开题报告-单闭环直流调速系统设计.doc

长安大学毕业设计（论文）开题报告表课题名称单闭环直流调速系统设计课题来源自选项目课题类型 工程设计指导教师钟晓荣学生姓名刘丽丽学 号2403100102专 业电子信息工程一、课题的意义在现代化工业生产过程中，生产机械都不停地运动着，几乎无处不使用着电力传动装置，尤其是在石油、化工、电力、冶金、核能、轻工业等生产过程中更是起着举足轻重的作用，因此，调速系统已成为当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛地一种系统。由于各种不同的生产机械运动规律不一样，对传动装置性能的要求也不一样。为了提高质量，增加产量，提高生产效率，越来越多的生产机械要求能实现转速调节与相应的自动化控制，并且对电力传动装置的拖动性能要求越来越高。与开环控制系统相比，闭环控制系统可以获得更优良的特性，从而能保证在一定静态率的要求下能提高调速范围。在开环系统中，当负载电流增大时电枢压降也增大，转速就降下来了，闭环系统有反馈装置，转速稍有降落，反馈电压就会有所反应，通过比较和放大，提高脉冲调制的输出电压，使系统工作在新的机械特性上，因而转速有所回升，速度降落降低。直流调速系统凭借优良的调速特性，调速平滑、范围宽、精度高、过载能力大、动态性能好、易于控制以及良好的起、制动性能等优点，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，所以在电气传动中获得了广泛应用。近年来随着计算机技术的飞速发展，控制系统已进入计算机时代，在许多领域已实现了智能控制。本次设计是利用Matlab软件中的Simulink工具箱对单闭环直流调速系统进行计算机辅助设计。由于单闭环直流调速系统的结构较复杂，控制器可调参数较多，所以整个系统的设计和校正比较困难，需要有一个功能全面、分析方便的仿真设计平台。自从MATLAB的Simulink推出以后，动态系统的仿真就变得非常容易了。因其含有极为丰富的专用于控制工程与系统分析的函数，具有强大的数学计算功能，且提供方便的图形绘制功能，只要在Simulink中画出系统的动态结构图模型，编写极简单的程序，即可对该系统进行仿真，效率极高，环境友好，从而给系统的设计和校正带来很大的方便。对传统的过程工业而言，利用先进的自动化硬件及软件组成工业过程自动化调速系统，大大提高了生产过程的安全性、可靠性、稳定性。提高了产品产量和质量、提高了劳动生产率，企业的综合经济效益，同时，也大大促进了综合国力的增强。二、国内外发展状况直流调速系统发展迅速，到目前为止是调速系统的主要形式，单闭环直流调速系统具有优良的调速特性，易于在大范围内平滑调速，过载能力大，至今在金属切割机床、造纸机等需要高性能可控电力拖动的领域有着广泛应用。最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向电动机中枢供电，通过改变电枢回路中的电阻实现调速。这种方法简单易行，设备制造方便，价格低廉。但缺点是效率低、机械特性软，不能在较宽范围内平滑调速，所以目前极少采用。30年代末，出现了发电机电动机（也称为旋转变流组），配合采用磁放大器、电机扩大器、闸流管等控制器件，可获得优良的调速性能。如有较宽的调速范围、较小的转速变化率和调速平滑等，特别是当电动机减速时，可以通过发电机非常容易的将电动机轴的飞轮惯量反馈给电网，这样，一方面可得到平滑的制动特性，另一方面又可减少能量的损耗，提高效率。但发电机电动机调速系统的主要缺点是需要增加两台与调速电动机相当的旋转电机和一些辅助励磁设备，因而提极大，费用高、效率低、安装须有地基、运行有噪声、维修困难等。20世纪70年代，由于采用电力电子变换器的高效交流变频调速开发成功，结构简单、成本低廉，工作可靠、维护方便、效率高的交流笼型电机进入了可调速领域，从而出现了交流调速，然而直流调速并没有因此被取代。当今正在使用并不断发展的直流电动机的主要调速方法是晶闸管电动机调速系统。优点是结构简单，缺点是不能同时满足调速范围和静差率的要求，机械特性软，调速范围窄，应用于静差率要求不高的无级调速场合。直流调速系统的发展是一个从简单到复杂的、从开环到闭环、从单环到多环、从单向调速到可逆调速的不断丰富完善的过程。不仅存在从单一调速方式向多种调速方式的纵向调速发展过程，而且每一种调速系统本身也都在发展完善之中。如开环闭环、单闭环、双闭环、三环、有环流可逆调速系统和无环流可逆调速系统都在不断地完善和发展之中。单闭环不仅是转速闭环一种，根据应用要求不同可以采用电压负反馈、电流补偿等替代措施。有环流可逆调速系统目前有两种，无环流可逆调速系统目前有三种，它们都在不断完善和发展之中。三、本课题的研究内容、方法基于Matlab/simulink软件完成单闭环直流调速系统设计，对其进行稳定性分析、设计稳态参数并实现各个模块以及整体的仿真。分析其在生产实践中的应用。具体研究内容如下：1.学习单闭环直流调速系统的原理，各部分组成和结构。2. 掌握用MATLAB/simulink 实现各组成部分建模的方法和过程，实现设计和仿真。3.设计单闭环直流调速系统实例，进行稳定性分析，稳态参数的设计，并对系统进行动态分析，说明动态校正即作调节器设计的方法和步骤。4.系统建模与设计用MATLAB/simulink软件实现和仿真。四、预期成果 设计单闭环直流调速系统的实例，通过运用Matlab软件中的Simulink工具箱对其进行建模仿真，进行对系统进行稳定性分析，通过设计调节器完成动态校正。五、任务完成的阶段安排及时间安排序号 设计（论文）各阶段名称 日期（教学周）1 调研准备，完成开题报告 122 学习单闭环直流调速系统原理、组成 343 学习MATLAB/simulink软件的建模仿真方法 564 设计单闭环直流调速系统实例，进行分析、校正 7105 系统建模设计并用MATLA得到仿真结果 11126 撰写毕业设计论文 13157 翻译相关文献 168 毕业设计答辩 17六、完成任务所具备的条件因素1、对课题的深入调研；2、实验室各方面优越的条件；3、掌握MATLAB/simulink软件的建模仿真方法；4、掌握自动控制原理的相关理论及分析方法；5、拥有刻苦钻研