了计算。最终完成了双闭环 V-M调速系统的主电路以及电流、转 速调节器的设计，并用 Simulink 进行了仿真验证，总结了设计心得。 关键词：双闭环；调速系统； ASR；ACR；设计；计算；Simulink仿真 目 录 摘 要 2 课程设计任务书 4 一、设计题目 4 二、具体内容 4 三、已知条件及直流电机相关参数 4 四、设计要求 4 引 言 5 1. 双闭环调速系统 6 1.1 概述 6 1.2 系统组成及原理 6 1.3 系统的静特性与动特性 7 2.系统各环节设计及参数计算 8 2.1 电流环的设计 8 2.2 转速环的设计 10 3. 系统主回路及控制电路设计 12 3.1 双闭环调速系统主回路电路 12 3.2 双闭环调速系统控制电路 13 3.2.1 转速给定器（G） 13 3.2.2 转速调节器（ASR） 14 3.2.5 电流调节器（ACR） 15 3.2.6 电流互感器（TA） 16 3.2.7 触发器（GT） 16 3.2.8 转速变速器（FBS） 17 3.2.9 直流稳压电源（DCRPS） 18 4.Simulink仿真 18 4.1 仿真模型的建立 18 4.2 仿真波形 19 6. 设计心得 21 7. 参考文献 23 课程设计任务书 一、设计题目 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 二、具体内容 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；三、已知条件及直流电机相关参数 采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电，基本数据如下： 直流电动机UN=220V，IN=136A，nN=1460r/min，电枢电阻Ra=0.2Ω，允许 过载倍数λ=1.5； 晶闸管装置Ts=0.00167s，放大系数Ks=40； 平波电抗器：电阻 RP 0.1 、电感LP 4mH； 电枢回路总电阻 R=0.5Ω；电枢回路总电感 L=15mH； 电动机轴上的总飞轮惯量 2 2 GD=22.5N·m； 电流调节器最大给定值Uim=10.2V，转速调节器最大给定值Unm=10.5V；电流滤波时间常数Toi=0.002s，转速滤波时间常数Ton=0.01s。 设计要求：1.稳态指标：转速无静差； 2.动态指标：电流超调量 i 5%； 空载启动到额定转速的转速超调量 四、设计要求 写出设计说明书，内容包括（1）各主要环节的工作原理；（2）整个系统的工作原理；（3）调节器参数的计算过程。 画出一张详细的电气原理图  10%。 采用Matlab中的Simulink软件对整个调速系统进行仿真研究，对计算得到的调节器参数进行校正，验证设计结果的正确性。将Simulink仿真模型，以及启动过程中的电流、转速波形图附在设计说明书中。 引 言 电机自动控制系统广泛应用于机械、矿冶、石油、化工、纺织和军工等行业，这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。有效地控制电机从而提高其运行性能对国民经济具有十分重要的现实意义。 自上个世纪40年代以来约半个世纪的时间里，直流电动机几乎是唯一能实 现高性能拖动控制的电动机，其定子磁场和转子磁场相互独立并且正交， 为控制 提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的起动、 制动和调速性能。尽管近年来 直流电动机不断受到交流电动机及其它电动机的挑战， 但至今直流电动机仍然是 大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选， 因为它具有良好的线性特性、优 异的控制性能和高效率等优点。 直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方 法。 本课程设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到参数指标要求的电力拖动系统的调节 器，并应用MATLAB软件中的Simulink模块对设计的系统进行仿真和校正以最终满足预设指标的目的。 采用转速负反馈和PI调节的单闭环调速系统可以实现转速的无静差，如果附带电流截止负反馈作限流保护则可以限制电流的冲击，但并不能控制电流的动态波形。我们希望系统在启动时，一直能有电机过载能力允许条件下的最大电流，电机有最大的启动转矩和最短的启动时间，这一点利用单一的电流截止负反馈是很难实现的。 此外，在单闭环调速系统中，用一个调节器综合